Porowate kompozyty poliuretanowo-polistyrenowe otrzymywane na drodze współekspandowania : praca doktorska = [Porous polyurethane-polystyrene composites obtained by coexpansion] / Elżbieta Malewska. ... więcej

Porowate kompozyty poliuretanowo-polistyrenowe otrzymywane na drodze współekspandowania : praca doktorska = [Porous polyurethane-polystyrene composites obtained by coexpansion] / Elżbieta Malewska. – Kraków, 2013. – 223 k. : rys., tab. – Politechnika Krakowska. Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej. – Promotor: dr hab. inż. Aleksander Prociak, prof. PK. – Bibliogr. 137 poz., Streszcz., Abstr.

Opisano warunki wytwarzania piankowych kompozytów poliuretanowopolistyrenowych (SPPUR-EPS) na drodze współekspandowania. Metoda ta polega na spienianiu poliuretanu (PUR) oraz ekspandowaniu perełek ... więcej

Opisano warunki wytwarzania piankowych kompozytów poliuretanowopolistyrenowych (SPPUR-EPS) na drodze współekspandowania. Metoda ta polega na spienianiu poliuretanu (PUR) oraz ekspandowaniu perełek polistyrenu (PPS) z użyciem ciepła egzotermicznej reakcji tworzenia PUR.
W ramach badań własnych zostały otrzymane kompozyty SPPUR-EPS z użyciem różnych systemów PUR oraz rodzajów i ilości PPS. W recepturach zostały zastosowane PPS handlowe o różnym rozmiarze początkowym oraz modyfikowane (zawierające zwiększoną ilość poroforu oraz wosku polietylenowego). Materiały były otrzymywane w formach zamkniętych różniących się gabarytami i temperaturą oraz w formie otwartej. Przebieg procesu współekspandowania scharakteryzowano stosując formę wyposażoną w termopary sprzężone z komputerem, jak również stosując specjalistyczne urządzenie o nazwie Foamat. Analizowano zmiany wysokości wzrostu materiału, temperatury rdzenia, ciśnienia i polaryzacji dielektrycznej w czasie procesów współekspandowania.
Strukturę otrzymanych kompozytów scharakteryzowano za pomocą mikrotomografii komputerowej, a także analizy obrazów (programy Struktura i Aphelion) uzyskanych metodami skaningowej mikroskopii elektronowej i mikroskopii optycznej. Dzięki zastosowaniu mikrotomografii komputerowej uzyskano rzeczywisty obraz rozmieszczenia napełniacza w matrycy PUR. Opracowano metodę pomiaru udziału objętościowego poszczególnych faz polimerowych w kompozycie, która polega na analizie pola powierzchni EPS na obrazie przekroju kompozytu. W celu porównania rozmiarów perełek wstępnie ekspandowanego polistyrenu (PWEPS) oraz perełek EPS w kompozycie przygotowano matematyczny opis hipotetycznego kompozytu, w którego wnętrzu umieszczono perełki o średnicach odpowiadających PWEPS. Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzono, że ekspandowanie PPS w matrycy PUR zachodzi ze znacznie mniejszą wydajnością niż w przypadku swobodnego ekspandowania.
Określono wpływ wybranych składników receptury na aplikacyjne właściwości kompozytu. Właściwości fizyko-mechaniczne SPPUR-EPS scharakteryzowano oznaczając gęstość pozorną, wytrzymałość na ściskanie, chłonność wody, zawartość komórek zamkniętych oraz współczynnik przewodzenia ciepła. Najkorzystniejszymi właściwościami użytkowymi oraz jednorodną strukturą charakteryzowały się kompozyty zawierające od 41 do 47% mas. PPS o rozmiarach początkowych w zakresie 1,6 - 2,4 mm, które otrzymywane były w formie ogrzewanej do 50^oC. Wytypowano recepturę o potencjalnych możliwościach aplikacyjnych. Jednocześnie przedstawiono obliczenia szacunkowych kosztów wytworzenia 1 m³ kompozytu, wskazujące że tego typu technologia jest uzasadniona ekonomicznie.

The conditions for obtaining polyurethane and polystyrene composites (SPPUR-EPS) by co-expansion were described. Method presented here is based on simultaneous foaming of polyurethane (PUR) and polystyrene ... więcej

The conditions for obtaining polyurethane and polystyrene composites (SPPUR-EPS) by co-expansion were described. Method presented here is based on simultaneous foaming of polyurethane (PUR) and polystyrene (PS), and utilizing the exothermic heat of PUR formation to expand PS beads. Composites were obtained using different PUR systems and types and amounts of PS beads. Commercially available PS as well as modified PS in various initial sizes were used. Materials were obtained in open and closed molds differing in overall dimensions and temperature. Co-expansion processes were characterized using the mold equipped with thermocouples linked to a computer, as well as using a special device called Foamat. The rise profile, the reaction temperature, the rise pressure and the dielectric polarization were measured. The structures of composites were characterized using computed microtomography, as well as by the analysis of images obtained by scanning electron microscopy (SEM) and optical microscopy. The use of computed microtomography allowed to obtain the real images of filler distribution in the PUR matrix. The method of phases volume fraction measuring was developed. This method involves the analysis of the EPS surface area in the image of the composite section. The comparison of the pre-expanded polystyrene beads (PWEPS) and the EPS beads in the composite was possible through a mathematical description of a hypothetical composite with beads inside, corresponding to PWEPS diameters. Based on this analysis it was concluded that expanding PS beads in the PUR matrix is far less efficient than the free expansion process. The influence of selected components of formulation on the properties of porous composites was also estimated, which is valuable from the application point of view. The physical and mechanical properties were characterized by determination of apparent density, compressive strength, water absorption, closed cell content and thermal conductivity coefficient. The composites containing from 41 to 47 wt% of PS beads (initial size in the range of 1.6 - 2.4 mm) and obtained in the mold at 50^oC had the most preferred properties and uniform structure. The composition with the most promising application possibilities was selected. The estimated cost of composites production was presented and the enclosed calculations indicated that this type of technology is economically viable.