Газонаполненные пластмассы

Газонаполненные пластмассы (пенопласт) — сверхлегкие пластические материалы, получаемые на основе различных синтетических полимеров. Напоминают структуру застывшей пены. Наполнитель таких материалов — газ.

История

Технология промышленого производства пенопластов впервые разработана в Германии концерном I.G. Farben-Bitterfeld в 1940-х годах. В 1941 году инженеры-химики Вик и Грассл Wick und Grassl концерна I. G. Farben показали возможность получения газонаполненного поливинилхлорида. В эти же годы I. G. Farben-Oppau разработала прессовый метод получения жесткого и эластичного поливинилхлорида с использованием органических газообразователей Porofor N и Porofor PB[1]. Во время войны в Германии при получении пенополистирола и пенополивинилхлорида в качестве газообразователей использовались органические соединения следующих классов: азосоединения (азоизобутиронитрил), сульфонилгидразиды, нитрозосоединения, азиды кислот и производные гуанидина[2].

В 1944 году поливинилхлоридный пенопласт «пористый Игелит» Schaum Igelit производства фирмы Dynamit Nobel A.G. использовался в виде промежуточных слоев диэлектрика в первом радиопоглощающем материале Schornsteinfeger для уменьшения отражающей способности шноркеля (перископа) германских подводных лодок при облучении РЛС союзников, установленных на противолодочных самолётах.

Первый отечественный  пенопласт разработан в 1946 году во Всесоюзном институте авиационных материалов (ВИАМ), его серийное производство освоено  в 1952 году. Руководил работами ученый-химик  А.А. Берлин. Авторы отечественого пенопласта А.А. Моисеев, В.В Павлов, М.Я Бородин и Т.Ф. Дурасова. Специалисты ВИАМ, используя немецкую технологию как основу, установили, что органические газообразователи снижают термостойкость полимерной основы, и в целях повышения последней предложили использовать неорганические газообразователи. Материал предназначался для антенных обтекателей авиационных РЛС[3].

Свойства

Газонаполненные пластмассы характеризуются высокой тепло-, звуко- и электроизолирующей способностью. Химические и механические свойства газонаполненных пластмасс и их теплостойкость в значительной степени определяются свойствами исходных полимеров, а изоляционные характеристики — особенностями физического строения. Газонаполненные пластмассы могут быть получены из всех известных в настоящее время полимеров.

Подразделение газонаполненных пластмасс

По структуре материала

C замкнуто-ячеистой структурой (пенопласты (см.пенопласт)).

C открыто-пористой структурой (поропласты), в которых элементарные  ячейки или поры сообщаются  между собой и с окружающей  атмосферой.

Особый вид газонаполненных  пластиков — синтактические пены, вид газонаполненных пластиков, наполнителями в которых служат полые сферические частицы (из синтетических полимеров, стекла и др.), равномерно распределённые в полимерном связующем.

По виду применяемых смол и полимеров

Полистирольные (пенополистирол): изготавливаются из вспенивающего полистирола с добавкой или без добавки антипирена.

Фенольные: изготавливаются из резольных или новолачных фенолформальдегидных смол и фенольных спиртов.

Полиуретановые: изготавливаются из полиэфиров и полиизоцианатов с добавкой антипирена.

Поливинилхлоридные: изготавливаются из поливинилхлоридных смол.

Карбамидные: изготавливаются из карбамидоформальдегидных смол.

Алкеновые: пенополиэтилен, пенополипропилен. Соответственно из полиэтилена и полипропилена.

По реакции на тепловое воздействие

Термопластичные: размягчаются при нагревании и затвердевают при охлаждении. К термопластичным относятся пенополистиролы, пенопласты на основе поливинилхлорида.

Термореактивные: однажды  затвердев (пройдя полимеризацию), не способны размягчаться при повышении температуры. Термореактивными являются, например, пенополиуретаны и пенопласты на основе фенолоформальдегидных смол.

По своему физическому состоянию

Жесткие.

Эластичные.

Полуэластичные.

Применение

Газонаполненные пластмассы применяют в качестве легких заполнителей элементов силовых конструкций  и демпфирующих материалов в авиастроении, автомобилестроении, как элементы радио- и электронной аппаратуры, в мебельной  промышленности, при строительстве  жилых домов и др.

В частности поролон —  мягкий упругий поропласт на основе пенополиуретана. Название «поролон» происходит от названия торговой марки «Поролон» В современных спасательных жилетах используют пенопласт (пенополистирол) вместо натуральной пробки.