2. экспериментальная часть

1.6. ПЕНОПОЛИЭТИЛЕН И СОПОСТАВЛЕНИЕ ДРУГИМИ ПОЛИМЕРНЫМИ ПЕНОПЛАСТАМИ

При сжимающих и растягивающих нагрузках ползучесть и остаточная деформация пенопластов на основе полиолефинов в значительной степени зависят от степени кристалличности исходного полимера. В самом деле, те полимерные цепи, которые пересекают кристаллические и аморфные участки полимера, увеличивают жесткость структуры и могут рассматриваться как «псевдосшивки» /56/. В результате этого изменяются вязкоэластические и упругие свойства полимерной матрицы, что в свою очередь влияет на ползучесть и остаточную деформацию пенопласта. Таким образом, выше температуры стеклования пенопласты на основе несшитого кристаллического полиэтилена проявляют высокую чувствительность к деформационным изменениям при действии постоянных нагрузок. Действительно, как показано Леппером и Хесерингтоном / 57/, остаточная деформация пенополиэтилена тем меньше, чем ниже температура, при которой производилось сжатие и восстановление образцов.

Пенопласты на основе сшитых полимеров более устойчивы к ползучести и имеют меньшую остаточную деформацию после снятия нагрузки, чем несшитые пенополиэтилены / 58 /. Из данных Савано / 59 / следует, что пенопласты на основе полипропилена обладают меньшей ползучестью по сравнению с пенополиэтиленом, особенно при повышенных температурах.
Как следовало ожидать, при одинаковом объёмном весе пенопласты на основе более высококристаллического полиэтилена НД имеют и более высокую прочность на разрыв и сжатие и лучшую абразивную стойкость /27/.
Хотя различия в химическом и физическом строении полимерной основы оказывают большое влияние на конечные свойства несшитых пенополиолефинов, при высокой степени сшивки эти различия отступают на второй план, и свойства конечных пенопластов оказываются примерно одинаковыми. Сравнение свойств легких полиэтиленовых пенопластов, сшитых физическими и химическими методами.
Прочностные свойства химически сшитого пенополиэтилена практически линейно зависят от объёмного веса величина сопротивления сжатию при 25%-ной деформации указывает на то, что данные материалы следует отнести к полужёстким, и в этом смысле они также занимают промежуточное положение между эластичными пенополиуретанами и пенополистиролом. Низкая остаточная усадка после действия сжигающих нагрузок позволяет успешно использовать пенополиэтилены в качестве демпфирующих материалов.
Отечественный пенополиэтилен марки ППЭ-3 занимает по жесткости промежуточное положение между эластичными пенополиуретанами и жесткими пенополистиролами. По сравнению с последними у него большие эластичность и химическая стойкость, а по сравнению с уретановыми пенами ППЭ-3 и его аналоги обладают более высокой прочностью (при одинаковом значении объёмного веса).
В настоящее время в промышленном масштабе выпускаются три типа пенопластов на основе полипропилена: Toray-PEF-PP (Япония) /60/, Minicel (США) и Microfoam (США) /48 /. Эти материалы изготавливаются, как было показано ранее, с помощью разнообразных технологических приёмов и поэтому их физико-механические свойства весьма заметно различаются.
Закрытоячеистый пенопласт Minicel ( γ = 48-80 кг/м³), выпускаемый в виде тонких листов шириной 762 мм и толщиной 2.5 мм, обладает высокими прочностными и упругими характеристиками. Модули сжатия, изгиба и растяжения этого материала не уступают жесткому пенополиуретану, однако последний обладает гораздо большей остаточной деформацией при сжатии: для пенопласта Minicel этот показатель равен 22% (после 50%-ной деформации в течение 22 час, и «отдыха» в течение 24 час.) /48/. Предел прочности при растяжении пенополипропилена этой марки значительно выше губчатой резины того же объёмного веса (γ = 80 кг\м³)/61/.
Предел прочности при растяжении пенопласта Toray-PEF-PP составляет 7.9 кгс\см², что в 6 раз выше, чем для пенополистирола и в 2 раза выше, чем для пенополиэтилена той же плотности. Жесткость данного материала при сжатии, амортизирующая способность и ползучесть превосходят аналогичные показатели для пенопластов на основе полиэтилена /60/.
Несмотря на очень низкий объёмный вес, плёнка или тонкие листы Microfoam толщиной 1,6-6,4 мм имеют высокие физико—механические показатели. Хорошие амортизирующие свойства, эластичность и прочность (с учётом низкого объёмного веса) пенопласта Microfoam определяют как типом исходного полимера— ориентированного полипропилена, так и особенностями макроструктуры -наличием замкнутых ячеек довольно большого размера (0,5-1,0 мм) с тонкими (0,5—3 мкм) гибкими стенками . Это качество плёнки в сочетании с её высоким коэффициентом трения к гладким поверхностям (древесина 1,0—3,0; стекло 2,0-6,0) и износостойкостью обеспечивают эффективную защиту изделий от ударных нагрузок. Основное назначение Microfoam - защитная упаковка изделий из стекла, керамики, пищевых продуктов и электронных приборов / 62 /.
Динамические характеристики пенопропилена резко уменьшаются при увеличении коэффициента вспенивания. Однако снижение веса, достигаемое в этом случае, позволяет увеличивать толщину стенок изделий и до некоторой степени компенсировать снижение модуля /39/.
Эластичность пенополипропилена увеличивается при добавлении в исходную композицию полистирола, полиметилметакрилата и акриловой кислоты. В частности, модификация полистиролом (10 вес.%) для материала с γ = 76 кг\м³ уменьшает модули упругости при растяжении от 195 до 176 кгс\см² и при изгибе от 715 до 672 кгс\см² /63/. Предел прочности пенополипропилена при изгибе возрастает при введении стеклянных волокон.