В Санкт-Петербургском государственном технологическом институте разработаны пенопласты конструкционного назначения на основе новолачных фенолоформальдегидных и эпоксидно-новолачных порошковых одноупаковочных композиций для получения изделий и композиционных материалов в машиностроении и приборостроении. Пенопласты имеют высокие физико-механические характеристики и повышенную стойкость при эксплуатации в различных средах.

Пенопласты Тилен-А и ПЭН-И на основе порошковых термореактивных композиций давно зарекомендовали себя как высокопрочные пеноматериалы конструкционного назначения для изделий машиностроения и приборостроения.
В Санкт-Петербургском государственном технологическом институте разработаны новые поколения пенопластов конструкционного назначения на основе модифицированных новолачных фенолоформальдегидных (Тилен-Б) и эпоксидно-новолачных (ПЭН-Д) порошковых композиций, пригодные для производства объемных изделий и многослойных композиционных материалов.
Композиции для пенопластов представляют собой порошковые, одноупаковочные полуфабрикаты с насыпной плотностью 350-450 кг/м3,сохраняющие свои технологические свойства длительное время. Вспенивание и отверждение порошковых композиций может проводиться при нагревании в металлических или полимерных формах беспрессовым формованием по заданным режимам. Получаемые пенопласты имеют мелкоячеистую, закрытопористую макроструктуру и высокие физико-механические свойства, повышенную работоспособность в среде бензинов, масел и гидрожидкостей.
Пенопласты марок Тилен-Б это жесткие газонаполненные материалы, с кажущейся плотностью 70-350 кг/м3, вспенивание и отверждение композиций для которых проводят при температурах100-200°С.
Их получают на основе новолачных фенолоформальдегидных модифицированных порошковых композиций, имеющих гарантированный срок хранения не менее 6 месяцев. Композиции могут быть окрашены в черный цвет. В качестве химического газообразователя используется 2,2'-азо-бис-изобутиронитрил.
По сравнению с пенопластами Тилен-А, пенопласты Тилен-Б отличаются высокими разрушающими напряжениями и высокими модулями упругости при сжатии и изгибе, низким водо- и бензопоглощением, а также повышенными диэлектрическими показателями (табл. 1). Пенопласты работоспособны при температурах до 180°С.

Таблица 1. Свойства пенопластов марок Тилен-Б.

Новое поколение пенопластов ПЭН-Д на основе эпоксидно-новолачных порошковых композиций отличается высокими физико-механическими и диэлектрическими свойствами (табл. 2). Их получают вспениванием и отверждением при температурах 80-140°С в течение 5-10 ч. Продолжительность хранения одноупаковочных порошковых композиций составляет не менее 3 месяцев.

Таблица 2. Свойства пенопластов марок ПЭН-Д.

Отличительной особенностью композиций для пенопластов ПЭН-Д, по сравнению с пенопластами ПЭН-И, является возможность формования одной и той же марки порошковой композиции при различных температурах. Кажущаяся плотность таких пенопластов может уменьшаться при повышении температуры вспенивания и отверждения, но эти изменения не превышают 20%. В этом проявляется определенная универсальность таких композиций, так как они могут применяться, как для получения композиционных высокопрочных материалов, так и для герметизации изделий радиоэлектроники, которые не выдерживают термообработки при температурах выше 80-85°С. После отверждения пенопласты проявляют высокие адгезионные свойства к различным материалам.
Пенопласты ПЭН-Д сохраняют хорошие диэлектрические свойства и в условиях повышенной влажности.
Важной особенностью пенопластов ПЭН-Д также является относительно низкая анизотропия физико-механических показателей (табл. 3), которая незначительно увеличивается с понижением плотности, но не превышает 16% при кажущейся плотности 50-60 кг/м3.

Таблица 3. Анизотропия механических свойств пенопластов ПЭН-Д

При снижении кажущейся плотности пенопластов от 300 до 100 кг/м3 отношение разрушающих напряжений при сжатии, полученных при параллельном нагружении по направлению вспенивания, к разрушающим напряжениям при сжатии, полученных при пендикулярном нагружении по направлению вспенивания, увеличивается от 1,02 до 1,11. Тогда как отношение разрушающих напряжений при изгибе, полученных при параллельном нагружении по направлению вспенивания к разрушающим напряжениям при изгибе, полученных при перпендикулярном нагружении к направлению вспенивания, уменьшается от 0,98 до 0,89 (табл. 3).
Изменение линейных размеров пенопластов ПЭН-Д, полученных вспениванием и отверждением при 110°С в течение 6 ч, при воздействии температуры 110°С в течении 100 ч не превышает 1 %, а после выдержки при температуре 125°С не превышает 1,2%.
Изделия из пенопластов ПЭН-Д могут быть рекомендованы для длительной работы в среде нефтепродуктов, растворах щелочей, кислот и других жидкостей.

Дворко И. М., Мохов М. В., Санкт-Петербургский государственный технологический институт.
По материалам 2-й международной конференции «Полимерные материалы XXI века», проходившей в рамках 14-й международной выставки «Химия-2007».