Дослідження впливу перлітової добавки на структуру та механічні властивості жорсткого пінополіуретану
DOI:
https://doi.org/10.36910/6775-2410-6208-2025-14(24)-51Ключові слова:
пінополіуретан, модифікування, пористість, густина, механічні характеристики, деформаціяАнотація
У роботі досліджено вплив перлітової добавки (спучений гранульований перліт) на структурні характеристики та механічні властивості жорсткого пінополіуретану (ППУ). На основі двокомпонентної суміші поліолу та поліізоціанату (у ваговому співвідношенні 20 : 40) способом заливки синтезовано шість груп ППУ з різним кількісним вмістом спученого перліту в межах 0…10 мас.ч.
Встановлено, що перлітова добавка входить у поліуретанову матрицю гетерогенно в якості наповнювача, формуючи композитний пінистий матеріал.
Проведено морфологічні дослідження структури на оцінювання пористості піни та визначено густину зразків модифікованої піни. Виявлено кореляцію між пористістю і густиною ППУ при додаванні перлітової гранульованої добавки.
Дослідження механічних властивостей модифікованих перлітовою добавкою жорстких ППУ здійснено на основі випробувань на стиск методом статичного осьового навантаження. За діаграмами стиску визначено величини механічних характеристик (модуль Юнга, межа плинності, відносна пластична деформація) залежно від вмісту добавки перліту. Встановлено, що при кількості перліту 4…6 мас.ч. відбувається зниження модуля пружності і границі плинності унаслідок підвищення пористості ППУ. За концентрації понад 6 мас.ч. цієї добавки спостерігається зворотна тенденція через ущільнення структури та агрегацію перлітових гранул.
Результати дослідження вказують на кореляцію між структурними змінами та механічною поведінкою ППУ-композитів. Зазначено, що кількісний вміст гранульованого перліту впливає на неоднорідність зміни і варіювання механічних характеристик, зокрема, модуля Юнга, межі плинності та відносної пластичної деформації.
Зроблено висновок щодо актуальності проведених досліджень й отриманих результатів в напрямку прикладних аспектів використання ППУ у будівництві та інших галузях інженерної діяльності в якості теплоізоляційних та конструкційних матеріалів з регульованими властивостями.
Завантажити
Посилання
1. Ates, M., Karadag, S., Eker, A.A. and Eker, B. (2022), Polyurethane foam materials and their industrial applications. Polym Int, 71: 1157-1163. https://doi.org/10.1002/pi.6441
2. Gama, N. V., Ferreira, A., & Barros-Timmons, A. (2018). Polyurethane Foams: Past, Present, and Future. Materials, 11(10), 1841. https://doi.org/10.3390/ma11101841
3. Olena Mikulich, Olga Hulay, Tetiana Furs, Vasylyna Shemet. (January 2024), Strength and mechanical characteristics of modified polyurethane foams. Procedia Structural Integrity 59(21):460-465 https://doi.org/10.1016/j.prostr.2024.04.065
4. Baferani, A.H., Keshavarz, R., Asadi, M. and Ohadi, A.R. (2018), Effects of Silicone Surfactant on the Properties of Open-Cell Flexible Polyurethane Foams. Adv. Polym. Technol., 37: 71-83. https://doi.org/10.1002/adv.21643
5. Mantha, S., Chao, H., Ylitalo, A., Fitzgibbons, T., Zhou, W., Ginzburg, V., & Wang, Z. G. (2021). Effect of silicone surfactant on the CO 2 bubble nucleation in polyol. In APS March Meeting Abstracts (Vol. 2021, pp. R04-012).
6. Stanzione, M., Oliviero, M., Cocca, M., et al.Tuning of polyurethane foam mechanical and thermal properties using ball-milled cellulose, Carbohydrate Polymers, 231, 2020, 115772, https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.115772.
7. Lubczak R., DominikBroda D., Agata W., RenataKus M. (2018), Preparation and characterization of boron-containing polyurethane foams with carbazole. Polym. Test. 70:403–412. https://doi:org/10.1016/j.polymertesting.2018.07.027
8. Chai H., Duan Q., Jiang L., Sun J. (2019), Effect of inorganic additive flame retardant on fire hazard of polyurethane exterior insulation material. J. Therm. Anal. Calorim. 135:2857–2868. https://doi.org/10.1007/s10973-018-7797-3
9. Obiechefu Z., Chibuzor O., Naidoo D., Hendrica M., Selby M. (2024), Comparison of biowaste fillers extracted from fish scales and collagen on the mechanical properties of high-density polyurethane foams. Polymers. 16:2825. https://doi:org/10.3390/polym16192825
