Файл: Свойства и применение вспененных пластических масс [сборник статей]..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 31.10.2024
Просмотров: 49
Скачиваний: 0
где эллиптический интеграл, стоящий в скобках, связан в пара метрическом виде с деформацией пенопласта е уравнением:
|
|
Я |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2т |
2W~т гsin* г)5-йф |
||
|
•£ = 2 + р |
+ 2 — J!_____ |
(4) |
|
|
|
I |
____ d\|)_____ |
|
|
о VУ Т1—= m2sina4> |
V i — тЪs*nS ■ф |
||
|
I |
|
||
где |
Е — модуль Юнга полимера — основы; |
|
||
|
у — об. в. ППУ; |
|
|
|
|
р — плотность полимера — основы; |
внутри замкнутых яче |
||
|
Р,0— первоначальное давление газа |
|||
|
ек (при е= 0); |
|
|
|
VOTKp— объёмное содержание открытых пор в ППУ; |
|
|||
V3aKp— объёмное содержание закрытых пор в ППУ; |
|
|||
„ |
m — модуль эллиптического интеграла; |
|
||
D |
|
|
|
|
р = |
-------отношение ширины тяжа к его длине; |
|
||
|
ь |
|
|
|
|
екр— деформация при условном пределе прочности при сжа |
|||
|
тии СКр. |
|
|
|
|
Была выполнена экспериментальная |
проверка |
полученных |
|
результатов. В таблице представлены опытные и расчетные ха рактеристики некоторых ППУ, полученных с использованием расчетных формул (3—4). Из таблицы видно, что расчетные данные удовлетворительно согласуются с экспериментом. Вы
полненные |
дополнительно |
термомеханические |
исследования |
|
ППУ на уровне ячеистой структуры [48—49], а |
также расчет |
|||
диаграмм |
растяжения |
[50] |
обнаружили хорошее |
соответствие |
с опытными данными. |
Таким образом, сопоставление опытных |
|||
и расчетных данных показало удовлетворительное их соответ ствие, что еще раз подтверждает изложенное выше объяснение характера деформации ППУ.
Механические характеристики |
ППУ |
|
|
|||
|
V. г/см'1 |
е к р „ |
% |
|
0 кр ., кгс/см * |
|
П еноп ласт |
эксперимент |
расчет |
эксперимент |
расчет |
||
|
|
|||||
ППУ-З (жесткий) |
0 ,0 5 0 |
3 . 0 |
|
2 , 7 |
3 , 5 |
3 . 9 |
Эластичный ППУ на ос |
0 ,0 3 8 |
3 , 9 |
|
2 .1 |
— |
— |
нове простых ПЭФ |
|
|
|
|
|
|
Эластичный ППУ на ос |
0 . 0 4 6 |
3 . 4 |
|
2 . 6 |
|
|
нове сложных ПЭФ |
|
|
|
|
|
|
81
Вы в о д ы
1.Экспериментально исследовано влияние ячеистой струк туры на характер деформации жестких и эластичных ППУ.
2.Показано, что для расчета механических характеристик ППУ низкого об. в. может быть использована модель с тяжами, работающими в режиме продольно-поперечного изгиба при до-, критических и закритических деформациях.
3.Сопоставлением опытных и расчетных данных показано удовлетворительное их соответствие.
ЛИТЕРАТУРА
1.Benning С. I., J. Cell. Plast., 3, № 3, 125—137 (1967).
2.Landler I., J. Cell. Plast, 3, № 9, 400—404 (1967).
3.Bolin S, Cot P, J. Chem. Eng. Date, 4, № 3, 261—265 (1959).
4. |
Saunders J. |
H, Rub. Chem.Technol, 33, |
№ 5, 1259—1292 |
(1960). |
5. |
Smith T. L, |
Magnusson, J. Pol. Sci, 42, |
№ 140, 391—416 |
(I960). |
6. |
Cluff E. F, |
Gladding E. K, J. Appl.Pol. Sci, 3, № 9, 290—295 (1960). |
||
7. |
Cluff E. F, |
Gladding E. K,Bogan J. B, J. Appl. Pol. Sci, 5, № 3, 80— |
||
85(1961).
8.Frisch K. C„ J. Cell. Plast, № 1, 321—330 (1965).
9.Frisch К. C, Cell. Plast, Washington (1967).
10.Paffrath H. W„ Plastica, 8, № 5, 234—243 (1968).
11.Романенков И. Г. Пластические массы, № 11, 33—35 (1968).
12.Hilado J, J. Cell. Plast, 3, № 4, 161—167 (1967).
13.Селиверстов П. И, Поляков Ю. Н. Пластические массы, № 1, № 47— 49, (1967).
14.Кафенгауз А. П, Кафенгауз И. М, Мурашова В. И. Пластмассы, № 9,
13—16 (1965).
15.Smith Н„ J. Appl. Pol. Sci, 9, № 12, 3851—3861 (1965).
16.Burchett О. L, Appl. Pol. Symp, № 5, 139—159 (1967).
17.Traeger R. K, Chem. Eng. Progr, 64, № 2, 56—59 (1968).
18.Романенков И. Г. Пласт, массы, № 3, 69—71 (1967).
19.Hartsock J. A, J. Cell. Plast, 3, № 2, 81—90 (1967).
20.Suminocura T, и др. Japan J. Appl. Phys„ 7, № 4, 330—334 (1968).
21.Briscall H„ Thomas C. R„ Brit. Plast, 41, № 7, 79—84 (1968).
22.Hilado C. J, Chem. Eng, 74, № 20, 190—196 (1967).
23.Поляков Ю. H, Тараканов О. Г, В кн. «Проблемы физико-химиче
ской механики волокнистых и пористых дисперсных структур и материалов». Рига, 1967.
24.Reichherzer R, Kunststoffe—Plastics, 14, № 3, 83—87 (1967).
25.Chessin N„ Driver V. E„ J. Cell. Plast, 3, № 4, 185—191 (1967).
26.Doherty D. J, Ball G. W, Plast. Inst. Trans, and J, 35, № 115, 345—
352(1967).
27. Gent A. N, Rusch К. C, Cellular Plastics, Waschington (1967).
28.Паншин Б. И. и др. Пластические массы, № 12, 31 (1963),
29.Паншин Б. И. и др. Пластические массы, № 2, 39 (1964).
30.Harding R. Н„ J. Cell. Plast, 1, № 7, 325 (1965).
31.Harding R. H, Hilado C. J, J. Appl. Pol. Sci, 8, № 5, 2445—2460
(1964).
32.Harding R. H. Mod. Plast, 37, № 6, 156 (1960).
33.Schmidt W, Kaltetechn.—Klimatizier, 20, № 12, 387—393 (1968).
34.Oka Syoten, Yamane Kunico, J. Pol. Sci, № 115, 283—284 (1966).
35.Norton J, J. Cell. Plast, 3, № 1, 23—37 (1967).
36.Harding R. H, J. Cell. Plast, 2, № 4. 206—213 (1966).
82
37.Дудник Д. М. В сб. «Холодильная техника и технология», вып. 3, 86—89 (1966).
38.Huldy Н. I., Plastica, 21, № 9, 368—376 (1968).
39.Varland R., SPE—Journal, 22, № 11, 34—37 (1966).
40.Cuddihy E. F„ Moacanin N. 1„ J. Cell. Plast., 3, № 2, 73—80 (1967).
41.Herbert G., Cellular Plastics, Washington (1967).
42.Doherty D. I., Hurd R., Lester G. R., Chem. Ind., 7, № 20 (1962).
43.Поляков Ю. H. Реферат диссертации, Москва, 1966.
44.Gent A. N., Thomas A. G., J. Appl. Pol. Sci., № 1, 107 (1959).
45.Gent A. N.. Thomas A. G., J. Appl. Sci., № 2, 354 (1959).
ГОРЕНИЕ НАПОЛНЕННОГО ЖЕСТКОГО ППУ
В. П. Черепанов, И. В. Шамов, О. Г. Тараканов
Жесткие ППУ используются в различных отраслях народно го хозяйства. Во многих случаях применения от него требуется высокая стойкость к действию открытого пламени.
В настоящее время известно большое количество способов снижения горючести пластмасс /1/, которые можно условно раз бить на две группы:
1.химическая модификация;
2.введение наполнителей.
Химическая модификация представляет собой классический, но в большинстве случаев дорогой и трудоемкий способ получе ния огнестойких материалов.
Введение различных наполнителей, особенно галоген- и фос форосодержащих, соединений сурьмы и т. п., в настоящее время широко используется. Этот способ наиболее прост и позволяет варьировать состав, количество и дисперсность наполнителя. Представляет значительный интерес использование в качестве огнегасящих добавок дешевых инертных минеральных наполни телей. В качестве такого наполнителя может быть использован обычный речной песок.
Целью настоящей работы является исследование влияния содержания песка на процесс горения и коксообразования жест кого закрытоячеистого ППУ.
В качестве исходного использовали ненаполненный ППУ (ТУ В — 151—69) на основе сложного ПЭФ. Используемый в качестве наполнителя речной песок разделяли на фракции с раз мером частиц 0,14-0,2, 0,2-^-0,3, 0,34-0,5 и 0,5ч-1,0 мм, после че го высушивали до постоянного веса. Приготовленный таким пу тем наполнитель в необходимом количестве вводили в один из компонентов реакционной смеси (например, ПЭФ) и тщательно перемешивали механической мешалкой. Наполненный ППУ по лучали по общепринятой технологии вспенивания. Для оценки горючести исходных и наполненных образцов был использован метод свободного горения. Образцы размером 30X30X150 мм, взвешенные с точностью до 0,001 г, закрепляли с торцов и уста навливали под углом 30°. Поджигание образца осуществлялось от пламени (высотой 40±2 мм) спиртовой горелки в течение
84
10 сек. В процессе испытания измеряли время горения и потерю веса образцов (АР) в расчете на начальный вес ненаполненного ППУ. Учитывая зависимость характеристик горения ненапол ненного ППУ от об. в. /уо/, наполненные образцы готовили та ким образом, чтобы об. в. полимерного каркаса /у/ равнялся уо. При этом допускалось отклонение величины у от уо не более чем на ±0,005 г/см3. Основные результаты получены для наполнен ные образцов с у=0,05 г/см3.
О |
/00 |
200 |
Содержание наполнителя, |
|
|
Содержание песка, °/ |
°/0 к Весу полимера |
||
Рис. 1. |
Зависимость |
скорости |
Рис. 2. Изменение веса ППУ |
|
горения |
ППУ |
от содержания |
при горении в зависимости от |
|
|
наполнителя. |
|
содержания наполнителя. |
|
При испытании на горючесть наполненных образцов было ус тановлено, что средняя АР полимера при горении (скорость го рения) монотонно падает (рис. 1) с увеличением содержания пе ска. Это подтверждает известный факт влияния стенки /2/ на механизм горения и, следовательно, на скорость горения. Одна ко изменение АР полимера при увеличении содержания песка
ведет себя не симбатпо |
по отношению |
к скорости |
горения |
|
(рис. 2). Это выражается в увеличении АР при горении |
напол |
|||
ненных образцов вплоть до 100—120% наполнителя. |
При этом |
|||
характерным является тот факт, что кокс |
исходных |
образцов |
||
имеет низкую плотность, |
это предопределяет низкую |
теплопро |
||
водность такого кокса и способствует неполному сгоранию ма териала. С другой стороны, присутствие песка в образце приво дит к образованию плотного, более теплопроводного кокса. По вышенная теплопроводность кокса наполненных образцов спо собствует более эффективному использованию тепла от горения образца и более полному их сгоранию.
В дальнейшем при увеличении содержания песка степень сгорания образца уменьшается. Такое поведение при горении образцов ПГ1У с высоким содержанием наполнителя, по-видимо му, объясняется увеличением скорости обрыва цепных разветв ленных процессов, обуславливающих горение на частицах песка, расположенных в стенках ячеек ППУ. Несмотря на увеличение теплопроводности коксового слоя, выделяющегося при горении тепла становится недостаточно для разогрева внутренних слоев ППУ. При наполнении ~500% скорость горения становится на
столько малой, что образец поддерживает горение только при наличии пламени внешнего источника. Испытания такого мате риала по методу огневой трубы /3/, показали, что АР при горе нии в таких жестких условиях составляют ~ 1 %.
Результаты, полученные выше, относятся к ППУ, наполнен ному песком со средним диаметром частиц 0,3—0,5 мм. В табли це приведена зависимость АР ППУ от размера частиц вводимой фракции песка (содержание наполнителя 100%). Из таблицы видно, что с уменьшением размеров частиц АР уменьшается. Это сопровождается увеличением времени горения образцов. Следовательно, скорость горения ППУ, наполненных более мел ким песком, ниже скорости горения образцов с крупным песком при одном и том же его весовом содержании, что объясняется увеличением суммарной поверхности наполнителя при уменьше нии размеров его частиц.
Влияние фракционного состава наполнителя на характеристики горения ППУ
Диаметр частиц, мм |
д, % |
тгор. • сек- |
0 ,1 —0,2 |
50 |
74 |
0 ,2 —0,3 |
56 |
71 |
0 ,3 —0,5 |
63 |
67 |
0 ,5 — 1,0 |
64 |
65 |
Этот результат имеет существенное значение, т. к. в случае при менения более мелких фракций позволяет снизить содержание наполнителя.
Существенное снижение горючести за счет наполнения соп ровождается увеличением веса и теплопроводности ППУ. Одна ко, если наполненный ППУ использовать в качестве покрытия, которое будет наноситься на поверхность готового пенопласта в виде тонкого слоя, то это фактически приведет только к улуч шению огнестойкости без заметного ухудшения основных свойств ППУ в целом. Технологически такая операция может проводиться в два приема: сначала получают необходимый по толщине слой ППУ, на поверхность которого наносят тонкий слой композиции, содержащий наполнитель. После вспенивания последнего слоя, образуется ровное покрытие стойкое к дейст вию пламени. Такие покрытия могут найти широкое применение в различных отраслях народного хозяйства, особенно там, где к ППУ предъявляются повышенные требования в отношении по жароопасности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шмидт, «Химия и технология полимеров», № 8, с. 106 (1966).
2. Семенов Н. Н., «Развитие теории цепных реакций и теплового воспла менения», М., «Знание», 1969.
3. Временная инструкция по определению группы горючести (возгораемо сти) твердых веществ и материалов, М., ЦНИИПО, (1966).
86