аспирант
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
студент
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
сотрудник
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
сотрудник
Узловая, Тульская область, Россия
сотрудник
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
УДК 691.175 Пластмассы. Полимерные материалы
ББК 303 Сырье. Материалы. Материаловедение
Введение. В данной статье рассмотрен органоминеральный теплоизоляционный композит на основе реакционноспособной смеси жесткого заливочного пенополиуретана, модифицированной силикатным компонентом - пентагидратом метасиликата натрия (Na2SiO3·5H2O) двух фракций (0,9-1,25 мм и 0,1-0,315 мм). Исследовано влияние последнего на формирование поровой структуры композита, посредством изучения процессов пено- и полимерообразования (зарождение и рост газовых «пузырьков», их равномерное распределение и стабилизация в полимерной матрице). Материалы и методы. В качестве сырьевых компонентов для проведения исследований были выбраны следующие компоненты: изоцианатный компонент (ИК), изоцианат – жидкость, реакционноспособный олигомер, содержащий функциональные группы (-NCO), полиольный компонент (ПК), силикатный компонент (СК) - кристаллогидрат метасиликата натрия (Na2SiO3·5H2O)). Способ получения органоминерального теплоизоляционного композита заключается в свободном вспенивании компонентов реакционной смеси. Соотношение компонентов для всех составов реакционноспособной композиции получения жесткого заливочного пенополиуретана постоянное и составляет ИК:ПК = 1,8:1. В ее состав вводился силикатный компонент в количествах - 15, 30, 45, 60, 75, 90 % от содержания реакционноспособной композиции получения жесткого заливочного пенополиуретана. Результаты исследования. Выявлено, что силикатный компонент ускоряет процессы пено- и полимерообразования, а изменение его дисперсности позволяет регулировать степень влияния на данные процессы, за счет изменения пространственной структуры диспергации по объему материла, и поверхностной площади контакта фаз «силикатный компонент - реакционноспособная смесь олигомеров». Модификация мелкодисперсной фракцией (0,1-0,315 мм) силикатного компонента приводит к «взрывному» характеру вспенивания, что в совокупности с ускорением процессов полимерообразования приводит к нарушенной структуре, склонной усадке. При насыщении до 90%, средний диаметр пор уменьшается с 343 мкм до 186 мкм (до 46%), а стенки ячеек становятся тоньше, с 21,3 мкм до 9,3 мкм (в среднем до 55%). Модификация крупной фракцией (0,9-1,25 мм) силикатного компонента оказывает более сбалансированное влияние на ускорение процессов пено- и полимерообразования. Заключение. Силикатный компонент в реакционноспособной смеси ускоряет процессы пено- и полимерообразования, а его различная дисперсность позволяет регулировать степень влияния на данные процессы, за счет изменения пространственной структуры диспергации по объему материала, и поверхностной площади контакта фаз «силикатный компонент - реакционноспособная смесь олигомеров», изоцианатные функциональные группы которой могут взаимодействовать с химически связанной водой метасиликата натрия, выделяя при этом углекислый газ, и меняя направленность химических реакций как в периферийной зоне, так и в целом, что напрямую влияет на морфологию ячеистой структуры, размер пор, и диаметр стенок пор.
силикатный компонент, метасиликат натрия, кристаллогидрат, дисперсность, поровая структура, вспенивание, жесткий пенополиуретан
1. Савкин Ю.В. И снова к вопросу энергоэффективности в строительстве // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2023. - № 2 (277). - С. 26-27. EDN: https://elibrary.ru/EPFHNY
2. Zhigulina A.Yu., Shinguzhieva A.B., Kurmaniyazova N.Zh., Umereshova S.G., Abzalovna A., Ibraimov A.A. Energy efficiency in construction // Science and Education. - 2024. - № 1-2 (74). - С. 243-250. DOI: https://doi.org/10.52578/2305-9397-2024-1-2-243-250
3. Бучнев А.О., Бучнев О.А. Геоэкономические факторы развития энергетики дальнего востока в контексте национальных и мировых тенденций // Государственная служба. - 2023. - Т. 25. - № 6 (146). - С. 53-60. DOI: https://doi.org/10.22394/2070-8378-2023-25-6-53-60; EDN: https://elibrary.ru/AXHMQJ
4. Касаева Т.В., Кертбиев З.М. Энергоэффективность российской промышленности: противоречивые тенденции и инструменты рыночных институциональных преобразований / Монография // Пятигорск, 2015. – 187 c. EDN: https://elibrary.ru/UVUUHB
5. Степанова Е.С., Мельников В.М. Виды и назначение теплоизоляционных материалов // Научный аспект. – 2020. – Т. 17, № 2. – С. 2239-2243. EDN: https://elibrary.ru/DOAZRU
6. Лобко И.Г., Николаева Е.Ю., Курочкин Н.Д., Дробышева Г.Н. Издания ФГБУ ВНИИПО МЧС России (IV квартал 2023 г., новое и актуальное) // Пожарная безопасность. - 2023. - № 4 (113). - С. 166-172. EDN: https://elibrary.ru/KUATVB
7. Калач А.В., Капустин А.А., Шавалеев М.Р. Анализ обстановки с пожарами и их последствиями на территории Российской Федерации // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. – 2024. – №3. – С.142-152. DOI:https://doi.org/10.25257/FE.2024.3.142-152 EDN: https://elibrary.ru/VKFTNG
8. Ding S., Liu P., Zhang S., Ding Y., Wang F., Gao C., Yang M. Preparation and characterization of cyclodextrin microencapsulated ammonium polyphosphate and its application in flame retardant polypropylene // J. Appl. Polym. Sci.- 2020. - 137 (34) - p. 49001. DOI: https://doi.org/10.1002/app.49001
9. Cao Zhi-Jie, Dong X., Fu T., Deng Shi-Bi, Liao W., Wang Yu-Zhong Coated vs. naked red phosphorus: A comparative study on their fire retardancy and smoke suppression for rigid polyurethane foams // Polymer Degradation and Stability. 2017. – Vol. 136 – Pp. 103-111, ISSN 0141-3910.
10. Qiu Sh., Xu Ji., Wang Ch., Hu S., Song W., Chen M., Zhou Yi., Flame retardant black phosphorus: A review // Chemical Engineering Journal. 2025. – Vol. 505. – Pp. 159548, ISSN 1385-8947. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.159548; EDN: https://elibrary.ru/SHZKVF
11. Liu J., Xin Z. Effect of sepiolite on properties of silicone rubber/melamine/starch/sepiolite flame retardant composites //Journal of Applied Polymer Science. – 2023. – Vol. 140. – №. 9. – P. e53538. DOI: https://doi.org/10.1002/app.53538; EDN: https://elibrary.ru/AXTSIS
12. Yan W. et al. Flame-retardant behaviors of aluminum phosphates coated sepiolite in epoxy resin //Journal of Fire Sciences. – 2021. – Vol. 39. – №. 1. –Pp. 3-18. DOI: https://doi.org/10.1177/0734904120934085; EDN: https://elibrary.ru/ECGFBW
13. Mustafayeva F., Kakhramanov N., Allahverdiyeva Kh., Babayeva T., Ashurova N. Fire-resistant polymer composites based on mineral fillers // RSC Advance. – 2026. – Vol. 16. – Is. 7. – Pp. 6257-6287, ISSN 2046-2069.
14. Xu P., Luo Ya., Zhang P. Interfacial architecting of organic–inorganic hybrid toward mechanically rein-forced, fire-resistant and smoke-suppressed polyurethane composites // Journal of Colloid and Interface Science. – 2022. - Vol. 621. - Pp. 385-397. ISSN 0021-9797. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.04.082; EDN: https://elibrary.ru/FFDXGT
15. Huang Sheng-Chao, Deng C., Zhao Ze-Yong, Chen H., Gao Yu-Yang, Wang Yu-Zhong Phosphorus-containing organic-inorganic hybrid nanoparticles for the smoke suppression and flame retardancy of thermoplastic polyurethane // Polymer Degradation and Stability. – 2020. – Vol. 178. – 109179. ISSN 0141-3910. DOI: https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2020.109179
16. Веселовский Р.А., Збанацкая Н.Л. Исследование процессов формирования композита на основе полиизоцианата и жидкого стекла // Пластические массы. – 1998. – №9. - С.21-27.
17. Старовойтова И.А., Абдрахманова Л.А., Хозин В.Г., Кузнецова Л.М., Ягунд Э.М., Фахрутдинова В.Х. Оптимизация составов гибридных связующих на основе полиизоцианатов и водных растворов силикатов натрия // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. – 2008. – № 1(9). – С. 122-130. EDN: https://elibrary.ru/KAPTQJ
18. Старовойтова И.А. Исследование структуры связующих на основе полиизоцианатов и водных растворов силикатов натрия // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. – 2007. – № 2(8). – С. 89-94. EDN: https://elibrary.ru/KBEJEV
