Пластмассовая пена

М. Демина

Покупая в магазине телевизор, компьютер или микроволновую печку, мы не волнуемся о том, сумеем ли без потерь доставить покупку домой. Ив самом деле: после проверки продавец бережно укладывает прибор в коробку, ловко зажимая его со всех сторон легкими шуршащими пластинами белого цвета, с углублениями точно под габариты телевизора или монитора. В такой экипировке ему не страшны удары, резкие толчки и даже падения с небольшой высоты.

Это же обыкновенный пенопласт, скажете вы. Так ли он обыкновенен, этот замечательный материал, детище ХХ века, без которого сегодня трудно обойтись и в быту, и в технике, и на производстве? Превосходная способность держать тепло, гасить вибрацию и шумы сделала его незаменимым в строительстве зданий, в авиа-, судо- и автомобилестроении. Нет лучше материала для изоляции трубопроводов, холодильных установок и строительных панелей. Необычайная легкость — его удельный вес во много раз меньше, чем у дерева и натуральной пробки, — позволяет изготавливать из него разнообразные плавучие средства: от понтонных мостов до спасательных кругов и жилетов. Из пенопласта производят защитную ударопоглощающую упаковку для хрупких приборов и изделий бытовой техники. К тому же он прост в обработке: резать, пилить, сверлить его можно обычными инструментами «по дереву».

pic_2009_10_65.jpg
Иллюстрация Елены Станиковой

Из чего сделан сам пенопласт? Оказывается, то, что мы именуем пенопластом, — не одно вещество, а целая группа, из класса так называемых газонаполненных пластмасс. Это пластические материалы, состоящие из двух фаз: полимера и газообразного наполнителя, например воздуха или углекислого газа. Газ находится во множестве мельчайших ячеек или пор разной формы — сферической, эллипсоидной. Они могут быть замкнутыми, изолированными тончайшей пленкой полимера или же сообщаться друг с другом и с окружающим воздухом. Газонаполненные пластмассы с замкнуто-ячеистой структурой внешне похожи на застывшую пену и поэтому называются пенопластами, с открытопористой — поропластами. Есть еще сферопласты, или синтактические пены. Наполнитель в них — полые стеклянные или полимерные шарики. Поры в газонаполненных пластмассах занимают от 95 до 98% объема, и лишь 2—5% приходится на полимер. Поэтому все они необычайно легки и практически не проводят тепло.

Газонаполненным теоретически можно сделать почти любой синтетический или природный полимер. Широко используются пенополистирол, пенополиуретан и пенополиэтилен — соответственно на основе полистирола, полиуретана и полиэтилена.

Давайте поближе познакомимся с полистирольным пенопластом. В России он выпускается под марками «пеноплекс» и «экспол». Именно с ним мы встречаемся в магазине. Это белое, упругое, теплое на ощупь вещество, имеющее структуру слипшихся шариков. Для его получения нужен полуфабрикат, так называемый бисер — мелкие шарики полистирола диаметром около 1 мм с растворенным в них газообразователем. Бисер засыпают в жесткую форму и нагревают горячим паром (от 90 до 100°C). Внутри шариков начинает выделяться газ (продукт разложения изопентана). Он надувает, их как детские воздушные шары, так что объем увеличивается в 10–15 раз. Раздувшиеся шарики прилипают друг к другу и занимают весь объем формы. После охлаждения пенопласт готов. Его выпускают в виде плит или блоков толщиной от 1 до 16 см, которые легко режутся горячей проволокой.

Полистирольный пенопласт — отличный строительный материал: легкий, с уникальными теплоизоляционными свойствами. Плита толщиной в 10 см по теплоизоляции эквивалентна полуметровой стене из деревянного бруса или двухметровой из кирпича. Утепление фундаментов, полов и перекрытий, стен и крыш, теплоизоляция холодильных помещений, емкостей для перевозки замороженных продуктов и сухого льда — все это области применения пенопласта. Как теплоизолятор он практически не имеет срока годности: в Европе им впервые утеплили жилые дома более 50 лет назад, и он по-прежнему эффективно сберегает в них тепло.

У полистирольного пенопласта есть и другие достоинства: он не выделяет вредных для человека и окружающей среды веществ, поэтому разрешен для упаковки пищевых продуктов, практически не впитывает влагу и не набухает в воде, в нем не могут завестись плесень или грибок. К недостаткам пенопласта можно отнести нестойкость к некоторым химическим соединениям, например ацетону и скипидару. Плохо пенопласт переносит повышенные температуры — верхний предел его использования 90°C. Пенопласт — горючий материал. Поэтому в него вводят антипирены (греч. anti- против, руr — огонь) вещества, понижающие горючесть. Антипирены при нагревании разлагаются, выделяя пары или инертные газы, которые затрудняют воспламенение, а при непосредственном контакте с огнем образуют на поверхности плотную пленку, преграждающую доступ кислорода к материалу. В результате при удалении источника пламени горение прекращается. Такие материалы называются самозатухающими. Время затухания для пенопласта — около четырех секунд.

Пенополиуретан, больше известный под названием поролон, — поропласт с воздушным наполнителем, который занимает 98% его объема. Это эластичный, воздухопроницаемый (вспомним, что у всех поропластов поры не замкнуты), гигиеничный и безопасный для здоровья человека материал. Получают его из полиэфирного полимера с помощью диизоцианатов (вспенивающих веществ) и выпускают в виде лент или широких полотен. Поролон — хороший теплоизолятор, хотя и уступает пенопласту. Зато его можно использовать в более широких температурных пределах. Но есть у него и существенный недостаток: нестойкость к старению. После 10 лет эксплуатации поролон начинает крошиться.

Еще один поропласт — пенополиэтилен — сравнительно новый материал. Впервые он был получен в Японии в 1968 году. Сейчас он производится ив России под торговой маркой «изолон». Он эластичен и легок в обработке, незаменим при теплоизоляции сложных поверхностей, а также как вибропоглощающий и амортизирующий материал для мягкой мебели и сидений автомобилей.

Разные разности
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...
Этанол против гриппа
Во время пандемии ковида в соцсетях распространилось видео, на котором наш соотечественник демонстрировал свой метод лечения ковида — ингаляцию парами этанола. Но тогда над ним посмеялись и отмахнулись. Похоже — зря. Японские исследователи ...
Пишут, что...
…за последнее десятилетие плотность тихоокеанских устриц Magallana gigas в двух заливах Южной Калифорнии увеличилась в 32 раза, что совпадает с летним повышением температуры морской воды на 2–4°C… …пластырь с микроиглами против ...
Маскировка, подсказанная цикадой
Тело цикады покрывают брохосомы. Эти структуры отлично поглощают свет, тем самым помогая ей маскироваться от животных, глаза которых видят в том числе и ультрафиолетовый свет. Используя 3D-принтер, исследователи создали искусственные аналоги брохосом...