czesc_2.chp:Corel VENTURA - Instytut Chemii Przemysłowej

POLIMERY 2008, 53, nr 2
133
BOGUS£AW CZUPRYÑSKI∗), JOANNA LISZKOWSKA, JOANNA PACIOREK-SADOWSKA
Uniwersytet Kazimierza Wielkiego
Instytut Techniki
ul. Chodkiewicza 30, 85-064 Bydgoszcz
∗)
e-mail: [email protected]
Modyfikacja sztywnej pianki poliuretanowo-poliizocyjanurowej
wybranymi nape³niaczami proszkowymi
Streszczenie — Przedmiotem badañ by³y sztywne pianki poliuretanowo-poliizocyjanurowe (PUR-PIR) zawieraj¹ce 5—25 % mas. nape³niaczy (wodorotlenek glinu, melamina, skrobia, talk, kreda
i boraks); próbê odniesienia stanowi³a pianka PUR-PIR bez nape³niacza. Oceniano 13 w³aœciwoœci
u¿ytkowych produktów, uwzglêdniaj¹c przy tym zw³aszcza cechy charakteryzuj¹ce palnoœæ (retencja,
czas palenia, zasiêg p³omienia i szybkoœæ spalania). Na tej podstawie okreœlono wp³yw rodzaju
i udzia³u badanych nape³niaczy na jakoœæ uzyskiwanych pianek.
S³owa kluczowe: pianki poliuretanowo-poliizocyjanurowe, nape³niacze proszkowe, palnoœæ, w³aœciwoœci mechaniczne.
MODIFICATION OF RIGID POLYURETHANE-POLYISOCYANURATE FOAM WITH SELECTED
POWDER FILLERS
Summary — The rigid polyurethane-polyisocyanurate (PUR-PIR) foams containing 5—25 wt. % of
the fillers (aluminum hydroxide, melamine, starch, talc, chalk or borax) were the subjects of investigations. A PUR-PIR foam without the filler was a standard control sample. Thirteen functional properties of the products were estimated, taking into account especially the features characterizing combustibility (retention, burning time, combustion range and rate). On this basis the effects of the type and
part of the fillers studied on the quality of the foams obtained were determined.
Key words: polyurethane-polyisocyanurate foams, powder fillers, combustibility, mechanical properties.
W celu zmniejszenia palnoœci a tak¿e polepszenia
charakterystyki wytrzyma³oœciowej pianek poliuretanowo-poliizocyjanurowych stosuje siê w toku ich syntezy
dodatki w postaci uniepalniaczy p³ynnych (np. produkt
„Antiblaze TMCP” lub ciek³e zwi¹zki boru) [1] b¹dŸ organicznych albo nieorganicznych nape³niaczy proszkowych [2, 3]. Modyfikuj¹c zaœ te dodatki ogranicza siê ich
niekorzystne oddzia³ywanie na tworzywo, takie jak pogorszenie w³aœciwoœci dielektrycznych i przetwórczych
lub wzrost absorpcji wilgoci kompozycji. W procesie
przygotowywania niezbêdna jest wiêc specjalna obróbka powierzchni i zwiêkszenie stopnia rozdrobnienia
u¿ytych dodatków.
Przyk³ad nieorganicznego nape³niacza proszkowego
stanowi talk (krzemian magnezowy) zmniejszaj¹cy podatnoœæ kompozycji na pe³zanie pod obci¹¿eniem.
Wprowadzony do polimerów termoplastycznych
zwiêksza on ich sztywnoœæ i odpornoœæ ciepln¹ [4]. Innym przyk³adem jest wêglan wapnia, uzyskiwany
g³ównie w wyniku rozdrobnienia ska³ (kredy, wapienia,
marmuru, dolomitu). Znane jego odmiany to kalcyt
i aragonit. Wêglan wapnia stosuje siê do nape³niania
m.in. poli(chlorku winylu), polietylenu, poliuretanów
(m.in. pianek), mas uszczelniaj¹cych (poliuretanowych,
silikonowych, epoksydowych i in.) oraz gumy. Kompozycje zawieraj¹ce CaCO3 charakteryzuj¹ siê bardzo ma³ym zu¿yciem ciernym [4—7].
Palnoœæ wyrobów z poliuretanów (stanowi¹cych
przedmiot naszych badañ) mo¿na polepszyæ stosuj¹c
zmodyfikowane krzemionki [8], talk [9] oraz wodorotlenki glinu [10] lub innych metali [11]. Mianowicie, w
wyniku rozk³adu np. Al(OH)3 (temperatura rozk³adu
205 oC), uwolniona para wodna przedostaje siê do strefy
spalania w p³omieniu i tam — jako dodatkowy sk³adnik
— zmniejsza stê¿enie gazów palnych oraz tlenu. Obni¿a
siê zatem temperatura p³omienia, a powstaj¹ce tlenki
metali tworz¹ na powierzchni materia³u warstwê ochronn¹ utrudniaj¹c¹ transport lotnych produktów do p³omienia i tlenu do wnêtrza tworzywa. Warstwa ta t³umi
tak¿e wydzielanie siê dymu.
Proces rozk³adu Al(OH)3 przedstawia równanie (1)
[12]:
2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O
(1)
Celem referowanej tu pracy by³y badania wp³ywu
wybranych nape³niaczy proszkowych na w³aœciwoœci
POLIMERY 2008, 53, nr 2
134
u¿ytkowe sztywnych pianek poliuretanowo-poliizocyjanurowych (PUR-PIR).
CZÊŒÆ DOŒWIADCZALNA
(w temp. 21 oC 2,7 g/100 cm3) krystaliczne cia³o sta³e,
gêstoœæ w temp. 20 oC 980 kg/m3 (antypiren);
— melamina (C3H6N6) — bia³y proszek, producent
POCh, Gliwice, substancja nietoksyczna i niepalna, pH
w wodzie 7,5—8,5 (antypiren) [13—15].
Materia³y
Synteza sztywnych pianek PUR-PIR
Podstawowe sk³adniki pianek
Sztywne pianki PUR-PIR otrzymywano z polieteru
„Rokopol RF-55”, uzyskiwanego na drodze oksypropylenowania sorbitolu o LOH = 495,0 mg KOH/g, prod.
Zak³adów Chemicznych „Rokita” SA w Brzegu Dolnym
oraz z technicznego poliizocyjanianu „Ongromat CR
20-30”, prod. wêgierskiej, którego g³ównym sk³adnikiem jest 4,4‘-diizocyjanianodifenylometan; gêstoœæ
w temp. 25 oC — 1,23 g/cm3, lepkoœæ w tej temperaturze
— 200 mPa •s, zawartoœæ grup — NCO 31,0 %.
Surowce te charakteryzowano wg nastêpuj¹cych
norm: polieter — ASTM D 2849-69 i poliizocyjanian —
ASTM D 1638-70.
Katalizatorem reakcji syntezy pianek by³ bezwodny
octan potasu (prod. POCh, Gliwice stosowany w postaci
33-proc. roztworu w glikolu dietylenowym, tzw. katalizator 12, oraz trietylenodiamina „Dabco 33LV”, prod.
firmy Hülls, Niemcy) jako 33-proc. roztwór w glikolu
dipropylenowym.
Stabilizator struktury pianek stanowi³ polisiloksanopolioksyalkilenowy œrodek powierzchniowo czynny
„Silicone L-6900”, prod. firmy Witco, Szwecja.
Rolê poroforu pe³ni³ ditlenek wêgla powstaj¹cy
w wyniku reakcji wody z grupami izocyjanianowymi.
Sta³ym sk³adnikiem pianek by³ tak¿e ciek³y œrodek
uniepalniaj¹cy — fosforan tri(2-chloro-1-metylowoetylowy) „Antiblaze TMCP”, prod. firmy Albright and Wilson, Wielka Brytania.
Nape³niacze
Zastosowano nastêpuj¹ce nape³niacze proszkowe
o w³aœciwoœciach podanych przez producentów:
— skrobia ziemniaczana cz.d.a., prod. P.P.H. Polskie
Odczynniki Chemiczne, pH 2-proc. roztworu w temp.
25 oC 4,5—6,0, temperatura zeszklenia Tg 152 oC;
— talk [Mg3(OH)2Si4O10 — zasadowy krzemian
magnezu], bia³y proszek, prod. Luzenac Naintsch,
Niemcy, gêstoœæ 2,58—2,83 g/cm3 (rozcieñczalnik przeciwpalny);
— wodorotlenek glinu, prod. Reachim, Rosja, cia³o
sta³e barwy bia³ej, bez zapachu, pH 8—9 (100 g/
dm3 H2O, temp. 20 oC), gêstoœæ 2,4 g/cm3, ciê¿ar nasypowy ok. 600 kg/m3 (rozcieñczalnik przeciwpalny);
— kreda (CaCO3), „Socal N25”, producent Eben Seer
Solvay-Werke, Austria, cia³o sta³e barwy bia³ej, bez zapachu, proszkowy nape³niacz mineralny (antypiren —
zmniejsza palnoœæ i oddzia³ywanie p³omienia);
— boraks [Na2B4O7 •10 H2O — dziesiêciowodny tetraboran sodu], produkcji czeskiej, bezbarwne, wietrzej¹ce na powietrzu, s³abo rozpuszczalne w wodzie
Pianki otrzymywano w skali laboratoryjnej metod¹
jednostopniow¹ z uk³adu dwusk³adnikowego (A i B),
w stosunku równowa¿nikowym grup -NCO do -OH
równym 3:1. Sk³adnik A uzyskiwano w wyniku dok³adnego wymieszania (szybkoœæ obrotów mieszad³a — 1800
obr./min, czas mieszania 10 s) odpowiednich iloœci (por.
dalszy tekst) „Rokopolu RF-55”, nape³niaczy, katalizatorów, œrodka zmniejszaj¹cego palnoœæ i œrodka powierzchniowo czynnego. Sk³adniki A i B („Ongromat CR
30-20”) mieszano (1800 obr./min, czas mieszania 10 s)
w odpowiednim stosunku masowym i wlewano do
otwartej formy prostopad³oœciennej o wymiarach 195 ×
195 × 240 mm. Powstaj¹ce pianki po wyjêciu z formy
termostatowano w ci¹gu 4 h w temp. 120 oC, po czym
sezonowano w ci¹gu 48 h w temp. 20 ± 4 oC, ciêto i oznaczano podstawowe w³aœciwoœci wed³ug obowi¹zuj¹cych norm.
Metodyka badañ [1—3, 12, 16—18]
Parametry przetwórcze
— Czas startu — czas od momentu zmieszania komponentów do chwili, gdy mieszanina zaczyna zwiêkszaæ
swoj¹ objêtoœæ;
— czas wzrostu — zaczyna siê w chwili ekspansji
objêtoœciowej mieszaniny reakcyjnej a koñczy, gdy pianka osi¹gnie maksymaln¹ objêtoœæ;
— czas ¿elowania — czas przejœcia mieszaniny reakcyjnej ze stanu pó³p³ynnego w sta³y polimer (powierzchnia pianki przestaje siê przyklejaæ do szklanej bagietki).
Charakterystyka pianek
Oceniano nastêpuj¹ce typowe w³aœciwoœci u¿ytkowe:
— wytrzyma³oœæ na œciskanie (maszyna wytrzyma³oœciowa 5544 firmy Instron, norma PN-EN ISO 604);
— kruchoœæ (urz¹dzenie do badania kruchoœci zgodnie z norm¹ ASTM C-421-61);
— odpornoœæ ciepln¹ (temperatura miêknienia wed³ug Vicata, aparat Vicat, norma PN-93/C-89024; ISO
306:1987);
— gêstoœæ (wed³ug normy PN-EN ISO 604);
— zmianê wymiarów liniowych, ubytek masy, zmianê objêtoœci (po termostatowaniu w temp. 120 oC
w ci¹gu 48 h, norma ISO 1923:1981);
— wspó³czynnik przewodnictwa cieplnego (aparat
„FOX 200” firmy Lasercomp);
— zawartoœæ komórek zamkniêtych (norma PN ISO
4590:1994);
— ch³onnoœæ wody (norma DIN 53433).
POLIMERY 2008, 53, nr 2
Ponadto charakteryzowano:
— Palnoœæ badan¹ w teœcie poziomym (norma
PN-78/C-05012), zgodnie z którym okreœlano czas palenia, zasiêg p³omienia i szybkoœæ spalania w teœcie pionowym (ASTM D 3014-73) polegaj¹cym na oznaczaniu retencji (pozosta³oœci po spaleniu).
— Sk³ad produktów gazowych w toku rozk³adu oceniany za pomoc¹ chromatografu gazowego „Trace 2200”
firmy Laboservice wyposa¿onego w detektor p³omieniowo-jonizacyjny FID (kolumna DB5, prêdkoœæ grzania
60 oC/min, temperatura kolumny 50—160 oC, temperatura detektora 250 oC, temperatura komory nastrzykowej 180 oC, nastrzyk próbki strzykawk¹ gazoszczeln¹
pojemnoœci 0,5 ml). Analizy wyników dokonano przy
u¿yciu analitycznej stacji komputerowej zaopatrzonej
w oprogramowanie „Chrom-Card”. Rozk³ad pianki prowadzono w kolbie w temp. 300 oC.
— Widma IR rejestrowano spektrofotometrem „Vector” firmy Brucker, technika KBr, w zakresie od 400 cm-1
do 4000 cm-1.
WYNIKI BADAÑ I ICH OMÓWIENIE
W sk³ad spienianych przez nas mieszanin reakcyjnych wchodzi³y poni¿sze, sta³e iloœci nastêpuj¹cych
sk³adników: „Rokopol RF-55” — 60 g, „Ongromat
20-30” — 284 g, „Silicone L-6900” — 5,16 g, „Dabco
33LV” — 3,1 g, katalizator 12 — 7,2 g, „Antiblaze
TMCP” — 51,6 g oraz woda destylowana — 3,78 g.
Zmienne by³y natomiast iloœci poszczególnych nape³niaczy wynosz¹ce w ka¿dym wypadku 5 % mas. (17,2
g), 10 % mas. (34,4 g), 15 % mas. (51,6 g), 20 % mas.
(68,8 g) lub 25 % mas. (86,0 g).
Symbol ka¿dej próbki sk³ada siê z oznaczenia literowego odpowiadaj¹cego rodzajowi nape³niacza (T —
talk, S — skrobia, K — kreda, B — boraks, A — wodorotlenek glinu, M — melamina) oraz z liczby okreœlaj¹cej
zawartoœæ nape³niacza w % mas. Tak wiêc próbka K15
oznacza piankê zawieraj¹c¹ w charakterze nape³niacza
15 % mas. kredy. Próbki wzorcowe z³o¿one wy³¹cznie ze
sk³adników sta³ych (bez nape³niacza) maj¹ symbol W.
Wykonaliœmy po piêæ spienieñ ka¿dego systemu.
Wyniki badañ zebrano w tabeli 1.
Parametry przetwórcze, tj. czasy startu, wzrostu i ¿elowania mierzone podczas syntezy pianek zawieraj¹cych nape³niacz, ulega³y przed³u¿eniu w porównaniu
z odpowiednimi parametrami dotycz¹cymi pianki
wzorcowej (W); wyj¹tek stanowi³y czasy startu serii pianek z talkiem — 10 s.
Maksymalne wartoœci tych czasów, w zale¿noœci od
rodzaju nape³niacza, wynosz¹:
— czas startu (pianka wzorcowa 15 s) — 22 s, nape³niacz kreda, próbka K15;
— czas wzrostu (pianka wzorcowa 18 s) — 74 s, nape³niacz kreda, próbka K20;
— czas ¿elowania (pianka wzorcowa 36 s) — 125 s,
nape³niacz talk, próbka T25.
135
Gêstoœæ pozorna otrzymanej pianki wzorcowej (W)
wynosi 36,96 kg/m3. W przypadku pianek z dodatkiem
wodorotlenku glinu roœnie ona od 41,3 kg/m3 do 54,7
kg/m3, pianek zawieraj¹cych kredê od 40,5 kg/m3 do
52,7 kg/m3 i pianek z talkiem zaœ z 39,4 kg/m3 do 50,1
kg/m3. Maleje natomiast w piankach z boraksem z 21,5
kg/m3 do 12,7 kg/m3, ze skrobi¹ te¿ wyraŸnie maleje z
37,6 kg/m3 do 30,0 kg/m3, z melamin¹ zmniejsza siê
jedynie nieznacznie z 36,97 kg/m3 do 35,10 kg/m3. Powy¿sze dane œwiadcz¹ o wyraŸnym wp³ywie tych modyfikatorów na procesy spieniania, a w konsekwencji —
na zmianê charakterystyki modyfikowanych pianek.
Wymiary liniowe i objêtoœæ oraz ubytek masy ulegaj¹
bardzo niewielkim zmianom, z wyj¹tkiem zmiany objêtoœci próbek zawieraj¹cych skrobiê (S).
Retencja, w porównaniu z wartoœci¹ odpowiadaj¹c¹
próbce wzorcowej roœnie, a ponadto roœnie wraz ze
zwiêkszaniem udzia³u nape³niacza; wyj¹tek stanowi tu
tylko boraks. Mianowicie, retencja pianki wzorcowej
wynosi 76,6 % a retencje pianek z maksymaln¹ zawartoœci¹ poszczególnych nape³niaczy (25 % mas.) to: 86,87
% — z melamin¹, 86,57 % — z talkiem, 95,4 % — z Al2O3
oraz 86,7 % — ze skrobi¹ a jedynie w przypadku boraksu obserwuje siê zjawisko odwrotne — zmniejszenie retencji, najwyraŸniejsze w próbce B20 (67,76 %).
Wyznaczony w teœcie poziomym czas palenia po odsuniêciu p³omienia, w odniesieniu do pianek z udzia³em
kredy, boraksu i wodorotlenku glinu wynosi³ 0 sekund;
pianki takie okreœla siê jako samogasn¹ce. Pianki z melamin¹, talkiem i skrobi¹ po odsuniêciu p³omienia nadal
siê pali³y, mierzono zatem czas i szybkoœæ ich spalania.
Stwierdzono, ¿e czas ten by³ na ogó³ krótszy ni¿ pianki
wzorcowej.
Zasiêg p³omienia pianek z melamin¹ i skrobi¹ zwiêksza siê wraz ze wzrostem zawartoœci nape³niacza, a w
przypadku pianek z pozosta³ymi nape³niaczami zale¿noœæ jest odwrotna.
Uogólniaj¹c powy¿sze wyniki mo¿na stwierdziæ, ¿e
najkorzystniejszym dodatkiem uniepalniaj¹cym okaza³
siê wodorotlenek glinu, gdy¿ czas palenia pianki z jego
udzia³em wynosi 0 s, a pozosta³oœæ po spaleniu (retencja) równa jest niemal 100 % (A25).
Dodatek do pianki wzorcowej maksymalnej iloœci
kredy powoduje wzrost kruchoœci z 41,09 % (W) do
54,79 % (K25), melaminy — mniejszy wzrost (do
51,17 %) (M25), natomiast dziêki dodaniu maksymalnych iloœci wodorotlenku glinu, boraksu, skrobi lub talku kruchoœæ pianek maleje odpowiednio do: 26,6 %
(A25), 5,34 % (B25), 6,6 % (S25) i 18,0 % (T25).
W miarê wzrostu udzia³u nape³niaczy w piankach
(od 5 % do 25 %) maleje ich temperatura miêknienia
z 230 oC (W) do 216 oC (A25), 194 oC (K25), 22 oC (B25),
190 oC (M25) i do 145 oC (S25) a jedynie w przypadku
talku temperatura ta roœnie do 246 oC (T25).
Zastosowanie w charakterze nape³niaczy maksymalnej iloœci (25 % mas.) wodorotlenku glinu, kredy lub talku powoduje zwiêkszenie wytrzyma³oœci pianek na
61
42
17
17
18
17
M10
M15
M20
M25
18
65
45
48
47
10
10
10
18
18
22
20
19
17
20
21,5
20
20
19
19
19
19
19
17
17
17
17,5
17
T15
T20
T25
K5
K10
K15
K20
K25
B5
B10
B15
B20
B25
A5
A10
A15
A20
A25
S5
S10
S15
S20
S25
65
56
56
54
47
55
54
54
53
51
45
55
56
55
74
69
54
59
35
52
10
10
T5
T10
56
52
53
48
15
17
W
Czas
wzrostu
s
Czas
startu
s
M5
Symbol
pianki
59
50
50
50
45
58
55
55
50
45
40
51
55
50
38
45
64
65
51
43
125
103
38
55
44
53
49
49
49
41
36
Czas
¿elowania
s
6,6
9,5
15,1
19,9
37,9
26,6
29,7
29,2
35,7
39,7
5,34
7,33
9,33
19,56
28,49
54,79
49,54
45,48
41,38
32,93
18,00
27,21
31,06
32,37
34,74
51,17
30,02
58,24
25,70
23,05
41,09
KruchoϾ
%
99,3
112,4
129,1
152,1
206,6
389,8
289,7
285,8
195,6
164,6
32,9
25,8
33,1
52,6
80,2
237,2
224,3
255,8
272,5
232,6
330,0
304,0
297,2
286,0
276,0
150,32
154,70
186,98
197,34
200,80
221,70
Wytrzyma³oœæ
na
œciskanie
kPa
145
149
163
182
201
216
222
220
243
231
22
40
48
81
150
194
195
193
196
201
246
241
238
235
230
190
198
208
227
230
230
Temperatura
miêknienia
o
C
86,7
80,6
81,6
80,0
83,3
95,4
95,5
88,9
96,3
86,3
63,8
60,8
66,6
68,0
68,9
87,6
87,7
88,4
88,6
88,6
86,5
81,8
78,9
78,5
75,4
86,87
86,40
83,25
81,09
79,56
76,60
Retencja
%
2
2
3
5
10
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
5
6
7
8
10
6
6
4
6
7
4
Czas
palenia
s
37
36
35
31
30
29
38
48
40
41
13
19
22
25
24
25
27
29
36
40
20
25
30
31
32
52
47
32
40
42
36
18,5
18,0
11,6
6,2
3,0
0,48
0,63
0,80
0,66
0,68
0,21
0,31
0,36
0,42
0,40
0,42
0,45
0,48
0,60
0,67
4,00
4,20
4,30
3,90
3,20
8,66
7,80
8,00
6,66
6,00
9,00
Zasiêg
SzybkoϾ
p³omienia spalania
mm/s
mm
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0,45
-1,79
1,28
0,32
0,31
0
0
0
0
0
-0,30
-0,90
-1,80
0
0
-0,98
-3,30
-1,30
-7,80
-4,23
0
Zmiana
masy, %
mas.
37,98
24,75
16,52
20,89
18,90
-0,36
-0,22
-0,44
-0,17
-0,26
-18,42
-4,66
1,67
1,94
4,69
-0,22
-0,13
-0,15
-0,16
-0,15
-0,46
-0,42
-0,51
-0,69
-0,42
-2,30
-7,00
-0,54
-3,23
-0,87
0
Zmiana
objêtoœci
% obj.
2,2
2,0
1,9
1,6
1,4
1,0
1,3
1,3
1,5
1,7
13,8
13,2
12,1
12,4
9,5
0,9
0,9
1,2
1,9
2,4
1,1
1,0
0,9
0,4
0,3
2,40
2,30
2,00
1,90
1,05
1,80
Ch³onnoœæ
wody
% obj.
T a b e l a 1. W³aœciwoœci pianek: wzorcowej (W) i zawieraj¹cych melaminê (M), talk (T), kredê (K), boraks (B), wodorotlenek glinu (A) lub skrobiê (S)
T a b l e 1. Properties of the foams: standard one (W) and those containing melamine (M) talc (T), chalk (K), borax (B), aluminum hydroxide (A) or starch (S)
30,00
31,30
31,90
34,90
37,60
54,70
49,60
49,40
42,50
41,30
15,20
12,70
13,70
15,55
22,0
52,70
51,30
50,60
48,10
40,50
50,10
47,87
44,80
41,24
39,40
35,10
35,40
35,60
35,87
36,97
36,96
Gêstoœæ
kg/m3
86,2
86,6
87,1
87,8
87,0
91,6
92,2
92,2
92,9
93,5
63,8
64,0
65,0
65,9
66,2
94,6
95,1
94,8
95,2
95,7
97,9
98,0
98,3
98,1
98,5
63,3
67,4
75,5
78,6
82,2
91,5
ZawartoϾ
komórek
zamkniêtych
% obj.
33,5
33,9
34,1
34,2
34,8
34,5
34,4
35,3
34,2
35,1
35,3
34,3
35,5
34,2
34,5
35,3
34,6
33,2
35,1
34,4
34,9
34,2
35,2
34,8
33,6
34,98
35,23
35,43
34,54
34,23
35,54
Wspó³czynnik
przewodzenia
ciep³a
mV/mK
136
POLIMERY 2008, 53, nr 2
POLIMERY 2008, 53, nr 2
137
100
80
60
40
20
0
4000
3200
2400
1600
800
Rys. 1. Widmo IR wzorcowej pianki PUR-PIR
Fig. 1. IR spectrum of standard PUR-PIR foam
(skrobia, próbka S25), roœnie do 98,0 % obj. (talk, próbka
T5), b¹dŸ te¿ niemal nie ulega zmianie — serie z kred¹
(K) oraz z wodorotlenkim glinu (A).
Oceniana przez nas ch³onnoœæ wody mieœci siê
w przedziale 0,3—2,4 % obj. w odniesieniu niemal do
wszystkich pianek; wyj¹tek stanowi seria z boraksem.
Warto równie¿ podkreœliæ, ¿e pory w otrzymanych
piankach mia³y jednakowe wymiary, co œwiadczy zarówno o w³aœciwym doborze zastosowanego œrodka powierzchniowo czynnego oraz poroforu, jak i o braku
wp³ywu zastosowanych nape³niaczy na tê cechê.
Podsumowuj¹c przedstawione w niniejszej publikacji wyniki mo¿na stwierdziæ, ¿e dodatek zbadanych nape³niaczy w procesie otrzymywania sztywnych pianek
PUR-PIR poprawia niektóre ich w³aœciwoœci u¿ytkowe.
LITERATURA
Rys. 2. Chromatogram produktów rozk³adu pianki wzorcowej:
1 — acetonitryl, 2 — akrylonitryl, 3 — benzen, 4 — styren
Fig. 2. Chromatogram of the products of standard foam decomposition: 1 — acetonitrile, 2 — acrylonitrile, 3 — benzene,
4 — styrene
œciskanie z 221,7 kPa (W) do, odpowiednio, 389,8 kPa,
237,4 kPa i 330,0 kPa. Natomiast wytrzyma³oœæ na œciskanie pianek z maksymalnym udzia³em boraksu maleje
do 32,9 kPa, skrobi — do 99,3 kPa a melaminy — do
150,32 kPa.
W widmach IR wzorcowej pianki PUR-PIR stwierdzono obecnoœæ charakterystycznych pasm wi¹zañ izocyjanurowych (1710—1690 cm-1 i 1410 cm-1) oraz uretanowych (1740—1700 cm-1) (rys. 1).
Badanie produktów rozk³adu pianki W metod¹ chromatografii gazowej wykaza³o, ¿e w wyniku tego procesu z próbki o masie 2 g wydobywa siê ok. 150 ml substancji gazowych zawieraj¹cych m.in. acetonitryl, akrylonitryl, benzen oraz styren (rys. 2).
Wspó³czynnik przewodzenia ciep³a badanych pianek waha siê, niezale¿nie od rodzaju nape³niacza,
w w¹skim przedziale 33,5—35,5 mV/mK.
Zawartoœæ komórek zamkniêtych zmienia siê w zale¿noœci od rodzaju u¿ytego nape³niacza: maleje z
91,5 % obj. (próbka W) do 63,3 % obj. (melamina, próbka
M25), 63,8 % obj. (boraks, próbka B25) lub 86,2 % obj.
1. Czupryñski B., Liszkowska J., Paciorek-Sadowska J.:
J. Polym. Eng. 2006, 26, nr 6, 589.
2. Czupryñski B., Paciorek-Sadowska J., Liszkowska J.:
In¿ynieria i aparatura chemiczna 2005, 44 (36), nr 3s, 18.
3. Paciorek-Sadowska J., Czupryñski B., Liszkowska J.:
Polimery 2007, 52, 461.
4. Szlezyngier W.: „Tworzywa sztuczne”, t. II, str. 619,
624—625.
5. Fu Q., Zhang Y., Wang G.: Chin. J. Polym. Sci. 1994,
12, nr 4, 309.
6. Wang Y., Li R., Wang G.: Polym. Plast. Technol. Eng.
1994, 33, nr 6, 769.
7. Przygoda M., Pawlak A., Ga³êski A.: Polimery 1995,
40, 289.
8. Torro-Palau A. M., Fernandez-Garcia J. C., Orgiles-Barcelo A. C., Martin-Martinez J. M.: Int. J. Adhes.
Adhes. 2001, 21, nr 1, 1.
9. Noel O. F.: „142nd Meeting, Fall 1992, Conference
Proceedings”, Nashville, 3—6 listopada 1992, 72, str.
25.
10. Furukawa M., Yokoyama T.: J. Polym. Sci. 1994, 53,
1723.
11. Samuj³o B.: Polimery 2004, 49, 191.
12. Czypryñski B.: „Zagadnienia z chemii i technologii
poliuretanów”, Wydawnictwo AB, Bydgoszcz 2004.
13. Wilpszewska K., Spychaj T.: Polimery 2006, 51, 325.
14. Hornby P. R.: Fire Mat. 1994, 18, 269.
15. Grabski J., Fabijañski M.: Tworzywa Sztuczne i Chemia
2006, 2 (15), 12.
16. Paciorek-Sadowska J., Czupryñski B.: J. Appl. Polym.
Sci. 2006, 102, 5918.
17. Czupryñski B., Liszkowska J., Paciorek-Sadowska J.:
J. Appl. Polym. Sci. 2006, 102, 768.
18. Zg³. pat. RP 339 038 (2006).
Otrzymano 4 I 2007 r.