Применение наполнителей при производстве пенополиуретановой (ППУ) и пенополимерминеральной изоляции (ППМИ)

Важную роль при производстве изделий из полимерных материалов играют наполнители. Они позволяют обеспечить материалу улучшение физико-механических характеристик, экономию дефицитных либо дорогостоящих компонентов сырья, оптимизацию технологического процесса, а также добиться получения материала с определенными заданными свойствами.

Наполнители, вводимые в полимерную композицию (например, при производстве пенополиуретана (ППУ), используемого для изготовления таких изделий, как предизолированная труба ППУ, или пенополимерминеральная изоляция, речь идет о вспениваемой смеси изоцианата и полиолов), обычно оказывают влияние на процессы, происходящие на каждой из стадий образования конечной структуры. Таким образом, наполнители способны – разумеется, в различной степени, изменять параметры процесса полимеризации и, как следствие, макро- и макроструктуру и эксплуатационные характеристики пенополимеров. Например, наполнители могут в некоторых случаях выступать в качестве стабилизаторов, влияя на кинетику процесса полимеризации и способствуя преимущественному формированию закрытых ячеек, тем самым улучшая тепло- и гидроизоляционные свойства пенополимера.

Один из ключевых вопросов при производстве наполненных пенополимеров с требуемыми свойствами – выбор метода корректировки состава. Первый вариант – изменение пропорций компонентов полимерной композицию при неизменном составе наполнителя; второй – изменение состава – как химического, так и, например, гранулометрического - под существующую полимерную систему. Обычно проще и дешевле корректировать рецептуру композиции, однако в целом ряде случаев целесообразным оказывается изменение состава и характеристик наполнителя.

Базовыми свойствами минеральных наполнителей, обусловливающих возможность из пригодность для получения ППМИ, являются:

• химическая сочетаемость с компонентами композиции;
• низкие водопоглощение, коэффициенты теплопроводности и термического расширения;
• высокая химическая и термическая устойчивость;
• степень влияния на водородный показатель (pH) среды;
• уровень диспергируемости.

Исследования, проведенные ВНИПИэнергопром по применения таких видов наполнителей, как песок различных видов, цемент, перлит и сланцевая мука, показали, что на свойства конечного материала влияет не только тип наполнителя, но и гранулометрический состав, а также удельная поверхность. наилучшая структура ППМИ достигается при использовании двухфракционной смеси «мука-песок» в соотношении 1,5:2. Снижение содержания мелкодисперсных фракции (размер – 1-2 мкм) уменьшает плотность и механическую прочность ППМИ, уменьшение содержания средней фракции (до 50 мкм) ведет к ухудшению удобоукладываемости смеси и увеличению расхода полимерной композиции.

Кроме того, выявлено, что наполнители в целом увеличивают степень полимеризации, а некоторые – например, оксиды кремния и алюминия, оказывают влияние на скорость и глубину отверждения.