Пенополиуретан (ППУ)

Пенополиуретан – полимер №1 в мире – относится к классу газонаполненных пластмасс(пенопласты), на 85-90% состоящих из инертной газовой фазы. В зависимости от вида исходного полиуретана могут быть жёсткими или эластичными (поролон). Используются весьма широко: жёсткие - в качестве тепло- и звукоизоляции и лёгких формообразующих элементов, эластичные - в качестве мягких покрытий и набивки в быту и промышленности, как искусственные губки для мытья и пылевые фильтры, материал для покрасочных валиков и вставок в швейных изделиях, амортизирующая упаковка. Популярны самовспенивающиеся самотвердеющие составы для использования непосредственно на объекте в строительстве, машиностроении и т.д. как промышленные двухкомпонентные (и более), так и бытовая "монтажная пена". Устойчивы к действию всех распространённых органических растворителей, застывшая смесь удаляется только механическим путём. В практических применениях требуют защиты от солнечного света и других УФ-источников. Не следует путать с другими вспененными полимерами - жёстким полистироловым пенопластом, эластичным пенополиэтиленом, вспененным латексом, микропористой резиной, набухающей целлюлозной губкой и пр., области применения которых, как правило, более узки.

Поролон

    Мягкий пенополиуретан (ППУ), или в быту — поролон, получил распространение в 60-х годах несмотря на присущие поролону (ППУ) существенные недостатки. Само его производство считается опасным и вредным, т. к. в состав исходных компонентов входит высокотоксичное соединение – толуилендиизоцианат, а для его производства 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. Кроме того, поролон гигроскопичен, впитывает запах, имеет ограниченный температурный диапазон использования и, как следствие, относительно небольшой срок эксплуатации. Очень старый поролон легко крошится, теряет упругость и слипается. Но самым большим недостатком поролона является его пожароопасность. Так, по ГОСТ 30244 он отнесен к группе Г4 – сильногорючий, по ГОСТ 30402 – В3 – легковоспламеняемый; по ГОСТ 12.1.044 – Д3 – с высокой дымообразующей способностью и Т4 – чрезвычайно токсичный при горении. Введение же при производстве поролона (ППУ) в состав исходных компонентов антипиренов для увеличения огнестойкости материала приводит к резкому ухудшению его физико-механических характеристик и увеличению стоимости. Ранние образцы ППУ имели сравнительно небольшой срок службы, постепенно разлагаясь на воздухе. С развитием химии стабилизаторов этот недостаток в известной степени преодолён. Однако, этот материал получил много противников.

Думаю, перечислять примеры использования поролона нет нужды, вряд-ли кто-то с ним не имел дело.

 

    Образование пенополиуретана происходит при реакции двух жидких компонентов – полиизоционата и полиола, – в результате которой образуются микрокапсулы, заполненные углекислым газом. В зависимости от длины цепи газонаполненных микрогранул различаются и механические свойства полиуретана. Так, типичная плотность составляет от 5 до 40 кг/м³ для мягких пеноблоков, которые повсеместно используются в качестве различного вида наполнителей мебели и др. Жёсткие пенополиуретаны, плотностью от 30 до 86 кг/м³, нашли широкое применение в строительстве в качестве теплоизоляционного и шумоизоляционного материала. Кроме того, пенополиуретан плотностью от 70 кг/м³, благодаря плотной структуре, не пропускает влагу и может быть использован в качестве прекрасной гидроизоляции.

   Домашний диван и теплоизоляция космического корабля, бампер автомобиля и теплоизоляция трубопроводов, лепнина для внутреннего декорирования квартиры и сердечник изолятора ЛЭП, – эти, и многие другие вещи сделаны из пенополиуретана.

Использование пенополиуретана в строительстве

    Благодаря очень низкой теплопроводности (0,019 — 0,03 Вт/(м•K)), малой паропроницаемости, хорошей адгезии и гидроизоляционным характеристикам жёсткие пенополиуретаны с закрытой клеточной структурой применяются для промышленных зданий, а также, для жилого индивидуального строительства. Причём как в виде вязких самовспенивающихся составов для заливки или нанесения на месте, так и в виде готовых листов. Также служит наполнителем сандвич-панелей для сборных конструкций и материалом жёстких теплоизоляционных блоков для трубопроводных систем.

    Высокие коэффициенты адгезии делают этот материал весьма универсальным, он может с одинаковым успехом наноситься на бумагу, металл, древесину, штукатурку, кирпич, рубероид, черепицуи многое другое. Возможность производить и наносить пенополиуретан непосредственно на строительной площадке значительно снижает сопутствующие расходы. Пенополиуретан среди термоизолирующих материалов обладает наиболее высокими гидроизолирующими свойствами (до 99% закрытых пор), позволяющими использовать его даже как кровельный материал. Он химически нейтрален к кислотным и щелочным средам.

   Пенополиуретан гарантированно не теряет своих свойств в течение 20 лет, а в последующие пять лет потеря теплоизолирующей способности составляет не более 3...5%. В этом материале не живут насекомые и грызуны, он не подвержен гниению и воздействию грибка и плесени.

    Однокомпонентные составы, отверждаемые влагой воздуха (монтажная пена), также нашли своё применение и часто используются в быту при мелких шумоизоляционных и теплоизоляционных хозяйственных работах, а также там, где требуется заполнение пустот (к примеру, при установке пластиковых окон и дверных проёмов). Они обеспечивают также удовлетворительную механическую прочность и обжим монтируемого элемента.

Свойства пенополиуретана

    Современный пенополиуретан, который разрешен к применению в жилых зданиях, в том числе и медицинских учреждениях, имеет группу горения Г2 (время самостоятельного горения не более 30 сек.), а самые новые марки и вовсе Г1 – малогорючий самозатухающий материал. Группа воспламеняемости В2 (умеренновоспламеняемые). Однако в некоторых рекламных материалах указана группа горючести Г3.

Недостатки пенополиуретана

      Среди недостатков этого материала находится не так много нерекламных статей! А из тех, что находятся - можно выделить не так много недостатков, и то, некоторые из них под сомнением. А именно:

  •  ППУ горючий. Если ваш сосед захочет вам отомстить, то дом сгорит в считанные минуты. Помимо этого, материал при горении выделяет сильно ядовитый газ, который не оставит шансов на выживание.

Эта информация не очень согласуется с заявлениями производителей о группе горючести Г1 -Г2, а видео материалы в интернете вообще вызывают недоумение по поводу компетентности экспериментаторов. Например вот это видео можно назвать "как горит бензин на различных материалах". Товарищ, сжигая в изрядном количестве бензина различные материалы делает вывод о том, что минвата (используемая в огнеупорных конструкциях!) хуже всего ведёт себя при пожаре, поддерживая горение даже после того, как её заливают водой! Или вот ещё видео, которое в этот раз утверждает о совершенной негорючести ППУ. Только почему-то этот материал очень напоминает прессованную минеральную плиту, но никак не кусок пенополиуретана. Потому выводы о горючести без нормального эксперимента считаю необоснованными.

  •  ППУ является не стойким к воздействию УФ излучения. При воздействии света ППУ разлагается и далеко не на углекислый газ и воду, а на мономерные продукты которые медленно убьют здоровье человека за пару лет (ни в коем случае не рекомендуется делать внутренне утепление из ППУ, это черевато очень серьезными заболеваниями!!! ППУ отверждается водой (парами воды находящимися в воздухе) но при этом, он и не очень стойкий к воздействию воды, которая вместе с теплом разлагает его на все теже мономеры.

Что именно выделяется из пенополиуретана в процессе эксплуатации, мне найти не удалось, но вот химический элемент, лежащий в основе производства полиуретановых пен - так называемый ТДИ. ТДИ, это сокращённое название толуилендиизоцианата. Является высокотоксичным изоцианатом. Воздействия паров ТДИ следует избегать, так как это может повлечь опасные последствия, в том числе ТДИ - хорошо известный возбудитель астмы. ТДИ является одним из одиннадцати веществ, перечисленных в законе «Чрезвычайно опасные вещества» (New Jersey Toxic Catastrophe Prevention Act), которые при воздействии на человека, с большой долей вероятности приведут к серьёзным последствиям для здоровья, в том числе смерти или постоянной нетрудоспособности. 

    А ещё ППУ разрушается под действием УФ излучения - это факт. Использование утеплителя без его защитных мероприятий недопустимо. А в остальном вполне хороший утеплитель ))

  • ППУ имеет отличную адгезию, но срок службы этого материала около 20 лет, после чего он начинает терять теплоизоляционные свойства, медленно, но всё же.

  •  Качество напыляемого ППУ очень сильно зависит от оборудования, которым напыляют и от исходного сырья.

Если рассматривать ППУ утеплитель не только в контексте утепления стен, то вот каковы недостатки этого материала при использовании в трубопроводах:

  • Термостойкость ППУ изоляции не превышает 130°С (допускается только кратковременное повышение температуры теплоносителя до 150°С). Этот фактор существенно ограничивает применение ППУ изоляции в тепловых сетях.

  • Тепловая изоляция из пенополиуретана непрочна и имеет слабую стойкость к механическим воздействиям (предел прочности на сжатие не превышает 0,3-0,4 МПа и только частично соответствует требованиям СНиП 41-03-2003 “Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов”).

  • При увлажнении ППУ изоляция разрушается и может оказывать агрессивное коррозионное воздействие на трубопроводы. Этот фактор обуславливает обязательное применение гидрозащитной оболочки (слой полиэтилена высокой плотности) и системы оперативно дистанционного контроля (СОДК) за увлажнением ППУ изоляции.

  • При повреждении и/или увлажнении ППУ изоляции, полностью заменяется весь участок тепловой сети (т.е. ППУ изоляция, не ремонтно-пригодна).

  • Тепловая изоляция из пенополиуретана горюча (т.е. теплоизоляционный материал пожароопасный).

  • Высокая стоимость теплоизоляционных конструкций из пенополиуретана: больше стоимости АПБ изоляции и изоляции из минеральной ваты в 1,2…1,8 раз.

  • Необходимость постоянного мониторинга влажности ППУ изоляции (т.е. трубопроводы тепловых сетей в ППУ изоляции должна быть оснащена системой оперативно дистанционного контроля влажности изоляции).

Общие пожарные характеристики

    Пенополиуретаны имеют повышенную пожарную опасность. При их горении выделяются весьма токсичные газы, в том числе HCN. Практически все марки ППУ с различной плотностью относятся к группе сгораемых материалов. Температура их воспламенения 325...345 °С, самовоспламенения — 600...650 °С. При горении выделяется 20000...30000 кДж/кг тепла и значительное количество дыма.

 Введение антипирена или применение фосфорсодержащих добавок дает возможность получать трудно-воспламеняющиеся ППУ. Например, при введении 40-50 % трихлорэтилфосфата в рецептуру ППУ-3 получают трудновоспламеняющийся материал ППУ-3С, а замена 50 % полиэфира на фосполиол позволяет получить материал. ППУ-304Н пониженной горючести. К трудновоспламеняемым ППУ, по данным ВНИИПО, можно отнести ППУ-316 с плотностью 50...100 кг/м3, ПУ-308Н, ППУ-328Н, ППУ-13, ППУ Рипор-113 и 819 и др.

   При температуре выше 170 °С полиуретаны начинают разлагаться с выделением токсичных и сгораемых летучих продуктов. В продуктах термоокислительной деструкции и неполного сгорания полиуретанов содержатся пары изоцианатов, цианистый водород, оксид и диоксид углерода, метан, этан, бутан и другие насыщенные и ненасыщенные углеводороды. Концентрация паров изоцианатов и цианистого водорода велика и представляет опасность для жизни человека.

  Пиролиз и горение полиуретанов зависят от ароматичности изоцианата. Полиуретаны с большей степенью ароматичности (на основе полиметиленполифенилизоцианата) характеризуются максимальной температурой начала деструкции, прочностью угля, выделением наибольшего количества дыма, минимальными потерей массы и скоростью распространения пламени, а полиуретаны на основе толуилендиизоцианата - максимальной потерей массы и самой низкой температурой начала разложения; они плавятся, не обугливаясь, и выделяют минимальное количество дыма. Так, при температуре 200...300 °С ППУ разлагаются с выделением желтого дыма, содержащего большое количество толуилендиизоцианата. При температуре выше 800 °С образуются азотсодержащие вещества: цианистый водород, ацетонитрил, акрилонитрил, пиридин и нитробензол. При 1000 °С около 70 % содержащегося в материале азота выделяется в виде цианистого водорода. Кроме цианистого водорода и диизоцианатов значительную опасность при пиролизе и горении ППУ представляет оксид углерода. На воздухе максимальное количество оксида углерода выделяется при 600 °С. Из 1 г полиуретана на основе сложных эфиров выделяется 0,295 г, а из полиуретана на основе простых эфиров- 0,440 г оксида углерода.

   Введение антипиренов изменяет качественный и количественный состав продуктов пиролиза и горения полимеров. Эти вещества делают полиуретаны более стойкими к воспламенению, однако при горении развиваются более высокие температуры и образуется большое количество токсичных веществ. Цианистый водород, аммиак и оксид углерода образуются при 500 °С, цианистый водород, ацетонитрил, акрилонитрил, бензонитрил и пиридин - при 800 °С; при 1000 °С в продуктах пиролиза преобладает цианистый водород; присутствуют также ацетонитрил и акрилонитрил.

   В продуктах пиролиза и сгорания ППУ, в состав которых входят фосфорсодержащие антипирены, обнаружены фосфорсодержащие вещества, более токсичные, чём оксид углерода или цианистый водород. При пиролизе хлорсодержащих ППУ выделяются хлор, хлористый водород и хлорированные углеводороды.

Спасибо всем, кто помогает проекту! Любая ваша помощь значима!

Российский руб.

© 2015 «Project - House».  

Сайт Дмитрия Петрова