КОНСТРУКЦИОННЫЕ ПЕНОФЕНОМАТЕРИАЛЫ МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ОЛИГОЭФИРАМИ ДЛЯ ИЗДЕЛИЙ ТОПЛИВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
THE CONSTRUCTIONAL MATERIALS OF PHENOLIC FOAMS MODIFIED BY OLYGOETHERS FOR PRODUCTS OF THE FUEL EQUIPMENT
Панфилов Д.А., Трикозов В.М., Дворко И.М. (СПбГТИ, г.Санкт-Петербург, РФ)
Authors: Panfilov
D.A., Trikozov V. M., Dvorko I.M.
(Saint-Petersburg State Institute of Technology (Technical University),
Saint-Petersburg, Russian Federation)
Представлены результаты исследований пенопластов на основе новолачных фенолоформальдегидных композиций и олигоэфирных модификаторов.
The results of studiyng the properties of a novolac (phenoloformaldehyde) foams modified olygoethers additives are represented.
Ключевые слова: новолачные пенопласты, олигоэфирные модификаторы
Keywords: novolac foams, olygoethers modifiers
Пенофеноматериалы на основе фенолоформальдегидных композиций нашли применение в качестве изделий топливного оборудования в авиастроении, автомобилестроении, приборостроении. Такие материалы должны обладать повышенными прочностными характеристиками и высокой стойкостью в среде топлив, масел и гидрожидкостей [1-2].
В ряде работ показано, что введение олигоэфирных модификаторов в состав композиций на основе новолачных фенолоформальдегидных олигомеров (НФФО) позволяет повышать физико-механические и эксплуатационные характеристики конструкционных пенофенопластов [3-4]. Предварительные работы показали, что некоторые олигоэфирные модификаторы на основе продуктов химической деструкции вторичного полиэтилентерефталата (ПЭТ) являются перспективными компонентами новолачных порошковых композиций для получения пенопластов конструкционного назначения [5-6]. Результаты данной работы являются продолжением исследований по изучению влияния на свойства пенофенопластов олигоэфирных модификаторов на основе продуктов деструкции вторичного полиэтилентерефталата.
Получение олигоэфирных модификаторов проводили по методике приведенной в работе [7]. Модификаторы ПГЛ-8 и ПГЛ-22 получали деструкцией ПЭТ в присутствии глицерина и олигопропилентриолов, а модификаторы ПЛН-202 и ПЛН-503 получали, соответственно, в среде олигопропилендиола или олигопропилентриола и НФФО, содержание которого составляло 50 % от общей массы остальных загружаемых компонентов. Температуру процесса поддерживали в пределах 230-250ºС при продолжительности смешения исходных реагентов 40-60 мин.
Модифицированные фенолоформальдегидные композиции получали сплавлением при перемешивании НФФО и синтезированных продуктов в течение 2 ч при 160-170ºС. Содержание олигоэфирных модификаторов составляло 2-16 мас.%. Продукты сплавления представляют собой хрупкие смолы с температурами каплепадения по Уббелоде в пределах 84-124ºС [7 ].
Порошковые композиции получали смешением и измельчением олигомерных композиций и целевых добавок в шаровых мельницах.
Вспенивание и отверждение образцов пенопластов проводили по заданному ступенчатому режиму при температурах 100-190ºС. В качестве отвердителя использовали гексаметилентетрамин.
Изучение зависимости физико-механических характеристик пеноматериалов от содержания олигоэфирных модификаторов показывает, что разрушающие напряжения при сжатии и статическом изгибе образцов пенопластов имеют экстремальный характер. Наиболее высокие значения прочности при сжатии и изгибе получены при использовании олигоэфирного модификатора ПЛН-202 (рис. 1 и рис. 2).
Рисунок 1 - Зависимость разрушающего напряжения при сжатии
от содержания модификатора, мас.%.
Модификатор: 1 – ПГЛ-22; 2 – ПЛН-503; 3 – ПГЛ-8; 4 – ПЛН-202.
Экстремальная зависимость прочности пенопластов от содержания олигоэфирных модификаторов обусловлена оптимальными реологическими свойствами композиций в процессе вспенивания и формования образцов, и, соответственно, образованием минимального количества микродефектов в макроструктуре пеноматериалов.
Модификатор ПЛН-202 представляет собой смесь олигоэфира линейного строения и новолачного олигомера, обеспечивает наиболее низкую температуру каплепадения композиций НФФО [7] и при минимальном содержании позволяет получать наиболее прочную, преимущественно, закрытоячеистую структуру пеноматериала. Вроятно, данный модификатор обладает повышенными поверхностно-активными свойствами, которые обеспечивают увеличение доли закрытых ячеек в отвержденных образцах пенопластов.
Рисунок 2 - Зависимость разрушающего напряжения при изгибе
от содержания модификатора, масс.%.
Модификатор: 1 – ПГЛ-22; 2 – ПЛН-503; 3 – ПГЛ-8; 4 – ПЛН-202.
Исследование стойкости образцов пенопластов оптимального состава без поверхностных корок в среде бензина и воды подтверждает, что свойства пеноматериалов, и их макроструктура существенно отличаются. Наименьшее бензо- и водопоглощение имеют пенопласты модифицированные олигоэфиром ПЛН-202 (таблица). Бензопоглощение пенопластов, содержащих модификатор ПЛН-202 в 19-20 раз, а водопоглощение в 4-5 раз меньше, чем соответствующие показатели пенопластов, содержащих модификатор ПЛН-503.
Таблица – Бензо- и водопоглощение образцов пенопластов
|
Олигоэфирный |
Бензопоглощение, мас. % |
Водопоглощение, мас. % |
||
|
модификатор |
за 24 ч |
за 30 суток |
за 24 ч |
за 30 суток |
|
ПЛН-202 |
3,7-4,1 |
4,3-5,0 |
2,5-2,8 |
5,5-7,2 |
|
ПЛН-503 |
37,0-39,0 |
94,0-98,0 |
12,0-14,0 |
64,0-67,0 |
Представленные результаты свидетельствуют, что конструкционные пеноматериалы на основе новолачных фенолоформальдегидных олигомеров, полученные с использованием олигоэфирного модификатора ПЛН-202 являются перспективными для получения изделий работающих в среде бензинов и гидрожидкостей.
Список использованных источников
1. Дворко И.М. Пенопласты и поропласты на основе фенолоформальдегидных новолачных композиций (обзор) / Пластические массы.- 2003.- № 7, с. 17-20.
2. Дворко И.М., Щемелева Л.В. Свойства пенопластов Тилен-А и области их применения / В сб. Новые пластмассы и эластомеры: Мат-лы науч.-техн. семинара.– С-Пб., МЦЭНТ, 1996.– С. 14-16.
3. Дворко И.М., Мохов М.В., Щемелева Л.В. Пенопласты на основе новолачных фенолоформальдегидных композиций, модифицированных сложными олигоэфирами / Пластические массы, 2004, № 3. С. 40-41.
4. Дворко И.М., Мохов М.В. Пенопласты на основе новолачных фенолоформальдегидных композиций, модифицированных простыми олигоэфирами/ Пластические массы.- 2011.- № 9.- С. 33-35.
5. Зырянова И.Е., Постников В.А., Новиков Ю.М., Дворко И.М. Применение продуктов разложения вторичного полиэтилентерефталата для модификации конструкционных пенофенопластов/ Экологическое устойчивое развитие. Рациональное использование природных ресурсов. Междунар. науч.-практич. конф.- Тула: Изд-во «Инновационные технологии», 2010.- С. 36-38.
6. Дворко И.М. Конструкционные полимерные пеноматериалы для машиностроения/ Сб.. тр. Межд. науч.-техн. конф.: Новые материалы и технологии в машиностроении/ Под ред. Е.А. Памфилова.- Выпуск 12.- Брянск: БГИТА, 2010.- 134-136.