Теплоизоляционный материал на основе фенолформальдегидных олигомеров и полистирола (феностиропор)

Комплектно-блочный метод строительства в районах месторождений нефти и газа Западной Сибири требует эффективных легких теплоизоляционных материалов.

В настоящее время в индустриальное производство ограждающих конструкций внедряются новые виды эффективных утеплителей из пенопластов —композиционные пенопласты. Они представляют собой максимально наполненные органическими и неорганическими пористыми материалами полимерные си- с темы.

Главное достоинство композиционных пеиопластов — возможность проектировать их и изготовлять с заданными физико-механическими свойствами путем оптимизации состава с помощью математических методов, таких. как симплекс и планирование, метод градиента и крутого восхождения. Показатели физико-механических свойств композиционных пенопластов в 3—5 раз превосходят таковые у «чистых» пенопластов, что позволяет на их основе создавать двухслойные ограждающие конструкции. Упрочненный неметаллический слой композиционных пенопластов может служить внутренней обшивкой ограждающей конструкции.

В системе Миинефтегазстроя СССР разработаны и успешно внедряются композиционные пенопласты на основе Фенолформальдегидных олигомеров и наличных наполнителей. Например, стеклофенопласты (заполнитель — стеклопор), разработанные СибНИПИгазстроем и ПСФ-ВНИИСТ (заполнитель пепополнетирол), разработанный ВНИИСТом.

Цель настоящей работы — дальнейшее совершенствование композиционных пенопластов на основе фенолформальдегидных олигомеров и гранул пенополистпрола. Основными задачами исследовании были упрощение технологии получения таких материалов, снижение их стоимости и расширение сырьевой базы).

Фенолформальдегидные олигомеры — продукты поликонденсации фенолов с формальдегидом — одни из первых материалов, полученных синтетическим путем.

Фенолформальдсгидные резольпые олигомеры — характерный тип термо-активных полимеров. Резолы обладают свойством в присутствии кислых катализаторов при высоких температурах быстро (иногда в доли секунды) переходить в резитол и, -наконец, в резит, представляющий собой неплавкий и нерастворимый "продукт. На основе этих свойств фенолформальдегидных резолов в СССР и за рубежом разработан ряд композиций для получения фенолформальдегидиых пеиопластов (ФФП)

Свойства ФФП в значительной степени обусловливаются регулярностью полимерной сетки, природой и частотой расположения физических и химических узлов в нем.

Стоимость фенолформальдегидных пенопластов выше только стоимости, но они теплостойки и относятся к трудносгораемым материалам. Для их получения имеется достаточно надежная и развитая сырьевая база.

Гранулированный пснополистирол имеет незначительную плотность, высокую прочность, низкий коэффициент теплопроводности, но горюч. Ввиду низкой огнестойкости стал практически не применим в газонефтепромысловом строительстве, хотя по остальным физико-механическим свойствам он намного превосходит фенолформальдегидные пенопласты.

Создание композиции из этих пенопластов — феностиропора — позволяет максимально использовать прочностные и тепловлажностные свойства пенополистирола и термостойкие — фенолформальдегидных олигомеров.

Оптимизацию состава и технологических параметров изготовления феностиропора (ФСП) проводили симплекс-планированном В качестве связующего использовали фенолформальлегидный олигомер СФЖ-3016 (ГОСТ 20907—75), выпускаемый Тюменским заводом пластмасс.

Олигомер СФЖ-3016 имеет незначительную вязкость (0,15—0,45 Па-с при 20°С), у него достаточно большой индукционный период (240 с), поэтому производство феносиропора па его основе не требует введения растворителей и замедлителей реакции. Для сравнения: вязкость олигомера ФРВ-1А (ТУ 605-114—75) составляет 6 Па, а индукционный период 60—90 с. Чтобы уменьшить вязкость и увеличить индукционный период в него вводят до 15% фурилового спирта, а смесь охлаждают до 10°С-.

Объемная масса вспененных гранул полистирола ПСБ — с (ОСТ 6-05-202— 73) находится в пределах 15—20 кг/м Объем межгранульного пространства, материала мало зависит от его гранулометрического состава и в среднем составляет 40%. Для выбора количества вяжущего в феностиропоре находили из этого значения.

Согласно методике, материал считается выдержавшим испытание до сохранения прочностных характеристик на уровне 30% от первоначальных. После 150 циклов испытаний коэффициент долговечности феностиропора равен 0,82. Долговечность феностиропора превышает 19 лет. Испытания продолжаются.

Согласно заключению ВНИИПО МВД СССР, феностиропор отнесен к трудногорючим материалам. Предел огнестойкости трехслойной алюминиевой панели с феиостиропором по признаку сквозного отверстия составляет 0,5—0,58 ч.

В 1980 г. на заводе ограждающих конструкций объединения Сибкоуплектмонтаж (г. Тюмень) иа линии, разработанной ВНИИСТом, выпущена опытная партия двухслойных панелей с феностиропором.

Технология их изготовления заключалась в следующем. На профилированный стальной лист наносили слой полимерного адгезива (клея 88Н), упрочненного рубленньй стекловолокно, на который после подсушки насыпали смесь феностиропора. По поверхности феностиропора укладывали стекло- холст и панель по рольгангу перемешалась в камеру вспенивания и отверждения. Камера снабжена водяной рубашкой.