Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка термошумоизоляционных пенополиуретанов пониженной горючести

Сведения об участнике
ФИО
Рыжкина Алёна Александровна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Химия и химические технологии
Раздел области наук
Химия высокомолекулярных соединений. Нефтехимия. Катализ
Тема
Разработка термошумоизоляционных пенополиуретанов пониженной горючести
Резюме
Работа посвящена созданию ППУ пониженной горючести, предназначенных для термошумоизоляции моторного отсека автотранспорта, в частности, автобусов.
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.
Ключевые слова
термошумоизоляция, пенополиуретан, трудногорючесть
Цели и задачи
Целью работы является получение трудногорючих вспененных материалов для эффективной теплозащиты моторных отсеков с

использованием доступной технологии.
Введение

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.

 

Методы и материалы

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

Описание и обсуждение результатов

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 . 

 

Используемые источники
1. Правила ЕЭК ООН N 118 Единообразные предписания, касающиеся характеристик горения материалов, используемых в конструкции внутренних элементов механических транспортных средств определенных категорий [электронный ресурс] - Правила ЕЭК ООН от 06.04.2004 №118 - точка доступа- http://docs.cntd.ru/document/1200106694
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
Information about the project
Surname Name
Ryzhkina Aliona Aleksandrovna
Project title
Development of termal and noise polyuretane foam isolation with low flammability
Summary of the project
The work is dedicated to the creation of low flammability foam designed for termal and noise isolation motor vehicle compartment, in particular buses.
 
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.
Keywords
thermal and noise isolation,polyuretane foam,low flammability