Expandovaný polystyren / DESTRUKCE / FOTOGRAFIE A TEPELNÉ STÁRNUTÍ POLYMERU / FOTODEGRADACE A TEPELNÉ STÁRNUTÍ POLYMERU / ULTRAFIALOVÉ A INFRAČERVENÉ ZÁŘENÍ / POVRCHOVÁ eroze MATERIÁLU / SUPERFICKÁ eroze MATERIÁLU / INFILTRACE POLYRENOVÉ PĚNY
Abstrakt vědeckého článku o technologii materiálů, autor vědecké práce – Guyumdzhyan P.P., Kokanin S.V., Tsybakin S.V.
Zvažuje se proces destrukce polymerních stavebních materiálů na bázi polystyrenové pěny. Jsou prezentovány výsledky experimentálních studií struktury a textury pěnového polystyrenu během foto a tepelného stárnutí.
Podobná témata vědecké práce o technologii materiálů, autor vědecké práce – Guyumdzhyan P.P., Kokanin S.V., Tsybakin S.V.
Studium procesu stárnutí pěnového polystyrenu pod ultrafialovým a infračerveným zářením
DESTRUKCE PĚNOVÉHO POLYSTYRENU PŘI FOTODEGRADÁCI A TEPELNÉM STÁRNUTÍ
Tento článek se zabývá procesem destrukce polymerních stavebních materiálů na bázi polystyrenu. Jsou zde uvedeny výsledky experimentálních výzkumů struktury a textury pěnového polystyrenu při fotodegradaci a tepelném stárnutí.
Text vědecké práce na téma “Destrukce polystyrenové pěny během foto- a tepelného stárnutí”
DESTRUKCE EXPANDOVANÉHO POLYSTYRENU BĚHEM FOTO- A TEPELNÉHO STÁRNUTÍ
DESTRUKCE PĚNOVÉHO POLYSTYRENU PŘI FOTODEGRADÁCI A TEPELNÉM STÁRNUTÍ
P.P. Guyumdzhyan, S.V. Kokanin, S.V. Tsybakin*
PP Guyumdzhyan, SV Kokanin, SV Tsibakin*
Zvažuje se proces destrukce polymerních stavebních materiálů na bázi polystyrenové pěny. Jsou prezentovány výsledky experimentálních studií struktury a textury polystyrenové pěny během foto- a tepelného stárnutí.
Tento článek se zabývá procesem destrukce polymerních stavebních materiálů na bázi polystyrenu. Jsou zde uvedeny výsledky experimentálních výzkumů struktury a textury pěnového polystyrenu při fotodegradaci a tepelném stárnutí.
Je známo, že všechny organické materiály podléhají destrukčním procesům, které vedou k narušení a změně původní struktury a v důsledku toho i vlastností materiálu. Nejběžnějším organickým tepelně izolačním materiálem je pěnový polystyren pro stavební účely. Tento materiál se používá pro vnější i vnitřní zateplení budov pro různé účely.
Nevyhnutelnost destrukce polystyrenu je dána složením polymeračních plastů. Vlivem vnějších faktorů (teplo, světlo, záření, mechanické a biologické vlivy atd.) dochází u všech polymerů včetně polystyrenu k destrukci makromolekul, v důsledku čehož se mění fyzikálně-chemické a provozní vlastnosti [1]. Destrukce pěnového polystyrenu se liší od destrukce polystyrenu tím, že první z nich má vyvinutější vnější povrch, který je charakteristický pro všechny pěnové materiály [2].
Dochází k vysokoteplotní a nízkoteplotní destrukci pěnového polystyrenu. Vysokoteplotní destrukce pěnového polystyrenu začíná při teplotě +160°C [3]. Se zvýšením teploty na +200°C začíná fáze termooxidační destrukce. Nad +260°C převládají procesy tepelné destrukce a depolymerace. Vzhledem k tomu, že polymerační teplo polystyrenu je mezi všemi polymery jedno z nejnižších, v procesech jejich destrukce dominuje depolymerace na původní monomer – styren [3]. Nízkoteplotní fáze destrukce pěnového polystyrenu je způsobena vlivem vnějších a vnitřních faktorů, mezi které patří kapalná agresivní média, atmosférické vlivy (kolísání teplot a vlhkosti), stárnutí (foto-, tepelné a mechanochemické stárnutí). Pro takové materiály je nejškodlivější foto- a tepelné stárnutí způsobené
způsobené ultrafialovým zářením, slunečním zářením a tepelným zářením [4, 5].
Expandovaný polystyren je termoplast s lineární strukturou. Jedním z důležitých faktorů určujících kvalitu pěnových plastů je poměr počtu otevřených a uzavřených pórů v jejich struktuře. Fyzikální a mechanické vlastnosti konečného produktu se zlepšují se zvyšujícím se obsahem uzavřených buněk. To předurčuje široké použití pěnového polystyrenu jako tepelně izolačního materiálu stavebních konstrukcí.
Studium souvislostí mezi fyzikálními a mechanickými vlastnostmi pěnového polystyrenu a jeho strukturou je velmi důležité při predikci trvanlivosti materiálu a jeho racionálního použití jako tepelné izolace pro stavební účely.
Studium struktury a textury pěnového polystyrenu bylo provedeno pomocí digitálního binokulárního mikroskopu LOMO AU-26 s 8x zvětšením čočky; x40x a x90x, dalekohled se zvětšením x1,1; x1,6 a x2,5. Okulár, který má zvětšení 7x, je vybaven digitálním fotoaparátem Lish1x BMS-PX9, který přenáší obraz do osobního počítače s rozlišením 6 milionů pixelů.
Struktura pěnového polystyrenu se vyznačuje mnoha parametry: lineárními rozměry buněk, stupněm jejich protažení a orientace vzhledem ke směru pěnění, stupněm uzavření a tvarem buněk, zdánlivou hustotou pěny a tlak plynu uvnitř článků, tloušťka stěn a pramenů [6]. Tyto vlastnosti do značné míry závisí na technologii výroby pěnového polystyrenu.
Mikrostruktura pěnového polystyrenu má vlákna (tyčinky), vrcholy (uzly) a tenké slupky (filmy), které tvoří buňky naplněné plyny nadouvadel (obr. 1 a 2). Jednotlivé buněčné stěny jsou zakřivené, zatímco provazce obvykle zakřivené nejsou a mají proměnný průřez (ztluštění v blízkosti uzlů). Podle literárních údajů [3, 6, 7] má struktura lehkých pěnových polystyrenových materiálů polyedrický tvar, převážně se 14-ti strannými buňkami. S nárůstem objemového podílu styrenu se mění struktura polymeru. Přestože tvar buněk zůstává polyedrický, zvyšuje se podíl polymeru v buněčných uzlech a snižuje se poměr délky vláken k jejich šířce.
V důsledku fotostárnutí dochází v polymerech k oxidačním reakcím vedoucím k jejich destrukci. Dochází ke snížení mechanických a elektrických vlastností, pozoruje se praskání povrchu a mění se barva polymeru [4]. Nejškodlivější účinky má ultrafialové (UV) záření v rozsahu 290. 400 nm. Energie UV záření obvykle překračuje úroveň potřebnou k přerušení chemických vazeb v polymerních řetězcích. V důsledku absorpce UV záření polymerem dochází k excitaci makromolekul. Absorbovaná energie způsobuje destrukci nejslabších chemických vazeb v řetězcích a neovlivňuje rychlost mezimolekulárních přeskupení. V tomto případě se tvoří aktivní volné radikály, které iniciují destrukci polymeru. V přítomnosti vzdušného kyslíku a vody se tento proces urychluje a zvýšení teploty vede ke zvýšení rychlosti oxidace polymeru [5].
UV záření mění strukturu pěnového polystyrenu. Po 3 dnech testování jsou uzly struktury pěnového polystyrenu zpevněny (obr. 3) a do 14. dne pozorování se tento proces zvyšuje (obr. 4). Zvyšuje se anizotropie buněk, což vede k anizotropii samotného materiálu. V tomto případě je pozorováno posílení vláken buněčné struktury a narušení integrity filmů.
Rýže. 3. Mikrostruktura bezlisovek Obr. 4. Mikrostruktura bezlisovek
pěnový polystyren PSB-S-25 po 3 dnech pěnový polystyren PSB-S-25 po 14 dnech test fotostárnutí test fotostárnutí
Změny ve struktuře extrudovaného pěnového polystyrenu v důsledku fotodestrukce jsou podobné jako u pěnového polystyrenu vyrobeného bezlisovací technologií. Do 14. dne testování pod UV zářením je také pozorována destrukce tenkých slupek materiálu (obr. 5), vytvářejí se průchozí póry, což vede k narušení integrity buněk (obr. 6). Vlivem otevření vnitřních buněk se mění hustota materiálu, což ovlivňuje jeho termofyzikální vlastnosti. Další působení UV záření způsobuje destrukci vláken (tyček) ve struktuře polystyrenu (obr. 7) a vede k úplné změně buněčného obalu (obr. 8). V důsledku fotostárnutí způsobeného UV zářením je pozorována eroze povrchu materiálu a změna jeho barvy.
V důsledku tepelného stárnutí klesá stupeň uzavření buněk a zdánlivá hustota materiálu. Destrukce buněčných stěn je způsobena jak působením mechanického namáhání v důsledku rozdílu tlaku plynu uvnitř a vně buněk, tak i
Manipulace s polymery. Součinitel tepelné vodivosti pěnových plastů se v počáteční fázi stárnutí intenzivně zvyšuje, ale následně se mírně mění [6].
Rýže. 5. Mikrostruktura extrudovaného materiálu
expandovaný polystyren Polyspen-Standard po 14 dnech testování fotostárnutím
Rýže. 6. Mikrostruktura extrudovaného materiálu
expandovaný polystyren Polyspen-Standard po 28 dnech testování fotostárnutím
Rýže. 7. Mikrostruktura extrudovaného materiálu
expandovaný polystyren Polyspen-Standard po 56 dnech testování fotostárnutím
Rýže. 8. Mikrostruktura extrudovaného materiálu
expandovaný polystyren Polyspen-Standard po 84 dnech testování fotostárnutím
Při tepelném stárnutí nelisované polystyrenové pěny je pozorováno prudké zhoršení kvality povrchu materiálu (obr. 9). Makrofilmy polymerní textury se pokřiví a následně dojde k jejich destrukci. Vzniklé otevřené plochy pěnového polystyrenu pod vlivem teploty v důsledku depolymerizace, v důsledku čehož se zvyšuje stupeň otevřené pórovitosti materiálu.
Destrukce pěnového polystyrenu způsobená tepelným stárnutím je podobná procesům probíhajícím během fotostárnutí. Rychlost vývoje těchto procesů závisí na teplotě
Rýže. 9. Fotografie povrchu bezlisované polystyrenové pěny PSB-S-25 po 14 dnech testování tepelného stárnutí
ekologické výlety. Do 7. dne testování tepelného stárnutí při teplotě + 30°C je tedy pozorována destrukce tenkých slupek struktury pěny a úplná anizotropie její textury (obr. 10), což nepříznivě ovlivňuje fyzikální, mechanické a tepelně izolační vlastnosti původního energeticky účinného materiálu obsahujícího polymer. Do 28. dne pozorování dojde k úplnému otevření buněčných filmů s tvorbou průchozích mikropórů a zvýšením stupně uzavřené a otevřené pórovitosti
Během foto- a tepelného stárnutí se tak v pěnovém polystyrenu rozvíjejí destruktivní procesy, které vedou k narušení integrity původní struktury a textury materiálu. Po 28 dnech testování jsou tenké slupky pěnové struktury zničeny a po 56 dnech jsou vlákna a buněčné uzly roztrhány. To vede ke zhoršení fyzikálních, mechanických a tepelně izolačních vlastností polystyrénového polymeru používaného ve stavebnictví. Hustota nelisované polystyrenové pěny se tedy do 28. dne testování na UV záření snižuje o 11,3% a při IR záření o 13,4%. Při testování fotostárnutí se zvyšuje absorpce vody polystyrenovou pěnou. Maximální nárůst je 16 % po 28 dnech testování pod UV zářením. Vystavení infračervenému záření negativně ovlivňuje pevnostní charakteristiky: po 28 dnech zkoušení klesá pevnost v tlaku o 7,4 %. Bez ohledu na typ ozáření klesá pevnost v tahu v průměru o 6,6 %. Nejvíce negativní je vliv zdrojů záření na tvrdost pěnového polystyrenu, což je důsledek zvýšené povrchové eroze materiálu. Tvrdost nelisované polystyrenové pěny, stanovená metodou Shore, se v důsledku testování na UV záření po 28 dnech snížila o 74% a při ozáření PC – o 63%. Výsledky studií extrudované polystyrenové pěny ukázaly, že hustota pod UV zářením ve 28. dni stáří klesá o 2 %. Při ozáření PC dosahuje pokles hustoty o 28 dní 1,7 %. U extrudované polystyrenové pěny se při testování na fotostárnutí výrazně zvyšuje absorpce vody. S UV ozařováním se tedy absorpce vody vzorků do 28. dne studie zvyšuje o 9 %. Vzor změn pevnostních charakteristik extrudované polystyrenové pěny je podobný jako u nelisovaného polystyrenu. Pevnost v tlaku při 10% lineární deformaci pod UV zářením po 28 dnech zkoušení je 0,394 MPa, což je o 11,2 % více než původní hodnota. Hodnota pevnosti v tahu bez ohledu na typ ozáření do 28. dne pokusu klesá v průměru o 4 %. Tvrdost extrudovaného polystyrenu mírně klesá ve srovnání s pěnou vyrobenou beztlakově
Rýže. 10. Mikrostruktura extrudované polystyrenové pěny URSA N-III po 7 dnech testování tepelného stárnutí
Rýže. 11. Mikrostruktura bezlisované polystyrenové pěny PSB-S-25 po 28 dnech zkoušky tepelného stárnutí
technologie sovy. V důsledku IR expozice není pozorována žádná změna tvrdosti, ale s UV zářením se tvrdost snižuje o 2,5 % [9].
1. Tager A.A. Fyzikálně-chemie polymerů. Tutorial. – M.: Chemie, 1968. – 536 s.
2. Klempner D., Senjarevich V. Polymerní pěny a technologie pěnění. Adresář. Překlad z angličtiny upravil AM Chebotar. – Petrohrad: Profese, 2005. – 600 s.
3. Expandovaný polystyren [Elektronický zdroj]. – Režim přístupu: http://ru.wikipedia.org.
4. Lukovnikov A.F. Fotochemické přeměny polymerů / Stabilita polymerních materiálů a výrobků z nich. – M.: MDNTP, 1971. – S. 13-19.
5. Yartsev V.P., Kuzněcovová O.A. Predikce chování stavebních materiálů za nepříznivých provozních podmínek. – Tambov: nakladatelství Tamb. Stát tech. Univerzita, 2009. – 124 s.
6. Dementiev A.G. Struktura a vlastnosti pěnových plastů. – M.: Chemie, 1983. – 176 s.
7. White J.L., Choi D.D. Polyethylen, polypropylen a další polyolefiny. Překlad z angličtiny jazyk ed. E.S. Tsobkallo. – Petrohrad: Profese, 2007. – 256 s.
8. Extrudovaná polystyrenová pěna. Jak definovat kvalitu? / Konstrukční materiály. – 2009. – č. 6. – str. 34.
9. Guyumdzhyan P.P., Kokanin S.V., Tsybakin S.V. Studium procesu stárnutí pěnového polystyrenu v podmínkách ultrafialového a infračerveného záření / Vědecký a technický časopis Věstník MGSU. – 2010. – č. 4. T.1. – s. 92-96.
1. Tager AA Fyzikální chemie polymerů. Moskva, 1968. 536 s.
2. Klempner D., Sendzharevich V. Polymerní pěny a technologie efervescence. Svatý. Petersburg, 2005. 600 s.
3. Pěnový polystyren. http://ru.wikipedia.org.
4. Lukovnikov AF Fotochemická přeměna polymerů. Stabilita polymerních materiálů a produktů. Moskva, 1971. Pp. 13-19.
5. Yartsev VP, Kuznetsova OA Prognóza chování stavebních materiálů v nepříznivých provozních podmínkách. Tambov, 2009. 124 s.
6. Dementyev AG Struktura a vlastnosti pěnových plastů. Moskva, 1983. 176 s.
7. Bílý, JL, Choj DD Polyethylen, polypropylen a další poliolefiny. Svatý. Petersburg, 2007. 256 s.
8. Extrudovaná polystyrenová pěna. Jak definovat kvalitu? Stavební materiál. 2009. č. 6. 34 str.
9. Guyumdzhyan PP, Kokanin SV, Tsibakin SV Výzkum procesu stárnutí pěnového polystyrenu v podmínkách ultrafialového a infračerveného záření. Vědecký a technický časopis „Bulletin MSUCE“. Moskva, 2010. č. 4. Vol.1. pp. 92-96.
Klíčová slova: pěnový polystyren, destrukce, foto- a tepelné stárnutí polymeru, ultrafialové a infračervené záření, povrchová eroze materiálu, infiltrace.
Klíčová slova: pěnový polystyren, destrukce, fotodegradace a tepelné stárnutí polymeru, ultrafialové a infračervené záření, povrchová eroze materiálu, infiltrace.
Poštovní adresa: 153037, Ivanovo, st. 8. března 20 Telefon: +7(4932) 41-39-06 E-mail: s.kokanin@yandex.ru
Recenzent: German Michajlovič Sokolov, doktor technických věd, profesor katedry technologie, organizace a ekonomiky stavebnictví, Fakulta architektury a stavitelství, Státní zemědělská akademie Kostroma (FGOU VPO Státní zemědělská akademie Kostroma).
Expandovaný polystyren je jedním z nejoblíbenějších materiálů ve výstavbě a dekorace interiéru. Má vysoký stupeň tepelná izolace, klid a snadnost instalace. Ale, při jeho používání je nutné vzít v úvahu několik důležitých faktorycož může vést ke zničení materiálu.
Čeho se pěnový plast bojí?
Pěnový plast se bojí ultrafialového záření paprsky, což může vést k jeho rychlému zničení a ztrátě tepelně izolačních vlastností. Proto je při venkovním použití polystyrenové pěny nutné ji dodatečně chránit před přímým slunečním zářením.
Co rozpouští pěnu?
Polystyrenová pěna se snadno rozpouští v různých chemikáliích látektakový jako benzen, dichlorethan, aceton a další. Proto je při použití nátěrových a lakovacích materiálů nutné vybírat те, které tyto látky neobsahují.
Jaké lepidlo použít na pěnový plast
K instalaci pěnového polystyrenu na povrch můžete použít různé druhy lepidel. Například, kapalina nehty, suché směs, polyuretan lepidlo nebo polyuretanovou pěnou. Při výběru lepidla je nutné vzít v úvahu podmínky vykořisťování a technické vlastnosti materiálu.
Jaká rozpouštědla mají škodlivý účinek na pěnový polystyren?
Ale na, některé rozpouštědla, například, benzín a další nepolární kapaliny, může negativně ovlivnit kvalitu polystyrenová pěna a vést k jeho zničení. Rozpouštědla na bázi ethylesterů mastných kyselin mohou také způsobit otok a zničení pěny.
Jak chránit pěnu před zničením
Aby se zabránilo zničení pěnového plastu, je nutné jej chránit před účinky různých škodlivých látek látky a ultrafialové paprsky. Například, při použití pěnového polystyrenu v exteriéru se doporučuje dodatečně jej chránit před sluncem света, a při výběru materiálů pro barvy a laky je třeba dát přednost tímhle, které neobsahují škodlivé chemikálie.
Výkon
Expandovaný polystyren – je to účinné a pohodlné materiál, který je široce používán ve výstavbě a dokončování. Ale, pro jeho úspěšné použití je nutné vzít v úvahu vše možné faktorycož může vést k jeho zničení. Správný výběr barev a laků materiály, lepidla a ochranné prvky pomohou udržet kvalitu pěny v průběhu času.
Jak prát sušenou plastelínu
Pokud se zaschlá plastelína dostane na věci, je obtížné ji odstranit. Ale existuje několik způsobů, jak se tohoto problému zbavit. Jedním z nejlepších způsobů je použití peroxidu a amoniaku. Chcete-li to provést, vezměte půl sklenice vody a přidejte několik kapek peroxidu a amoniaku. Směs by měla být aplikována na skvrnu pomocí vatového tamponu. Dobře distribuuje kompozici po povrchu. Skvrnu otřeme vatovým tamponem, poté jde věc do pračky. Můžete také použít studenou vodu a saponát. Je důležité si uvědomit, že horká voda má tendenci skvrnu usazovat. Čím dříve tyto metody použijete, tím větší je šance, že se skvrny zbavíte.
Jak můžete zabít vlasový folikul?
Dnes existuje mnoho metod pro odstranění nežádoucího ochlupení na těle, ale ne všechny mohou zabít vlasový folikul. Pouze tři procedury mohou zaručit zničení vlasových folikulů: fotoepilace, epilace ELOS a laserová epilace. Fotoepilace se provádí pomocí ultrafialových paprsků, které působí na žárovku a ničí ji. V tomto případě v důsledku zvýšení teploty na kůži dochází ke srážení krve v kapilárách, které krmí žárovku, což vede k jejímu usnutí. Depilace ELOS je také založena na využití světelných pulzů a radiofrekvencí, které ničí vlasové folikuly a zabraňují následnému růstu chloupků. Laserová epilace působí na žárovku, blokuje její růst a ničí ji. Před použitím kterékoli z těchto procedur byste se však měli poradit se svým lékařem, abyste se ujistili, že jsou bezpečné pro váš typ pokožky a vlasů.
Co nedělat s polymerovou hmotou
Při práci s polymerovou hlínou existují určitá omezení. Neaplikujte jej na obličej, tělo nebo vlasy, aby nedošlo k podráždění pokožky a dalším nepříjemným následkům. Kromě toho by se polymerová hlína neměla žvýkat ani polykat, protože se nejedná o potravinářský výrobek. Před zahájením práce byste si měli pečlivě přečíst pokyny, abyste předešli chybám a nehodám. Zbývající hlína by měla být hnětena, dokud není připravena k použití. Můžete si například vyrobit batoh z tyrkysové hlíny, z části z ní vytvořit rukojeť. Obecně platí, že při práci s polymerovou hlínou musíte přijmout preventivní opatření, dodržovat pokyny a samozřejmě při vytváření svých produktů ukázat kreativitu a představivost.
Jak správně napsat plastelínu
Plastelína je měkká hmota, ze které můžete vyřezávat různé postavy. Správný pravopis s písmenem „i“ je „plastelína“. Toto slovo pochází z italského jazyka – „plastilina“. V Itálii v 19. století byly vynalezeny první hmoty pro modelování, které se nazývaly „plastelína“. V moderním světě se plastelína používá nejen pro kreativní účely, ale také v lékařství a průmyslu. Pro vytvoření měkké konzistence plastelíny se používají různé komponenty, jako je hlína, vosk, oleje a barviva. Je k dispozici v různých barvách a lze jej použít jak pro dětskou hru, tak pro profesionální použití. Umělci například používají plastelínu k vytváření modelů a soch.
Expandovaný polystyren, který je široce používán ve stavebnictví a balení, lze snadno zničit vystavením různým technickým kapalinám, jako je benzen, dichlorethan a aceton. To je třeba vzít v úvahu při výběru barev a laků pro použití při dokončovacích pracích a konstrukci. Je také důležité vzít v úvahu, že páry takových kapalin mohou také způsobit destrukci pěnového polystyrenu. Při použití pěnového polystyrenu je proto nutné věnovat zvláštní pozornost jeho vlastnostem a dopadu, který může mít na zbytek zařízení, a případně jej použít.
