Практикум по дисциплине «Химия полимеров», «Химия композиционных материалов»

Поверхностно-активные вещества.
 
Большое влияние на процес-
сы вспенивания и свойства как эластичных, так и жестких пенопла-
стов оказывают поверхностно-активные вещества (ПАВ). Они необ-
ходимы для эмульгирования исходных компонентов (олигоэфиры, 
вода, изоцианат и прочие добавки), регулирования скорости образова-
ния и размера ячеек и придания устойчивости пене в момент ее обра-
зования.
 
В производстве ППУ используют ПАВ как ионогенного (например, 
щелочные соли сульфоновых кислот), так и неионогенного типа (пре-
имущественно блок-сополимеры полидиметил-силоксана с олигоок-
сиалкилендиолами). Соли сульфоновых кислот применяются главным 
образом при получении ППУ на основе сложных полиэфиров, ПАВ 
силиконового типа – на основе простых. Поскольку ППУ на основе 
простых полиэфиров имеют в настоящее время преобладающее значе-
ние, силиконовые ПАВ являются основным видом используемых в 
промышленности поверхностно-активных веществ. Они хорошо сов-
мещаются с компонентами рецептур ППУ, а некоторые из них взаи-
модействуют с изоцианатами. Большинство силиконовых ПАВ, ис-
пользуемых для получения мелкоячеистой пены, растворяются в воде 
при комнатной температуре. 
Блоксополимеры полидиметилсилоксана, полиоксиэтилена и поли-
оксипропилена эффективны в качестве ПАВ как в эластичных, так и в 
жестких пеносистемах. Они хорошо эмульгируются, понижают по-
верхностное натяжение, обеспечивая таким образом активное зарож-

---

110 
дение пузырьков, обладают необходимым динамическим поверхност-
ным натяжением, обеспечивают стабильность пузырьков. 
Вспенивающие агенты.
 
Основным газообразователем в производ-
стве эластичных и жестких ППУ является вода, взаимодействующая с 
изоцианатами с образованием СО
2
и замещенных карбамида. Приме-
нение воды в качестве пенообразователя обусловливает более высокие 
жесткость и теплостойкость пенопласта; образующиеся карбамидные 
связи значительно более термостабильны (до 250

С) по сравнению с 
уретановыми (180 

С). Однако следует иметь в виду, что превышение 
оптимальной концентрации Н
2
О приводит к увеличению хрупкости 
материала.
 
Широко применяются в качестве вспенивающих агентов при полу-
чении жестких ППУ низкокипящие жидкости, преимущественно 
фтор- и хлоруглеводороды (фреоны) и некоторые другие органиче-
ские продукты (например, метиленхлорид). При использовании низ-
кокипящих жидкостей газовыделение представляет собой физический 
процесс, связанный с их испарением под действием теплоты, выделя-
ющейся при уретанообразовании. 
Наиболее существенным преимуществом использования фреонов в 
качестве вспенивающих агентов является то, что они обеспечивают 
хорошие теплоизоляционные свойства пенополиуретанов. Другим 
преимуществом фторуглеродов является то, что вспенивающий газ 
действует на охлаждающий агент, уменьшая тем самым скорость же-
латинизации, склонность к подгоранию и позволяет получать крупные 
изделия. Кроме того, при вспенивании фреоном получаются ППУ с 
большим числом закрытых ячеек, более высокими диэлектрическими 
показателями и меньшим водопоглощением. В целом фторуглеродные 
вспенивающие агенты действуют как смягчающие агенты и не приво-
дят к дополнительному сшиванию пены. Эти вещества инертны, не 
воспламеняются, очень малотоксичны. 
Наряду с фреонами для получения жестких ППУ иногда применя-
ют легколетучие углеводороды и их галогенпроизводные, в частности 
метиленхлорид, имеющий низкую стоимость. Однако он размягчает 
уретановые полимеры и вызывает образование трещин в пеноматери-
алах. 
Такие углеводородные вспенивающие агенты, как пропан, бутан и 
пентан, не получили широкого распространения из-за воспламеняемо-
сти. 

---

111