Изследване на процеса на стареене на експандиран полистирол при ултравиолетови и инфрачервени условия

Разглежда се процесът на стареене на полимерни строителни материали на основата на полистирол под въздействието на фоторазрушението. Представени са резултатите от изследванията на физико-механичните свойства на експандирания полистирол при UV и IR облъчване.

ИЗСЛЕДВАНЕ НА ПРОЦЕСА НА СТАРЕНЕ НА ПОНЕН ПОЛИСТИРЕН В УСЛОВИЯТА НА УЛТРАВИОЛЕТ И ИНФРАЧЕРВЕНИ ОБЛЪЧЕНИЯ

Разглежда се процесът на стареене на полимерни строителни материали на основата на полистирол поради фоторазрушаване. Представени са резултати от изследвания на физикомеханичните свойства на пенополистирола в условията на ултравиолетово и инфрачервено облъчване.

Текст на научната работа по темата "Изследване на процеса на стареене на експандиран полистирол в условия на ултравиолетово и инфрачервено облъчване"

ИЗСЛЕДВАНЕ НА ПРОЦЕСА НА СТАРЯНЕ НА ПОЛИСТИРЕН ПРИ УФ И ИНЧЕРЧЕСКО ОБЛЪЧВАНЕ

ИЗСЛЕДВАНЕ НА ПРОЦЕСА НА СТАРЕНЕ НА ПОНЕН ПОЛИСТИРЕН В УСЛОВИЯТА НА УЛТРАВИОЛЕТ И ИНФРАЧЕРВЕНИ ОБЛЪЧЕНИЯ

П.П. Guyumjyan, C.B. Коканин, C.B. Цибакин *

П.П. Гуюмджиян, С.В. Коканин, С.В. Цибакин *

Понастоящем се използват пяни на основата на полистирол, които имат редица задоволителни свойства, които могат да бъдат характеризирани както следва: висока якост на натиск и огъване, ниска плътност, ниска топлопроводимост и нисък коефициент на топлинно разширение. Имайте предвид, че този материал се използва на всички етапи на строителството: от полагането на основата до покрива, вътрешната и външната декорация на помещенията.

Експандираният полистирол е полимерен материал, който е обект на естествено разрушаване под въздействието на различни фактори: външни и вътрешни. Външните влияния включват: течни агресивни среди, атмосферни влияния (колебания в температурата и влажността), стареене (фото-, топлинно и механично химично стареене). За такива материали най-вредни са фото- и топлинното стареене, причинено от действието на ултравиолетово лъчение, слънчева светлина и топлинно излъчване [1, 2].

Така че, когато са изложени на слънчева светлина, в полимерите възникват окислителни реакции, които водят до тяхното разрушаване. Успоредно с това се наблюдава намаляване на механичните и електрическите свойства, наблюдава се повърхностно напукване и цветът на полимера се променя [1]. Най-вредните ефекти са ултравиолетовите (UV) лъчения в диапазона 290. 400 нм. Енергията на UV лъчението обикновено надвишава нивото, необходимо за разграждане на химическите връзки в полимерните вериги. В резултат на абсорбирането на UV лъчението от полимера се възбуждат макромолекулите. Абсорбираната енергия причинява разрушаването на най-слабите химически връзки във веригите, но има малък ефект върху скоростта на междумолекулните пренареждания. В този случай се образуват активни свободни радикали, иницииращи разрушаването на полимера. Неговата-

свободните радикали също могат да причинят омрежване на полимера. Наличието на атмосферен кислород и вода ускорява процеса на разграждане, а повишаването на температурата води до увеличаване на скоростта на полимерно окисление [2].

Действието на инфрачервеното лъчение е свързано с топлинно стареене, в резултат на което степента на затваряне на клетките и привидната плътност на материала намаляват. Разрушаването на клетъчните стени се причинява както от действието на механично напрежение, дължащо се на разликата в налягането на газа във и извън клетките, така и от разрушаването на полимери. Коефициентът на топлопроводимост на пените се увеличава интензивно в началния етап на стареене, но впоследствие леко се променя [3].

Изследванията на фотостареенето на материалите бяха проведени върху експериментални инсталации за UV и IR облъчване, разработени и произведени в Катедрата по строителна механика, IGASU.

Инсталация за UV облъчване (фиг. 1) е затворена светлоизолирана камера, изработена от отразяващ материал. Камерата е оборудвана с електрическа инсталация с баласт за включване на газоразрядни дъгови лампи с високо налягане. Източникът на ултравиолетово лъчение е DRL лампа без крушка с мощност 125 W и светлинен поток 6200 lm.

При инсталирането на ИЧ облъчване (фиг. 2) източникът на инфрачервеното лъчение е инфрачервена огледална лампа с мощност 250 W (IKZK), която е високоефективен топлинен облъчвател, чиято максимална радиационна зона се намира в ефективния диапазон. Инфрачервената лампа преобразува консумираната електроенергия (над 90%) в топлинна радиация, а вътрешен параболоиден рефлектор фокусира тази радиация, за да увеличи интензивността му. Уредът е снабден с температурен сензор и механичен димер за поддържане на зададената температура.

Фигура: 1. Инсталация за UV облъчване на пяна

Фигура: 2. Инсталация за IR облъчване на пяна

За изследването взехме проби от непресована полистиролова пяна, произведена от TRES +, най-популярната марка PSB-S-25, използвана за изолация на стени, подове, фасади, лоджии, покриви и др. Екструдираната пяна-листирол беше представена от местния производител Polispen LLC с марката Polispen Standard. Преди тестване за ефектите от UV и IR облъчване, първоначалните свойства на материала бяха определени в съответствие с изискванията на ГОСТ 1558886 „Пяна от пенополистирол. Технически условия "и GOST 17177-94" Материали и изделия за изграждане на топлоизолация. Методи за изпитване ".