Прислать материал
Разработка термошумоизоляционных пенополиуретанов пониженной горючести
Рассмотрены основные ингредиенты для вспенивающихся композиций и факторы, влияющие на свойства получаемых ППУ пониженной горючести.
Получена рецептура двухупаковочной композиции для термошумоизоляции моторного отсека автобуса. Для разработанных рецептур измерены плотность, влагосодержание, влагопоглощение, прочность при 10 % деформации, условная прочность при растяжении, определена стойкость к горению, термическая стойкость и кислородный индекс.
использованием доступной технологии.
Согласно правилам ЕЭК ООН № 118 – «Единообразные предписания, касающиеся характеристик горения и/или бензо- или маслоотталкивающих свойств материалов, используемых в конструкции механических транспортных средств определенных категорий».Требования к термошумоизоляционным материалам существенно ужесточаются по теплофизическим свойствам и, особенно, по противопожарным характеристикам. Большинство из синтетических пенопластов не соответствуют требованиям по горючести. В этой связи, актуальной является задача получения трудногорючих вспененных материалов для эффективной теплозащиты моторных отсеков с использованием доступной технологии.
Для получения трудногорючих пенополиуретанов в качестве гидроксилсодержащего компонента использовали фосполиол марки II. Данный продукт выпускается в соответствии с ТУ 6-02-863-85.
В качестве изоцианатсодержащего отвердителя использовали продукт марки Desmodur 44V20L, являющийся смесью 4,4' -дифенилметандиизоцианата (МДИ) с изомерами и гомологами более высокой функциональности.
Для определения упругопрочностных свойств использовали испытательную машину нового поколения группы Zwick Roell AG марки Z5.0.
Изучение термоокислительной деструкции в среде воздуха проводили с помощью дериватографа системы «Паулик, Паулик, Эрдеи» в динамическом режиме.
Термические свойства разработанных ППУ исследовали посредством синхронного термического анализа, включающего термогравиметрический анализ и дифференциально-сканирующую калориметрию и ИК-спектроскопию с помощью прибора Netzsch STA 449F3.
Для определения ударной вязкости использовался прибор GT-7045-HMH(L)
Стойкость к воздействию пламени определяли по ГОСТ 28157-89.
Кислородный индекс получили по ГОСТ 12.1.044-89 с помощью прибора CE LOI Manual-2
Показатели влагопоглощения, влагосодержания, плотности и прочности при 10 % сжатии определяли в соответствии с ГОСТ 15588-86
Важной характеристикой для термошумоизоляционного материала является прочность при 10 % сжатии.Численные значения представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Прочность при 10 % сжатии
|
Номер образца |
Прочность на сжатие, МПа |
|
1 |
0,233 |
|
2 |
0,312 |
|
3 |
0,415 |
|
4 |
0,528 |
Из данных следует, что прочностные свойства ППУ находятся в прямой зависимости от содержания фосполиола II, выражающейся в том, что с его увеличением прочность при 10% сжатии образцов ППУ возрастает.
Одной из ключевых характеристик материалов, предназначенных для термошумоизоляции автотранспорта, в частности, моторных отсеков автобусов, оснащенных газотурбинными двигателями, является их стойкость к воздействию пламени. Этот же фактор являлся одним из основных при постановке задачи по тематике данной работы. В свою очередь, это предопределило необходимость изучения противопожарных свойств разработанных образцов ППУ. В этой связи, была проведена серия испытаний. В таблице 2 приведены критерии соответствия ГОСТ 28157-89, характеризующие стойкость к горению материалов.
Таблица 2 – Категории стойкости к горению в соответствии с ГОСТ 28157-89
|
Критерии |
ПВ-0 |
ПВ-1 |
ПВ-2 |
|
Суммарное время горения образца, с |
<10 |
<30 |
<30 |
|
Суммарное время горения серии из 5 образцов, с |
<50 |
<250 |
<250 |
|
Время горения и тления образца после второго приложения пламени, с |
<30 |
<60 |
<60 |
|
Образцы, прогоревшие до зажима |
- |
- |
- |
|
Горящие капли, зажигающие вату |
- |
- |
+ |
Полученные результаты приведены в таблице 3.
Таблица 3 – Экспериментальные данные определения стойкости образцов ППУ к горению
|
Номер образца |
Суммарное время горения одного образца, с |
Суммарное время горения пяти образцов, с |
Метод испытания |
Категория стойкости |
|
1 |
Полное сгорание |
Полное сгорание |
А |
Г |
|
2 |
19,8 |
55,5 |
Б |
ПВ-1 |
|
3 |
6 |
19,5 |
Б |
ПВ-0 |
|
4 |
5,6 |
10,875 |
Б |
ПВ-0 |
Соотнесение данных таблицы 3 с требованиями ГОСТ показывает, что пенополиуретаны, полученные по рецептурам 3 и 4 с содержанием фосполиола 30 и 40 масс. ч., относятся к наивысшей категории ПВ-0 (препятствуют вертикальному горению без каплепадения).
При проведении эксперимента отмечено, что в образцах, содержащих фосполиол II, тление отсутствовало. Очевидно, это является результатом наличия в молекулах данного соединения атомов фосфора, которые, как известно, препятствуют процессу тления. Согласно литературным данным [2] традиционные ППУ характеризуются кислородным индексом 17 об. %. Использование в качестве гидроксилсодержащего компонента фосполиола II обеспечивает получение ППУ, значение кислородного индекса которого достигает 25 об. %, что характерно для трудногорючих пластмасс.
С учетом экономической составляющей нами для практического внедрения рекомендована рецептура 3, которая была апробирована путем свободной заливки элемента моторного отсека двухупаковочной композицией в заводских условиях .
2. Шепталин Р.А. Нанокомпозиты на основе эластичных пенополиуретанов и органически модифицированных слоистых алюмосилика-
тов : автореф. дис. канд. техн. наук / Р.А. Шепталин. – М., 2005. – 19 с.
3. Композиции для получения жесткого пенополиуретана : Пат 1162824 А1 Российская Федерация : МПК C08G 18/14 / Ю.Л.Есипов, Е.Ф. Мурашов, В.Г. Попов, В.П. Якин – 3305519/23; заявл. 15.05.1981; опубл. 23.06.1985 Бюл. № 23
We obtain a formula for the two-pack composition termal and noise engine compartment of the bus. Formulations designed to measured density, moisture content, moisture absorption, strength at 10% deformation, a conventional tensile strength, determined resistance to combustion, thermal stability and oxygen index.