Химический состав и свойства поролона

 

Пенополиуретаные поролоны – (polyurethane foams, Polyurethanschaumstoffe, mousses de polyurethane porolones). Состав. Композиции для производства пенополиуретана содержат изоцианаты, гидроксилсодержащие олигомеры, воду, катализаторы, эмульгаторы, а некоторых случаях наполнители и антипирины. Для получения пенополиуретана применяют 2,4 - толуиленддиизоционат, его смесь с 2,6 - толуиленддиизоционатом в соотношении 80:20, 4,4/-диизоцианатдифенилметан, 4,4/, 4// - триизоционаттрифенилметан и др. В состав композиций для производства эластичных пенополиуретанов входят простые олигоэфиры с мол. м. 750 – 6000, синтезируемые из окисей алкиленов (этилена, пропилена), тетрагидрофурона и гликолей. Реже используют сложные олигоэфиры дикарбонатовых к-т (адипоновой, себациновой, янтарной) и гликолей (напр., диэтиленгликолия). Жесткие пенополиуретаны получают из простых олигоэфиров разветвленной структуры на основе окисей алкиленов и триолов (глицерина, триметилолпропана и др.) или сложных олигоэфиров на основе дикарбоновых к-т (адипиновой, фталевой и др.) и триолов или смесей с диэтиленгликолием. Плотность образующихся пенополиуретанов зависит от соотношения изоционатов и гидроксилсодержащих олигомеров в исходной смеси. При избытке изоционатов пенополиуретан содержит больше мочевинных групп, чем при недостатке изоционатов, когда образуется больше уретановых групп. Поскольку полимочевины обладают более низкой плотностью (1,05 – 1,23 г/см³),чем полиуретаны (1,28 г/см³), в первом случае получается пенополиуретан с меньшей плотностью. При взаимодействии изоционатов с гидроксилсодержащими олигомерами образуются уретановые звенья:

2 OCN – R – NCO + HO – R/ – OH => =>OCN – R – NHCOO – R/ – OOCHN – RNCO

При избытке изоционата в реакционной среде на концах растущих макромолекул изоционатные группы, которые могут вступать в реакцию с водой:

n OCN – R – NHCOO – R/ – OOCHN – R – NCO + n H2O => =>[- NHCONH – R – NHCOO – R/ – OOCHN – R –] Jn + Nco2 ^

При этом выделяется углекислый газ, вспенивающий композицию, а макромолекулы присоединяются друг к другу через мочевинные группы. Взаимодействие изоционатных групп с гидроксилсодержащими олигомерами и водой – конкурирующие реакции. Роль катализатора сводится регулированию скорости указанных выше реакций. При этом выделение газа и рост полимерных молекул должны происходить с такими скоростями, чтобы газ оставался в полимере и образовавшаяся пена была бы достаточно прочной и не опадала. Наиболее часто в качестве катализаторов применяют соединения олова (олеат и октоат, соли дибутилолова и др.), регулирующие реакцию образования уретановых звеньев, и третичные амины (триэтиламин, триэтаноламин, диметилбензиламин и др.), катализирующие реакции образования трехмерной структуры и выделения углекислого газа. На практике используют каталитич. смесь, состоящую из соединения олова и одного или нескольких аминов. Вспенивать полиуретановую композицию можно также легкокипящими жидкостями, обычно фреонами. Химизм образования эластичных и жестких пенополиуретанов одинаков. Жесткие пены отличаются от эластичных тем, что состоят из полимеров с большим числом поперечных связей. В жестких пенополиуретанах средняя «молекулярная масса» структурной единицы, приходящаяся на один узел разветвления сетки, составляет 400 – 700, в эластичных пенополиуретанах – 2500 – 20000. поэтому композиции для производства эластичных пенополиуретанах не содержат трифункциональных гидроксилсодержащих олигомеров (или содержат их в небольшом количестве), а также содержат меньше третичных аминов. Обязательным компонентом композиции является эмульгатор, который способствует высокой степени диспергирования компонентов в массе и выполняет роль стабилизатора пены в момент вспенивания. Для этого используют сульфоспирты, сульфокислотны, кремнийорганич. жидкости и др. некоторые стабилизаторы (напр., парафиновые углеводороды, кремнийорганические жидкости) определяют характер (открытые или закрытые) и размер образующихся пор. В качестве антипиренов применяют трехокись сурьмы, трихлорэтилфосфат, порошкообразный поливинилхлорид и др. для окрашивания пенополиуретана пригодно большинство органических красителей, наполняют пенополиуретан тальком, керамзитом, суспензионным полистиролом, волокнами различной природы. Свойства. Пенополиуретаны обладают хорошей атмосферной стойкостью, устойчивостью к действию света и окислителей. На свету они темнеют, но другие свойства заметно не ухудшаются. Пенополиуретаны физиологически инертны и хорошо совмещаются с бактерицидными добавками.

Пенополиуретаны полученные на основе простых олигоэфиров, устойчивы даже в кипящей воде.

 

Таблица. Свойства эластичных пенополиуретанов отечественных марок

показатель	ППУ - Э	ППУ - ЭТ	ППУ – ЭМ - 1
Кажущаяся плотность кг/м³ Прочность при растяжении, Мн/м² (кгс/см²)	25 – 60 0,12 (1,2)	30 – 40 0,1 (1,0)	30 – 50 0,11 – 0,13 (1,1 – 1,3)
Относительное удлинение, %	150	100	150 – 170
Эластичность по отскоку, %	15	15	20 – 40
Относительная остаточная деформация при 5°%-ом сжатии в течении 72 часов при t 20°С, %	10	15	10
Напряжение сжатия при 40%-ой деформации, Мн/м² (кгс/см²)	0,0025 – 0,0075 (0,025 – 0,075) от – 15	0,003 – 0,01 (0,03 – 0,1 от – 20	0,004 – 0,01 (0,04 – 0,1) от – 50
Температура применения, -°С	до 100	до 100	до 100
Потеря массы при горении (метод «огн. труба»), %
Коэффициент звукопоглощения	-	22	-
при 250 гц	0,35	0,36	-
1000 гц	0,80	0,85	-
4000 гц	0,75	0,80	-

 

Пенополиуретаны на основе сложных олигоэфиров менее стойки к действию воды. Эластичные пенополиуретаны можно резать. Их моют мылом или синтетическими моющими средствами, на них не действуют бактерии, их не ест моль. В условиях двухстороннего нагрева изделия из пенополиуретана можно кратковременно эксплуатировать при температуре 220°С, а при одностороннем нагреве – при 450°С – 500°С. Основные свойства приведены в таблице.

Поролон является испытанным и безопасным материалом. Принято считать, что производство поролона экологически опасно. Для производства ППУ, прежде всего, необходимы: полиол, изоцианат (в основном ТДИ или МДИ), катализаторы, пеностабилизаторы и вода. Некоторые из этих компонентов при испарении токсичны, но они разлагаются на неопасные ингредиенты под действием влаги и воздуха. (Распространено убеждение, что все материалы, которые появились вследствие химических реакций, вредны для здоровья, а те, что изготовлены путём механической переработки природных веществ, более безопасны.)

 

Недостатком поролона является его относительно небольшая долговечность: очень старый поролон легко крошится, теряет упругость и слипается. Однако главный недостаток материала — его горючесть. При горении поролон обильно выделяет ядовитые газы и в случае пожара становится дополнительным источником опасности

 

 

 

Белый поролон

 

Рис.

а - центры выемок в вершинах квадратов; б - центры выемок в вершинах треугольников.

Конфигурация выемок

Рис

а - выемки в форме цилиндра с полусферой или неполной полусферой; б - выемки в форме цилиндра; в-выемки в форме усеченного конуса о полусферой или неполной полусферой; г - выемки сквозные в форме усеченного конуса; д - выемки в форме полусферы и неполной сферы.

 

Заключение

Проанализировав данную работу можно прийти к выводу, что губчатые изделия занимают не маловажную роль в промышленности. У каждого дома найдётся такое изделие и не одно, они окружают нас в повседневной жизни, к примеру - это подушки, игрушки, матрасы, мягкая мебель, губка для мытья посуды, утеплители в дверях вашей квартиры, сиденья вашей машины, стельки в ваших сапогах и т.д., всё это полностью или частично состоит из губчатых изделий.

Поэтому стоит отнести особое значение к этим изделиям, к технологии их производства и не останавливаться в модернизации.