ДОМ БЕЗ ОТОПЛЕНИЯ - СЛОЖНАЯ ЗАДАЧА - НО ВОЗМОЖНА!!

Главная » Технологии будущего. » Утеплители модифицированные пенополиуретаны.

Утеплители модифицированные пенополиуретаны.

Утеплители модифицированные пенополиуретаны.

Сегодня сэндвич-панели успешно применяются как в жилом, так и промышленном строительстве. К числу одного из основных достоинств их применения можно отнести высокую скорость монтажа. Из сэндвич-панелей можно производить конструкции любых размеров, при этом толщина конструкций будет определяться в первую очередь толщиной изолирующего материала.

Пенополиуретановый (ППУ) утеплитель можно рассматривать наиболее эффективным материалом с точки зрения теплозащитных свойств, потому что коэффициент теплопроводности составляет всего порядка 0,03 Вт/м∙К. Сразу необходимо отметить, что многие производители декларируют показатели даже ниже 0,022 Вт/м∙К. При измерениях коэффициента теплопроводности в условиях нормативов, принятых в стандартах РФ (при температуре 25 0С), такие значения не могут быть достигнуты

Применяемые для этих целей жесткие пенополиуретаны, обладая очень низким коэффициентом теплопроводности, дают большую экономию энергоресурсов. Жесткие ППУ отличаются высокими теплоизоляционными свойствами, широким интервалом рабочих температур, малой паро-проницаемостью. ППУ обладает отличной адгезией ко многим материалам, в том числе к металлу, пластмассам и дереву, являющихся основными материалами обшивок панелей. Во всем мире преобладающее производство сэндвич-панелей освоено именно с использованием ППУ в качестве теплоизолирующего слоя. 

Несмотря на сравнительно высокую цену, применение жестких ППУ для теплоизоляции зданий и сооружений экономически оправдано за счет снижения расхода средств, необходимых для их обогрева. При современных ценах на энергоресурсы все затраты, связанные с применением ППУ, окупаются уже через 2-2,5 года.

На прошедшем в июне 2007 г. в Москве первой специализированной отраслевой конференции для производителей сэндвич-панелей «Российский рынок строительных сэндвич-панелей. Тенденции и перспективы развития» было отмечено, что одним из экономически и технически эффективных направлений развития рынка сэндвич-панелей является увеличение доли панелей с пенополиуретановым утеплителем в общем объеме рынка. В то же время было отмечено, что такие сэндвич-панели в ближайшее время будут составлять не более четверти общего объема российского рынка. Этому много причин, объяснимых существующими техническими, экономическими и нормативными проблемами.

В данной статье мы остановимся на улучшение эксплуатационных свойств ППУ. Жесткие пенно-полиуретаны, которые могут быть использованы для производства широкого ассортимента продукции. Теплоизоляционных плит, скорлуп, в качестве теплоизоляции труб при прокладке трубопроводов.

Исследования рассматриваемых материалов направлены на решение комплекса задач при создании эффективных теплоизоляционных ППУ, а именно на снижение (в лучшем случае, на устранение) их основных технических недостатков. К таковым можно отнести в первую очередь горючесть ППУ, их достаточно низкую теплостойкость (хотя по сравнению с пенополистиролом она значительно выше). Для снижения горючести ППУ необходимо использование специальных видов полимеров или эффективных антипиренов, что значительно удорожает продукцию. К недостаткам ППУ относятся горючесть и относительно низкая термостойкость (до +130-150 0С). Целенаправленно улучшить эксплуатационные свойства можно наполнением ППУ. 

При введении наполнителей в пенопласты преследуют цель экономии дефицитного органического сырья (снижение полимероемкости) и удешевления конечного продукта. Для снижения полимероемкости и стоимости ППУ используются различные наполнители.

Способ получения наполненных пенопластов основан на принципе введения наполнителя (до вспенивания, в ходе вспенивания или после вспенивания). Чаще всего наполнитель совмещают с композицией до вспенивания. При этом достигается наилучшее смачивание и более равномерное распределение наполнителя во вспенивающейся композиции. Наиболее равномерное распределение наполнителя дает наполнение «изнутри» или так называемое конденсационное наполнение. Конденсационное наполнение представляет собой любой процесс превращения жидкой фазы в твердую дисперсную с четкой границей раздела, реализуемый в результате химической реакции или фазового перехода в жидкой среде иного состава. 

Этот принцип реализован нами при использовании для получения модифицированных ППУ смесевых связующих на основе органических и неорганических компонентов. Совмещение органических и неорганических компонентов в одном связующем позволяет получить материал, обладающий достаточными прочностными свойствами и определенной долей эластичности (присуще органическим полимерам), а также высокой длительной теплостойкостью и термостойкостью (свойственны для неорганических материалов).

В качестве неорганических олигомеров-модификаторов в работе использованы водные растворы силикатов натрия (жидкие стекла) и полисиликатов натрия, отличающиеся силикатным модулем (СМ = SiO2/Na2O).

В литературе достаточно широко известны композиции на основе водных растворов силикатов щелочных металлов и полиизоцианатов (ПИЦ), являющихя одним из компонентов для получения ППУ. Использование изоцианатов в качестве модификаторов жидких стекол связано с наличием в них NCO-групп с высокой степенью ненасыщенности, способных реагировать с соединениями, содержащими подвижный атом водорода.

Нами были получены гибридные органонеорганические связующие на основе ПИЦ и водных растворов силикатов натрия, состав которых был оптимизирован с технологической точки зрения. В результате были выбраны составы, обладающие невысокой вязкостью (60-80 сек. по вискозиметру ВЗ-4), однородностью и длительной жизнеспособностью (120-180 мин.).

Процесс получения модифицированного пенополиуретана на органо-неорганических связующих заключается в следующем. На первом этапе приготавливается связующее путем смешения органического олигомера (ПИЦ) и неорганического (водный раствор силиката натрия). На втором этапе связующее смешивается с оставшейся частью ПИЦ в течение 2-3 мин. В последнюю очередь в состав вводится гидроксилсодержащее соединение (простой олигоэфир - компонент A в ППУ-композициях), и композиция перемешивается в течение 15-20 сек. Приготовленная смесь вспенивается в течение 3-4 мин. и затем отверждается в течение 10-15 мин. Подобрано оптимальное содержание гибридного связующего в пенопласте - 10-12%, обеспечивающее высокую кратность вспенивания и однородность пористой структуры отвержденного материала.

С целью снижения полимероемкости и горючести в состав ППУ введены тонкодисперсные наполнители:

 - гипс;

 - отходы гальванического производства, состоящие на 90% из Al(OH)3.

Тонкодисперсные наполнители вводятся в состав на предпоследнем этапе - перед добавлением простого олигоэфира.

Другим наполнителем в полученных пенопластах является поликремниевая кислота, образующаяся в процессе реакций между компонентами, а каркасообразующими полимерами являются полиуретан и полимочевина. Вспенивание композиции осуществлялось за счет выделения углекислого газа (CO2), образующегося в результате химического взаимодействия ПИЦ с водой и ПИЦ с жидким стеклом.

Следует отметить технологические преимущества полученных материалов:

 - наличие воды в составе водного раствора силиката натрия (до 60 масс. %), что исключает необходимость введения воды, необходимой для протекания реакции, ответственной за вспенивание связующего;

 - химическое связывание воды в процессе формования позволяет исключить операцию сушки ТИМ, которая всегда имеет место в случае использования в качестве связующего жидкого стекла и приводит к усадочным явлениям и снижению механической прочности композита;

 - возможность образования полимочевин, характеризующихся высокой водостойкостью.

Из данных, следует, что оптимальное содержание гипса в композиции составляет 20-25%. При этом материал обладает максимальной прочностью (0,35-0,40 МПа), водостойкостью и небольшим временем самостоятельного горения при испытании на горючесть. При введении в состав 30% гипса снижается краткость вспенивания, увеличивается плотность и формируется неоднородная структура пенопласта, включающая крупные поры. В результате снижается механическая прочность, растет водопоглощение, хотя и наблюдается дальнейшая тенденция увеличения огнестойкости.

При наполнении ППУ на гибридном связующем тонкодиспергированными отходами оптимальное содержание наполнителя - около 30%. Время самостоятельного горения при данном содержании наполнителя составляет всего 2 сек., а прочность при сжатии - 0,035 МПа.

Теплозащитные характеристики полученных модифицированных пенопластов высокие: коэффициент теплопроводности в зависимости от степени наполнения изменяется от 0,027 до 0,032 Вт/м∙К.

Таким образом, при получении наполненных ППУ на гибридном связующем при незначительном увеличении плотности возрастают его физико-механические характеристики, а время самостоятельного горения при испытании на горючесть составляет всего несколько секунд.

Полученные гибридные связующие были использованы для получения эффективных пенопластов, обладающих высокими механическими, теплотехническими и другими эксплуатационными свойствами. Кроме того, они могут быть использованы в качестве поризованных связующих при создании других типов теплоизоляционных материалов с использованием соломы различных культур, органических и неорганических наполнителей.

литература

1. Тараканов О. Г. «Наполненные пенопласты». / О. Г. Тараканов, И. В. Шамов, В. Д. Альперн - М.: «Химия», 1989 г.

2. Абдрахманова Л. А. «Модифицированные жесткие пенополиуретаны для теплоизоляции». /Л. А. Абдрахманова, И. А. Старовойтова,

В. Г. Хозин // Изв. вузов. «Строительство», №6, 2005 г., с. 25-29.

3. Веселовский Р. А. «Водные растворы щелочи в реакциях с изоцианатами». / Р. А. Веселовский, С. С. Ищенко, Т. И. Новикова, Н. Л. Збанацкая

// «Журнал прикладной химии», №8, 1988 г., с. 1872-1876.

4. Веселовский Р. А. «Исследование процессов формирования композита на основе ПИЦ и жидкого стекла». / Р. А. Веселовский, Н. Л. Збанацкая // «Пласт. массы», №9, 1988 г., с. 21-27.

Автор: Л. А. Абдрахманова, В. Г. Хозин, И. А. Старовойтова

Комментарии

 ВСЕ БЕСПЛАТНО КРОМЕ МОЗГОВ

 Соломенные матрасы, маты, утеплитель

ВИДЕО РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ

  СОЛОМА в СТРОИТЕЛЬСТВЕ
В селе Таптыково
Рес. Башкортостан построен энергоэффективный дом из клееного бруса с утеплителем, построенный инженером Альфредом Файзуллиным.
Это первый в республике Башкортостан дом, соответствующий «Зеленым стандартам».

Дом нового поколения: горячая вода от солнца, а экономия на отоплении за счет утепления.
Несмотря на экономичность, дом сочетает в себе энергоэффективность, экологичность и современный стиль.

Утром солнце освещает весь дом с южной стороны, а вечером - с западной. Расположение окон здесь продумано до мелочей. Пятикамерные окна - тоже часть энергосберегающей технологии.
Стекла изготовлены с применением серебра, которое позволяет отражать тепло.

Особенностью такого дома является отсутствие необходимости отопления традиционными методами и малое энергопотребление.
Здесь используются источники альтернативной энергии – солнечный коллектор и тепловой насос.

Применение системы приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла создает благоприятный микроклимат в помещении. В доме использованы окна и двери с высоким тепловым сопротивлением. Технология сборки «Сити-угол» обеспечивает отсутствие «мостиков холода» по всему периметру дома, благодаря сплошной прослойке утеплителя. Все это исключает большие потери тепла и существенно снижает затраты на отопление (в два-три раза по сравнению с газовым отоплением). Стоимость такого дома «под ключ» варьируется от 30 тысяч рублей за один квадратный метр в зависимости от площади дома, его комплектации, отделочных материалов.

«Это очень интересный, современный и своевременный проект, технологии завтрашнего дня.
Этот механизм - лишь часть энергоэффективного частного дома в Таптыково.
Хозяин этого уникального строения и его изобретатель. Он рассказывает, что при строительстве «зеленого дома» использовался пассивный клеёный брус, который позволяет удерживать тепло. Материал, из которого он изготавливается, теперь производит и Учалинское предприятие.

Применение теплового насоса вместо электрического котла. Он эффективно использует тепло окружающей среды для отопления и горячего водоснабжения дома и позволяет экономить потребление энергии до 29 раз.
В жаркие дни такая технология служит для охлаждения помещений.

Таких домов в России пока единицы.
При его проектировании Альфред Файзуллин использовал японские и немецкие технологии.
Он отмечает, что при эксплуатации и утилизации дома никакой нагрузки на природу строение не окажет.
Умный частный дом в дальнейшем планируют совершенствовать.
Проектировщики хотят использовать гидроаккумулятор, а также создать аккумулятор тепла.
Температура воды в емкости объемом 300 м³ даже в пасмурную погоду не падает ниже 40 градусов
В качестве источника тепловой энергии инженер приобрел тепловой насос фирмы Viessmann, мощностью 9,7 кВт.
За тепловой насос пришлось заплатить 424000 рублей.
Вертикальные зонды были размещены в двух скважинах, глубиной по 63 метра каждая.
Бурение обошлось в 1600 рублей за погонный метр
Сразу оговоримся: Альфред Файзуллин строил дом для себя и не скупился на технологии, выбирая самое лучшее. В итоге стоимость квадратного метра «под ключ» составила 45000 рублей. Общая площадь дома 180 м2.

Пассивный дом должен потреблять не более 10% от традиционного, насос мощностью 9,7 кВт. многовато для такого дома.
Норма пассивного дома 15 кВт. на м2 международные требование для сурового климата за сезон отопления.
15 кВт/213 дней * 180 м2= 12,7кВт/м2 норма на день или 380 кВт на 30 дней.

Как построить самому, недорогой теплый дом, своими руками, у нас есть ответ, вы по адресу, узнай подробности, как самому сделать солнечное отопление.

Умный не тот, у кого больше возможностей, а тот, у кого много идей в голове.

Счастлив не тот человек, у кого полно денег, а тот, у кого больше мудрости.

Самый богатый не тот человек, у кого больше денег, а тот, кому меньше требуется.

Умный не тот, кто зарабатывает на жизнь, а мудрый на кого работает умный.

Век бизнеса сегодня, сильный отбирает у слабых, умный отбирает у сильных.

Счастлив человек не тогда, когда больше добра, а кому хватает и меньшего.

Деньги правят миром, чем больше их, тем больше прав.

Есть идея, нет средства на ее реализацию, нужны мудрые решения для умных мыслей.

Успешен не тот, у кого больше денег, а тот, у кого больше притворенных в жизнь идей.

Знать можно, но уметь сложнее, между ними большая пропасть.