Способ контроля кинетики вспенивания и отверждения пенопласта

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

° Э

РЕСПУБЛИК (l9) Ш) * цц 601 й2/52 ъ

i. I с

"3 ii

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф,в аэ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

nO AEPWM КЭОВРЕТЕНКЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3342300/18-25 (22) 03.09.82 (46) 15.04.83. Бюл. и 14 (72) S.Ä. Ыантарин и Т.И. Басистова (71) Сибирский научйо-исследовательский и проектный институт газонефтепромыслового строительства (53) 543.257(088.8) (56)1„Берлин А.А. и др. Пенополимеры на основе реакционноспособных олигомеров. И., "Химия", 1978, с. 35-36.

2. Авторское свидетельство СССР

N 338821, кл. G 01 N 7/14, 1972 (прототип). (54) (57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КИНЕТИКИ

ВСПЕНИВАНИЯ И ОТВЕРЖДЕНИЯ ПЕНОПЛАСТА, заключающийся в перемешивании реакционной смеси, о т л и ч а ю— шийся тем, что,с целью расаире-. ния функциональных возмопностей и повышения точности, непрерывно во времени измеряют разность потенциалов- верхней и нижней поверхностей вспениваемого пенопласта и определяют время индукционного периода по началу возникновения разности потенциалов, время вспенивания - na максимальному значению разности потенциалов и время отверждения - по началу установления разности потенциалов. е

1012119

Изобретение относится к полимерным строительным материалам - фенолформальдегидным пенопластам, и может быть использовано для изучения кинетики вспенивания и отверждения пенопластов, а также на предприятиях строительной индустрии для контроля качеств вспенивания пенопласта при изготовлении легких стеновых панелей.

Известен способ исследования кинетики вспенивания пенопластов по чьему выделившегося в процессе вспенивания газа t, 1).

Этот способ не обладает достаточной точностью.

Наиболее близким к изобретению техническим решением| является способ контроля кинетики вспенивания пенопласта, заключающийСя в перемешивании реакционной смеси $2).

Смесь помещают в емкость для образца. При .вспенивании образец увеличивается в высоту, поднимает датчик перемещений, что фиксируется самописцем, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля фсине" тики вспенивания пенопласта заключающемуся в перемешиваййи реакционной смеси непрерывно во времени измеряют разность потенциалов между верхней и нижней поверхностями вспениваемого пенопласта и определяют время индукционного периода по началу возникновения разности потенциалов, время вспенивания по максимальному значению разности потенциалов и время отверждения гю началу установления разности потенциалов, Предлагаемый способ основывается на эффекте возникновения разности потенциалов между верхней и нижней поверхностью. вспениваемого Фенолформальдегидного пенопласта. Этот эффект обусловлен тем, что образующаяся при поликонденсации сетчатая молекула резита обладает электрическим дипольным моментом в результате сдвига . электронного облака от водорода к кислороду в гидроксильной группе фенола (Г,Н ОН), Однако в результате теплового хаотического движения молекул и их частей не происходит преимущественной ориентации электрических дипольных моментов молекул, Доказательством этого является отсутствие разности потенциалов перед началом вспенивания и поликонденсации °

Процесс вспенивания пенопласта приводит к утончению вертикальных перегородок ячеек с расширяющимся газом, удлинению ячеек и, следовательно, перегородок (пленок между ячейками) в направлении вспенивания, т.е. происходит двумерное упорядочение структуры молекул резита в пленках, их ориентирование, в направлении гравитационного поля (в направлении вспенивания снизу вверх). При этом

15 верх изделия оказывается заряжен отрицательно, а низ — положительно.

Можно говорить и об одномерной ориентации электрических дипольных

20 молекул резита, так как опыты по изме "

1 .. рению разности потенциалов перпендикулярно направлению вспенивания не дали результата, потенциал оказался равным нулю.

Способ осуществляется следующим образом.

Вспенивание. Фенолформальдегидного пенопласта проводится в форме разме" ром 300 х 300 х 100 мм. Нижняя и

30 верхняя крышки выполнены электропроводными (металлические), а боковые стенки изготовлены из дерева.

Внутренняя поверхность формы изолируется конденсаторной бумагой.

Реакционную смесь, состоящую из

100 вес.ч. смолы ФРВ-1А (ТУ 6-05-1104-75) и 20 вес.ч. продукта- ВАГ-3 (ТУ 6-05-1116-74), перемешивают в течение 1 мин механической мешалкой с

40 числом оборотов 1500 .об/мин и заливают в Форму. Температура компонентов смеси 21Ы С, Закрывают верхнюю крышку.

На чертеже изображена электрическая схема измерения разности потенциалов.

Схема измерения разности потенциалов собирается из экранированного провода, контакты с верхней и нижней металлических пластик формы подключаются к ламповому вольтметру ВК 7-9, экран, провод, и нижние пластины заземляются. В процессе вспенивания на верхней стороне изделия сосредотачиваются отрицательные, а на нижней55 положительные заряды, образуя поверхностную плотность зарядов. Эти заря,ды индукционно вызывают появление положительных зарядов на верхней

Таблица 1

Разность потенциалов (10, В ) Время после начала пере.мешивания, с

120

140

150

180

210

225;:

340 400 42:

370 436

240

30

281 . 340

362

3DD

302

420

315

252 335 350

246. 318 320

110

3 45

483

319

360

242 316

312

291

330

270

240 312

238 - 310

405

291

310

258

480

273

236 300 264

236 300 264

256

540

332

332

256

600

3 10121 крышке и отрицательные - на нижней, что и приводит к возникновению разности потенциалов между верхней и нижней крышками формы, которая из-. меряется с помощью высокоомного вольт- метра ВК 7-9. Записывая возникающую разность потенциалов со времени начала перемешивания композиции (см. табл. 1) определяют: время индукционного периода - по времени возникно- в вения разности потенциалов (для опыта 5 разность потенциалов в

0,001 В возникает через 180 с, время вспенивания и заполнения формы202

454

421 . 1

352 . 11

313 442

305 420 .

19 4 по времени возникновения максимальной разности потенциалов (для опыта 5 максимальная разность потенциалов в 0,483 В возникает через 345 с1 время отверждения пенопласта - по началу установившейся разности потенциалов (для опыта 5 начало установившейся разности потенциалов в 0,332 В возникает через 540 с).

Пенопласт после всйенивания выдерхивается в форме.до 10 мин.

Изменение разности потенциалов по времени после начала перемешивания приведено в табл. 1.

% E 0121

Иэ данных табл. 1 измерения разности потенциалов, возникающей во время вспенивания и отверждения пенопласта, по времени с начала перемешивания композиции можно определить: время индук- э

Время отверждения, с

Индукци- Время заонный пе полнения риод, с формы, с

Кажущаяся объемная плотность пенопласта, Kq/ З

140

80,2

540

540

150

79,0

210

77,5

540

270

225

540

315

77,0

210

345

82,8

180

540 к = ИЧсм, (6) тогда Й,, = S /к S = S ñì/Sì 1

Предлагаемый способ контроля позволяет не 1олько исследовать кинетику вспенивания, но и динамику отверждения пенопласта. Существующая корреляция между максимальным значением разности потенциалов и кажущейся объемной плотностью получаемого пенойласта, описываемая уравнением (в интервале 74-84 кгlм ): Д(= -0,772+

+0,066 -y 2/3 (ЬЧ - измеренная разность потенциалов В; О - кажущаяся объемная плотность пенопласта, кг/м ), может быть использована для оценки плотности получаемого пенопласта.

В первом приближении выводится уравнение для разности потенциалов.

Электрическое поле Е, обусловленное поверхностной плотностью зарядов(Г, возникающей в процессе вспенивания пенопласта в форме, представляющей плоский конденсатор, определяем из выражения

Е = ((Г/ ор (1) а возникающая разность потенциалов

Д, равна

Л = У h/E„(2) где h - расстояние между заряженными плоскостями (пластинами конденсатора);

° со — диэлектрическая постоянная.

В первом приближении молекула диалект. .Яэ рика (в данном случае резита) будет рассматриваться как диполь, имеющий электрический дипольный момент равный

19 4 ционного периода, время заполнения формы композицией, время окончания вспенивания и время отверждения пенопласта. Эти данные сведены в табл. 2.

Таблица 2

I дипольному моменту молекулы фенола (Р = 0,448 ° 10 " Кл м), умноженному

1 на количество их в молекуле резита и, т.е. степень поликонденсации

P=п Р„ (3)

Ориентация молекул резита по всему объему пенопласта приводит к образованию заряженного поверхностного слоя с плотностью зарядов

0 =

n P N (4) где N - количество молекул (диполей) на поверхности пенопласта;

h - высота слоя смолы перед вспеО ниванием.

Значение ti можно найти, зная .поверхность S на которой сосредоточены заряды,и площадь поперечного сечения одной молекулы в предложении их плотной упаковки и сферической симметрии

Ns = S/ м (5)

Однако. при вспенивании пенопласта происходит значительное уменьшение плотности готового изделия, а следовательно, и lllloTAocTM упаковки молекул в поверхностном слое на величину, равную отношению объема иэделия к объему смолы перед вспениванием (эта величина близкая к значению кратности вспенивания, определяемая при свободном вспенивании ) 7 101.2119 . 8

В предложении сферической симметрии . 80. кг/мэ, Яе= 6,02 ° 10 кмоль

Э молекулы реэита записываем Р3 756 кг/кмоль.

5 ЧдО3 . (8) Таким образом а, т равно 0,56 В.

Объем одной молекулы пенопласта Чр Совпадение результатов ориентиравен всему объему пенопласта перед у ровочных расчетов (можно считать по вспениванием, деленному на число мо- порядку величины ) с экспериментально лекул М определенными значениями Д9 достаточЧ V I И (9) но хорошее. Кроме того, определенная

Значение A M )p у (10) в расчетах завйсимость ДЮ как функ, .а 8 И -1"о ) P (11) !Ф ции кажущейся плотности пенопласта где M - масса смолк перед вспенива-, p в степени 2/3-(см. уравнение 13): нием1 9- плотность п-.нопласта; Ц - у И9 p)9 ) (14) молекулярный вес реэита; М@- число . подтвреждает правильность предположе-.

АвогадРо. РешаЯ УРавнениЯ (5-11) . ния о механизме появления поверхнос" получаем 15 тной плотности зарядов.

Яъ

Й = - 4 . Предлагаемый способ может быть исВ и, пользован -для определения времени инвремен а (2),находим ния формы композицией, времени оконщ чания вспенивания и отверждения пено(,1 у пласта, а также для,оценки кажущейся о объемной плотности получаемого изделия

Значение величин в уравнении (13) . по значениям измеряемой разности по:йринято следующим: и = 7, Р = 0,448 .тенциалов во время вспенивамия пеноi 10 Кл м..%.= 8,85 ° 10 ф/м, P = gg пласта.

ВНИИПИ Заказ 2750/53 Тираж 871 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна/,4