Пенопласты на основе фенолоформальдегидных полимеров - Андрианов Р.А.
Скачать (прямая ссылка):
Новолачные полимеры состоят из разветвленных молекул различной длины. Разветвления возникают вследствие соединения коротких цепей посредством метиленовых мостиков в О- и П-положении к гидроксилу фенольного ядра. Полиметиленфенол, имеющий молекулярную массу около 1000, должен содержать в молекулах в среднем 6—7 фенольных групп. Высокую твердость полимера при столь низкой степени поликонденсации объясняют наличием межмолекулярных водородных связей [8—10].
Новолачный полимер с помощью гексаметилентетрамина (уротропина) переводят в резит [5, 10].
Предполагают, что при нагревании гексаметилентетрамин разрушается и процесс присоединения продуктов его распада к молекулам новолака развивается в двух направлениях:
2*
11
При содержании менее 1% гексаметилентетрамина полимеры не отверждаются и сохраняют характер новолачных. Если доза отверди-теля составляет от 1 до 5%, полимеры отверждаются частично; если более 5%— полимеры способны к полному отверждению.
Только резит обладает необходимыми эксплуатационными свойствами — механической прочностью, стойкостью к температурным воздействиям, химической стойкостью и др. Резиты стойки к водным и слабокислым средам, бензину, маслам, органическим растворителям. В щелочных средах резит деструктируется. При температурах около 300°С происходит термическая деструкция резита, сопровождающаяся выделением воды и фенола. При более высоких температурах образуется механически прочный кокс; способный длительное время эксплуатироваться при температурах выше 300°С, не изменяя физико-механических свойств.
12
Пенопласты на основе жидких фенолоформальдегидных полимеров резольного типа
Пенопласты на основе жидких резольных полимеров получают по периодическим и непрерывным технологическим схемам [11].
Основными компонентами композиций для получения пенопластов этого типа являются форполимер, кислотный отвердитель и газообра-зователь.
В первых сообщениях, относящихся к 40-м годам [12], был описан способ изготовления пенопласта из 75% водного раствора феноло-формальдегидного полимера, к которому добавлялись в качестве газообразователей 0,3—1,5% карбоната и бикарбоната натрия, а в качестве катализатора отверждения полимера — водорастворимые сульфокислоты. Кислоты использовались в данном случае и для образования газов, вспенивающих полимер [13].
Наибольшее распространение получил способ производства пенопластов из композиций, вспенивание которых осуществляется газами, выделяющимися при взаимодействии кислых отвердителей полимера с порошкообразными металлами, вводимыми в композицию в качестве газообразователей [14—16]. Последние применяются в виде порошков алюминия, отходов марганцевых руд, талька, которые взаимодействуют с различными кислотами или их смесями, выделяя водород [17—20], а также соли фенилдиазония и сульфо-гидразида, алифатические эфиры [21].
Способ изготовления пенопластов на основе резольных фенолоформальдегидных полимеров с использованием легколетучих углеводородов получил большое распространение за рубежом, причем в ГДР и ФРГ чаще используют п-пентан. Для получения пенопластов в ФРГ применяют полимеры резольного типа, отверждающиеся с выделением тепла [22], благодаря которому осуществляется вспенивание композиции легколетучими углеводородами. Кроме легколетучих применяют фторсодержащие углеводороды типа фреонов, а также легкий бензин с температурой кипения 40—80°С.
Для придания пористой структуры изделиям, обладающим высокой прочностью, применяют композиции с нитритами металлов и веществами, при взаимодействии которых с нитритами выделяются азот и кислота, способствующие одновременно вспениванию и отверждению полимера [14]. Такими веществами являются аминосоеди-нения: анилин, метиламин, диметиламин, гексаметилендиамин, мочевина и др. Кроме указанных в композицию вводят поверхностно-активное вещество и кислые катализаторы отверждения.
Данные типы пенопластов получают как при комнатной температуре (18—25°С), так и при подогреве до 40—60°С. Для смешивания компонентов используются установки непрерывного и периодического действия.
13
Установки непрерывного действия являются стационарными агрегатами, включающими 2- и 3-компонентные смесители, к которым по раздельным трубопроводам с помощью насосов подаются компоненты. Из смесителей через смесительные головки готовую композицию заливают в формы или подают на непрерывно движущиеся ленты транспортеров.
Фирма «Дюнамит Нобель АГ» в ФРГ разработала ряд пенопла-стов на основе фенольных полимеров, а также установки для непрерывного производства, позволяющие получать облицованные с двух сторон плиты из пенопласта в едином рабочем процессе при прохождении материала между двумя горизонтальными движущимися полотнами облицовок [23]. В качестве облицовочного материала применяют бумагу, картон и другие гибкие материалы.
Во Франции налажен выпуск пенопластов на основе резольных полимеров, отличающихся повышенной термостабильностью, огнестойкостью и несгораемостью [24—28]; разработаны эластичный ре-зольный фенопласт и способ его получения, заключающийся в том, что в жидкий полимер вводят изоцианат, который реагирует одновременно как с водой, так и с —ОН-группами полимера. При введении многоатомных спиртов изоцианат взаимодействует с —ОН-группами спиртов [29]. Для производства резольных пенопластов разработаны процесс и установка непрерывного действия, имеющая длинный ленточный конвейер, ширина и высота которого регулируются. Благодаря движению гусеничных конвейеров происходит транспортирование композиции [30, 31]. Французская фирма «Сен-Гобен» разработала непрерыэный способ производства многослойных панелей для строительства легких конструкций, утепленных фенольным пенопластом. Панели облицовываются алюминием или оцинкованной сталью [32].
