Композиционный пенопласт на основе битума и пенополистирола —
В строительстве широко применяют полистирольный пенопласт, выпускаемый заводами по беспрессовой двухстадийной технологии в (виде штучных изделий. Композиционный пенопласт на основе битума и пенополистирола относится к вспенивающимся заливочным пенопластам. Наряду с немополнетирольными используют фенолформальдегидные, пенополиуретановые, пенополиэлоксидные заливочные пенопласты, но в небольших объемах из-за дефицитности исходных компонентов. С применением заливочных пенопластов упрощается технология теплоизоляции строительных конструкций со сложной поверхностью, снижаются трудозатраты, транспортные расходы, становится возможным приготовлять и наносить композицию непосредственно на строительном объекте.
На кафедре Органические строительные материалы и пластмассы МИСИ им. В. В. Куйбышева исследованы технология приготовления и свойства композиционного пенопласта на основе нефтяного битума и вспенивающегося полистирола. В экспериментах использовали отечественный вспенивающийся полистирол марки ПСВ (OCTfi-OS-202-74) и нефтяные OHTVMU БН-IV, ГЗН-V [ГОСТ С617—56).
Сущность получения нового материала заключается в следующем: гранулы вспенивающегося полистирола помещают в расплав битума температурой от 80 до 200°С, компоненты перемешиваются, при этом происходит вспенивание гранул полистирола за счет тепла расплава битума. Одновременно битум связывает гранулы вспененного полистирола друг с другом, а также обеспечивает сцепление композиционного пенопласта с поверхностью строительного элемента.
Этот пенопласт можно использовать как теплогидроизоляционный материал и уплотняющий швы герметик.
Строители обеспечиваются нефтяными битумами в достаточном количестве. Объем выпускаемого бисерного вспенивающегося полистирола больше, чем других видов сырья, используемых при производстве полимерных теплоизоляционных изделий строительного назначения.
Для определения оптимального технологического режима получения пенопласта. влияния температуры битума и соотношения компонентов на состава композиции изучали кинетику вспенивания полистирола. Выявлена зависимость объемной массы пенопласта от расхода вспенивающегося полистирола. Анализировали кратность вспенивания композиции, водопоглощение, механические характеристики, теплопроводность, адгезию к бетону, металлу, сравнивали физико-механические, а также технико-экономические показатели нового материала с аналогичными характеристикам и известных пенопластов.
Анализ термомеханических свойств полистирола показывает, что его вспенивание достигается в диапазоне температур от 80 до 140°С, который соответствует высокоэластичному состоянию материала. Превышение температуры над 140°С приводит к течению полимера; образование пористой структуры не происходит. Поэтому температура битума должна быть такой, которая обеспечила бы нагрев бисерного полистирола до высоко- эластического состояния. Наиболее полно процесс вспенивания отражает кинетика изменения объема вспенивающейся композиции во времени при различной температуре битума. В экспериментах использовали рецептуры с содержанием бисерного полистирола 30, 40 и 80% массы битума. На основе анализа полученных зависимостей (рис 1, о, б, в) сделан вывод, что с повышением процента содержания полистирола скорость вспенивания уменьшается. Вспенивание при температуре 200°С первоначально способствует увеличению скорости изменения объема композиции, однако перегрев полистирола при температуре более чем 140°С приводит к разрушению пористой структуры материала; он переходит в вязкотекучее состояние. Вследствие этого объем композиции резко уменьшается. Наиболее оптимальной для битума перед его смешением с полистиролом является., температура 140—160°С. С увеличением количества вспенивающегося полистиролла она несколько повышается, а при 80%-ном его содержании составляет; 175°С.
Структуру битумополистирольного пенопласта изучали с помощью микроскопического анализа среза образна. Рациональная структура материала получается в том случае, когда гранулы пенополистирола имеют форму многогранников и соединены тонкими прослойками битума. Если вспенивание происходит в свободном объеме, гранулы имеют сферическую форму н соединены в точках контакт друг с другом битумом, при этом образуются крупные межгранульные порыл Пористость можно уменьшить, если композицию после вспенивания уплотнить. При вспенивании композиции в замкнутом пространстве и при достаточном количестве компонентов обеспечивается рациональная структура битумополистирольного пенопласта.
В случае когда температура битума недостаточна, на срезе образцов видны невспененные гранулы полистирола, а при перегреве образуются раковины. Опыты показали, что процесс смешения компонентов должен происходить при быстром равномерного покрытии гранул пленкой расплава битума.
Большое значение при получении композиционного пенопласта имеет тепловой баланс в зависимости от соотношения компонентов: битум должен быть нагрет до такого состояния, при котором за счет тепловой энергии бисер нагрелся бы л первоначальном температуры до температуры, соответствующей высокой эластичности полистирола (с учетом теплопотерь в окружающую среде). Кроме ого. необходимо, чтобы вязкость битума была наименьшей в тот момент, когда гранулы полистирола вспениваются, поскольку нм приходится преодолевать сопротивление, обусловленное вязкостью битума. При использовании битума марки II BI-I-1V с вязкостью меньшей, чем у чпума марки БН-V, в области температур. соответствующих высокоэластмче- кому состоянию полистирола, кратность вспенивания композиции оказалась больше аналогичного показателя для композиции, созданной на основе битума марки БН-V. Сравнение проводили при одинаковых температурном режиме и соотмнении компонентов.