твердый пенопласт
Свойства пенопласта
Ведущее место среди полимеров, на основе которых получают пенопластмассы, занимает полистирол. Линейная структура молекул полистирола, его способность к большим высокоэластичным деформациям и высокие механические свойства позволяют получать на его основе пенопласты в широком интервале объемных весов.
Пенополистирол может быть получен различными методами. Наиболее прочные пенопласты получают по прессовому методу, основанному на применении порошкообразного полимера и твердых газообразователей.
Пенопласты на основе полистирола и поливинилхлорида, вырабатываемые по прессовой технологии имеют равномерную, мелкоячеистую структуру. Равномерность структуры достигается в значительной степени за счет предварительного механического измельчения и перемешивания исходной композиции. Диаметр элементарных ячеек для пенопластов ПС и ПХВ составляет 0,1-0,2 мм. Содержание закрытых ячеек в структуре полистирольных и поливинилхлоридных пенопластов, изготовляемых по прессовой технологии составляет 88-96%. Подобный закрытоячеистый характер структуры позволяет получить пенопласт с высокими механическими и теплоизоляционными характеристиками.
Для пенопластов на основе поливинилхлорида и полистирола характерны общие закономерности изменения физико-механический характеристик. Эти показатели зависят от объемного веса материала и температуры. С уменьшением объемного веса пенопласта предел прочности при сжатии и растяжении уменьшается. К другим характеристикам, зависящих от объемного веса пенопласта, относятся водопоглощение и теплоизоляция.
Водопоглощение с уменьшением объемного веса пенопласта увеличивается. Теплоизоляционные свойства значительно улучшаются с уменьшением объемного веса.
Теплофизические свойства твердого пенопласта
Теплостойкость. Критерием теплостойкости пенопластов является их формостабильность, характеризующая поведение этих материалов при повышенных температурах. На теплостойкость полистирольных пенопластов влияет природа газообразователей. Пенопласт ПС-1, изготовляемый с помощью органических газообразователей, оказывающих пластифицирующее воздействие на полимер, имеет рабочую температуру до 65 С, а пенопласт ПС-4, изготовляемый на минеральных газообразователях, -70 С. Поливинилхлоридные пенопласты имеют рабочую температуру до 60 С.
Теплопроводность.
Теплоизоляционные свойства пенопластов характеризуются, главным образом, коэффициентом теплопроводности. Пенопласты на основе полистирола и поливинилхлорида имеют наименьшее значение коэффициента теплопроводности. Уплотненная корка, имеющаяся на поверхности плиты пенопласта, увеличивает стабильность данного коэффициента.
Наличие в структуре мелких ячеек благоприятно влияет на теплоизоляционные свойства пенопластов, в то время как наличие крупных ячеек, особенно сквозных, обусловливает возможность возникновения в ячеистой структуре конвективных газовых потоков, снижающих теплоизоляционные свойства.
Более полную информацию об использовании твердого пенопласта в качестве термоизоляции вы можете из статьи “Прессовый пенопласт – универсальный утеплитель” и таблицы “Сравнение свойств прессового пенопласта и других материалов“.
Устойчивость к атмосферным воздействиям
Пенопласты являются стойкими материалами к атмосферным воздействиям.
Пенопласты ПС и ПХВ обладают очень высокой погодоустойчивостью и способны длительное время эксплуатироваться на открытом воздухе. В работах отечественных и зарубежных исследователей отмечается тенденция повышения прочностных характеристик пенопластов при длительном пребывании в естественных условиях.
Пенопласты хорошо противостоят процессам замораживания-оттаивания, обладают малым водопоглощением, высокой биостойкостью т.к. они водостойки и в их составе отсутствует питательная среда для грибков.
Водостойкость
Пенопласты ПС-1, ПС-4, ПХВ при действии влаги увлажняются незначительно. При продолжительном увлажнении интенсивность влаго и водопоглощения пенопластов зависит от характера их структуры. Для пенопластов с закрытой ячеистой структурой оно происходит в первые 5-10 суток, а затем меняется незначительно. При продолжительном (в течение нескольких лет) пребывании в воде пенопласты с закрытой ячеистой структурой хорошо сохраняют первоначальную плавучесть. Атмосферные воздействия существенно не влияют на их влаго и водопоглощение. пенопласты ПС и ПХВ обладают несомненными преимуществами по сравнению с другими типами пенопластов, т.к. их деформация от увлажнения весьма незначительна.
Биостойкость
При использовании пенопластов в конструкциях возможны случаи увлажнения, в связи с чем создаются благоприятные условия для развития различной микрофлоры. Пенопласты ПС-1, ПС-4, ПХВ обладают высокой устойчивостью к действию различных видов плесени, не поражаются грызунами и устойчивы к действию микроорганизмов.
Плавучесть
Обладая низким объемным весом (0,04-0,25 г/см3) и системой замкнутых пор, пенопласты ПС и ПХВ отличаются высокой плавучестью и водонепроницаемостью. При продолжительном (в течении нескольких лет) пребывании в воде пенопласты с закрытой ячеистой структурой, полученные прессовым методом, хорошо сохраняют первоначальную плавучесть. По плавучести и грузоподъемности в воде пенопласты ПС и ПХВ имеют существенные преимущества перед пробкой и, следовательно, могут с успехом ее заменять в рыбной промышленности и производстве спасательных средств.
Химическая стойкость
Пенопласты ПС и ПХВ обладают высокой химической стойкостью, определяемой инертностью полимерной основы. Наличие на поверхности плит уплотненной пленки (корки) снижает поглощение агрессивных сред, повышая тем самым устойчивость пенопластов. Полистирольные пенопласты устойчивы к воздействию слабых и сильных минеральных кислот (кроме концентрированных азотной и соляной), а также к слабым и сильным щелочам. Они сильно набухают в бензине и имеют значительный привес в маслах. Сложные эфиры, кетоны, ароматические и хлорированные углеводороды оказывают на них разрушающее воздействие.
Поливинилхлоридные пенопласты противостоят воздействию кислот и щелочей. По сравнению с полистирольными, ПВХ пенопласты более стойки к органическим растворителям. Выдерживание образцов пенопласта ПХВ-1 в бензине и керосине лишь незначительно изменяет их размеры и весовые показатели. Высокую стойкость имеет этот пенопласт и в маслах.
При проектировании изделий, в которых пенопласты соединяются с другими материалами, необходимо учитывать возможность коррозирующего действия на другие материалы (главным образом на металлы).
Полистирольные пенопласты ПС-1 имеют нейтральную реакцию, не содержат щелочных агентов и мало содержат отрицательных ионов. Они не коррозируют другие материалы. Пенопласт ПС-4 имеет слабощелочную реакцию и коррозирует оцинкованные стали.
Пенопласты ПХВ имеют щелочную реакцию и могут коррозировать алюминиевые сплавы и стали.
Электроизоляционные свойства
Электроизоляционные свойства пенопластов характеризуются комплексной диэлектрической пронизаемостью, тангенсом угла диэлектрических потерь и пробивной электрической прочностью. Диэлектрические показатели пенопластов зависят от природы используемых газообразователей. Использование минеральных газообразователей, как правило, ухудшают электроизоляционные свойства пенопластов. Высокие значения тангенса угла диэлектрических потерь свойственны пенопласту ПС-1.
Акустические свойства
Акустические свойства пенопластов характеризуются коэффициентом звукопоглощения, который зависит от частоты звука, толщины образца и характера ячеистой структуры.
Пенопласты слабо поглощают звук низких частот и имеют сравнительно высокий коэффициент в области частот 1000гц и более. На акустические свойства пенопластов в областях низких частот заметно влияет толщина образца.