Полиизоцианурат - Polyisocyanurate

Обобщенная химическая структура полиизоцианурата, показывающая изоцианат группа. Аббревиатуры полиолов обозначают как R-группы.

Полиизоцианурат, также называемый PIR, полиизо, или же ISO, это термореактивный пластик[1] обычно производится в виде пены и используется в качестве жесткой теплоизоляции. Исходные материалы аналогичны тем, которые используются в полиуретан (PUR), за исключением того, что доля метилендифенил диизоцианат (MDI) выше, а полиэстер -производный полиол используется в реакции вместо полиэфир полиол. Результирующая химическая структура существенно отличается, при этом изоцианат группы на MDI тримеризация формировать изоцианурат группы, которые полиолы связывают вместе, образуя сложную полимерную структуру.

Производство

Реакция MDI и полиола происходит при более высоких температурах по сравнению с температурой реакции для производства PUR. При этих повышенных температурах и в присутствии определенных катализаторов MDI сначала реагирует сам с собой, образуя жесткую кольцевую молекулу, которая является реакционноспособным промежуточным продуктом (соединение триизоцианат-изоцианурат). Оставшийся MDI и триизоцианат реагируют с полиолом с образованием сложного поли (уретанизоциануратного) полимера (отсюда и использование аббревиатуры PUI в качестве альтернативы PIR), который вспенивается в присутствии подходящего вспенивающего агента. Этот изоцианурат Полимер имеет относительно прочную молекулярную структуру из-за комбинации сильных химических связей, кольцевой структуры изоцианурата и высокой плотности сшивки, каждая из которых способствует большей жесткости, чем в сопоставимых полиуретанах. Более высокая прочность связи также означает, что их труднее разрушить, и в результате пена PIR является химически и термически более стабильной: сообщается, что разрушение изоциануратных связей начинается при температуре выше 200 ° C, по сравнению с уретаном при температуре от 100 до 110 ° C.

PIR обычно имеет соотношение MDI / полиол, также называемое его индексом (основанное на стехиометрии изоцианат / полиол для получения одного уретана), выше 180. Для сравнения, индексы PUR обычно составляют около 100. По мере увеличения индекса жесткости материала увеличивается и хрупкость. хотя корреляция не линейная. В зависимости от области применения продукта может быть желательна большая жесткость, химическая и / или термическая стабильность. Таким образом, производители PIR могут предлагать несколько продуктов с одинаковой плотностью, но разными индексами в попытке достичь оптимальных характеристик конечного использования.

Использует

Изоляционные плиты полиизоциануратные

PIR обычно производится в виде пены и используется в качестве жесткой теплоизоляции. Его теплопроводность имеет типичное значение 0,16 БТЕ · дюйм / (ч · фут2· ° F) (0,023 Вт / (м · К)) в зависимости от соотношения периметр: площадь.[2] Панели из пеноматериала PIR, ламинированные с чистым тиснением алюминий фольга используется для изготовления предизолированных воздуховодов для систем отопления, вентиляции и кондиционирования. Сборные сэндвич-панели PIR изготавливаются с защищенными от коррозии гофрированными стальными покрытиями, приклеенными к сердцевине из пенопласта PIR, и широко используются в качестве кровельной изоляции и вертикальных стен (например, для складов, заводов, офисных зданий и т. Д.). Другие типичные применения пен PIR включают в себя промышленную и коммерческую изоляцию труб, а также среду для резьбы / механической обработки (конкурирующую с пенополистиролом и жесткими пенополиуретаном).

Эффективность изоляции ограждающей конструкции здания может быть снижена из-за зазоров, возникающих в результате усадки отдельных панелей. Критерии производства требуют, чтобы усадка не превышала 1%.[нужна цитата ] (ранее 2%[нужна цитата ]). Даже когда усадка ограничивается существенно меньшим, чем этот предел, образующиеся зазоры по периметру каждой панели могут снизить эффективность изоляции, особенно если предполагается, что панели обеспечивают барьер для пара / проникновения. Многослойные стыки с шахматным соединением, стыки внахлестку или шип-паз значительно уменьшают эти проблемы. Полиизоцианураты изофорондиизоцианата также используются для получения полиуретановых покрытий на основе акриловых полиолов. [3] и полиэфирполиолы [4].

Опасности для здоровья

Изоляция PIR может вызывать механическое раздражение кожи, глаз и верхних дыхательных путей во время производства (например, пыль). В исследованиях не было обнаружено статистически значимого повышенного риска респираторных заболеваний.[5]

Риск пожара

Тест на огнестойкость PIR-платы

Иногда утверждается, что PIR огнестойкий материал, или содержат антипирены, но они описывают результаты «небольших испытаний» и «не отражают [все] опасности в реальных условиях пожара»;[6][нужен лучший источник ] Степень опасности пожара включает не только сопротивление огню, но и возможность появления токсичных побочных продуктов в результате различных сценариев пожара.

Исследование пожарной токсичности изоляционных материалов в 2011 г. Университет Центрального Ланкашира Центр науки о пожарах и опасностях изучил PIR и другие широко используемые материалы в более реалистичных и разнообразных условиях, представляющих более широкий спектр пожарной опасности, и заметил, что большинство смертей от пожара произошло в результате вдыхания токсичных продуктов. В исследовании оценивалась степень выделения токсичных продуктов с учетом токсичности, профилей высвобождения по времени и летальности выпущенных доз в диапазоне горящих, негорючих и плохо вентилируемых пожаров, и был сделан вывод о том, что PIR обычно выделяет значительно более высокий уровень токсичных продуктов, чем другие изученные изоляционные материалы (PIR> PUR> EPS> PHF; также изучалось стекло и каменная вата).[7] Особенно, цианистый водород признано важным фактором пожарной токсичности пен PIR (и PUR).[8]

Несмотря на это, изоляция PIR обычно считается более огнестойкой, чем изоляция PUR.[9]

Изоляционная плита PIR (упоминается как продукт FR5000 компании Celotex, a Сен-Гобен компании) было предложено использовать для внешних целей при ремонте Башня Гренфелл, Лондон, с вертикальными и горизонтальными участками толщиной 100 мм и 150 мм соответственно;[10] впоследствии «Ипсвичская фирма Celotex подтвердила, что предоставила изоляционные материалы для ремонта».[11] 14 июня 2017 года многоквартирный дом в течение 15 минут был охвачен пламенем от четвертого до самого верхнего 24 этажа. Причины быстрого распространения огня за пределы здания еще предстоит установить.[12] Пламя может занимать полость между изоляционным материалом и облицовкой и вытягиваться вверх за счет конвекции, удлиняясь, создавая вторичное возгорание, и делает это «независимо от материалов, используемых для покрытия полостей».[13]

Рекомендации

  1. ^ Building Science Corporation (январь 2007 г.). «Руководство по изоляционной оболочке» (PDF). п. 6.
  2. ^ Celotex GA4000 Спецификация PIR
  3. ^ Гите В. В., Махуликар П. П. и Хундивале Д. Г. (2010). Получение и свойства полиуретановых покрытий на основе акриловых полиолов и тримеров изофорондиизоцианата. Прогресс в органических покрытиях, 68 (4), 307-312.
  4. ^ Гите, В. В., Махуликар, П. П., Хундивале, Д. Г., и Капади, У. Р. (2004). Полиуретановые покрытия с использованием тримеров изофорондиизоцианата.
  5. ^ http://hpd.nlm.nih.gov/cgi-bin/household/brands?tbl=brands&id=10008031
  6. ^ Технический паспорт Temati.com
  7. ^ Оценка пожарной токсичности строительных изоляционных материалов - Stec & Hull, 2011; сообщается в Energy and Buildings jnl, 43 (2-3), pp. 498-506 (2011); DOI: 10.1016 / j.enbuild.2010.10.015
  8. ^ https://firesciencereviews.springeropen.com/articles/10.1186/s40038-016-0012-3 Пожарная токсичность пенополиуретана - Маккенна и Халл, 2016; Fire Science Reviews, 5: 3, 2016; DOI: 10.1186 / s40038-016-0012-3
  9. ^ «Технический справочный отчет по теплоизоляции зеленых государственных закупок» (PDF). Окружающая среда ЕС. Генеральный директорат по окружающей среде Европейской комиссии. Получено 25 апреля 2017.
  10. ^ Max Fordham LLP (17 августа 2012 г.). «Заявление об устойчивом развитии и энергии. Ремонт башни Гренфелл» (PDF). п. 6. Celotex сообщает, что FR5000 имеет «огнестойкость класса 0 по всему продукту в соответствии с BS 476», его «распространение огня соответствует требованиям» согласно BS 476, часть 6, и что его «распространение пламени по поверхности [соответствует] классу 1» по BS 476 Часть 7 (https://www.celotex.co.uk/products/fr5000 - ссылка на PDF-файл с техническими данными, август 2016 г., стр. 1 и 2).
  11. ^ The Guardian (15 июня 2017 г.). «Эксперты предостерегли правительство от использования облицовочного материала на Гренфелле».
  12. ^ Нил Хендерсон [@hendopolis] (14 июня 2017 г.). "ВРЕМЯ: Катастрофа через 15 минут #tomorrowspaperstoday" (Твит) - через Twitter.
  13. ^ Пробин Майерс (январь 2016 г.). «Пожароопасность от внешних облицовочных панелей - взгляд из Великобритании». раздел 3.3.2.

внешняя ссылка