Пенополистиролы

ПЕНОПОЛИСТИРОЛЫ, жесткие пенопласты, получаемые из полистирола, ударопрочного полистирола и разл. сополимеров стирола. Имеют гл. обр. закрытые поры.

Для вспенивания эмульсионного (преим. порошкообразного) полистирола применяют порофоры, напр. азодикарбонамид, сульфонилгидразиды, нитрозосоед., карбонаты и гидрокарбонаты аммония, щелочных и щел.-зем. металлов. Порообразователи, применяемые для вспенивания суспен-зионного, т.наз. "бисерного" (диаметр гранул 0,2-3 мм), полистирола с мол. м. преим. 35-45 тыс.: изопентан, петро-лейный эфир, хладоны, др. легкокипящие в-ва, вводимые в кол-ве до 10% обычно на стадии полимеризации стирола. Кроме того, во вспениваемую композицию м. б. добавлены антистатики, красители (пигменты), антипирены (напр., 1,2-дибромбензол, тетрабром-n-ксилол или хлорпарафины в сочетании с Sb₂O₃).

Получение. Обычно бисерный полистирол сначала под-вспенивают при 95-105 ⁰C (преим. водяным паром давлением 0,12-0,18 МПа) до увеличения объема в 10-30 раз, затем сушат, выдерживают на воздухе до достижения в ячейках атм. давления (стадия "вызревания") и дополнительно вспенивают за неск. минут сухим паром (0,07-0,15 МПа) при 100-120 ⁰C в перфорир. форме, где частицы свариваются в единый агломерат. Возможно также конвейерное, периодич. кассетное или автоклавное формование из бисерного полистирола блоков (листов) и профильных изделий.

Аналогичные изделия м. б. получены также экструзией расплава полистирола, насыщенного хладоном (т. кип. от — 40 до 20 ⁰C) или смесью хладонов, используя спец. экстру-деры или термопластавтоматы (с червячной пластикацией и самозапирающимся соплом). Подобную технологию, а также литье под давлением композиций, содержащих порофоры, применяют наиб. часто для получения частично вспененных пенополистиролов конструкц. назначения.

Не утратили пром. значения малопроизводит. "прессовые" способы: в формах поршневого типа или на гидравлич. прессах при 160-180 ⁰C под давлением 10-20 МПа формуют монолитную или подвспененную заготовку из эмульсионного полистирола, содержащего порофор, к-рую после экспозиции на воздухе в течение не более 3 сут вспенивают на 3-5 ч, нагревая в перфорир. кассете или форме водяным паром или горячим воздухом при 85-140 ⁰C (иногда под небольшим вакуумом). Пену фиксируют охлаждением до комнатной т-ры.

Пенополистиролы легко режутся горячей проволокой, сверлятся, фрезеруются, дублируются с разл. облицовочными материалами.

Свойства. Пенополистиролы, изготовленные из бисерного полистирола, полидисперсны, т. к. имеют ячейки (диаметром 40-150 мкм), чередующиеся с пустотами (полостями), локализованными в межгранульном пространстве. Их кажущаяся плотн. 0,01-0,04 г/см³. В отличие от экструдированного прессовые пенополистиролы (кажущаяся плотн. 0,1-0,5 г/см³) изотропны и содержат 88-96% замкнутых ячеек; они заметно превосходят бисерные аналоги по мех. св-вам (напр., их s_раст выше почти в 2 раза) и поглощают за 28 сут 1-5% по объему воды, тогда как водопоглощение др. видов пенополистиролов может достигать 20%. Паропроницаемость пенополистиролов из бисерного полистирола не выше 200 г/(м·ч·Па), а аналогов, полученных прессованием,-на порядок ниже.

Миним. теплопроводность [0,02-0,025 Вт/(м·К); возрастает при увлажнении до 0,027-0,036] имеют замкнутоячеистые пенополистиролы с кажущейся плотн. 0,02-0,04 г/см³. Увлажнение и периодич. (циклич.) замораживание пенополистиролов отражается негативно и на их прочностных показателях. Пенополистиролы можно длительно эксплуатировать при т-рах до 70 ⁰C; при этом их и снижаются на 30-50%. В пламени пенополистиролы быстро загораются; горение сопровождается каплеобразованием и выделением густого дыма; добавлением в пенополистиролы антипиренов получают самозатухающие модификации.

Пенополистиролы стойки в морской воде, р-рах щелочей и к-т (за исключением HNO₃), в спиртах, но разрушаются в кетонах, ароматич. и галогенсодержащих углеводородах, эфирах.

Применение. Пенополистиролы-теплоизоляционные (утепление кровли и междуэтажных перекрытий, изоляция трубопроводов и морозильных установок) и конструкц. материалы (тара и упаковка для пищ. продуктов, напр. яиц, пром. изделия -телевизоры и др., газифицируемые, т.е. выплавляемые, модели для литья металлов). Гранулированные пенополистиролы-макросферич. наполнители для синтактич. и др. пенопластов, а также материал, используемый для структурирования почв.

Прессовый пенополистирол получен впервые в 1944 (США), бисерный-в 1952 (там же).

Лит.: Павлов В. А., Пенополистирол, M., 1973; Энциклопедия полимеров, т. 2, M., 1974, с. 564-67. См. также лит. при ст. Пенопласты.

Ю. С. Мурашов.