ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Морфология фенольных пенопластов из "Пенополимеры на основе реакционноспособных олигомеров" Газонаполненные полимеры на основе фенольных смол представляют собой [189] жесткие поропласты, т. е. материалы с большим числом открытых и сообщающихся между собой ячеек. В зависимости от типа смолы, состава композиции и условий получения число открытых ячеек в данных материалах колеблется от 40 до 98%. При увеличении кажущейся плотности число открытых ячеек всегда уменьшается. Так, по данным [190], при увеличении кажущейся плотности пенопласта ФРП-1 от 40 до 48% содержание закрытых ячеек возрастает от 1,3 до 7,37о, а содержание стенок ячеек — от 2,4 до 3,0%, при этом число открытых яче. ек уменьшается с 96,3% до 89,7%. [c.171] В то же время, звукопоглощающая и демпфирующая способность пеноматериалов тем выше, чем больше число открытых ячеек. Пенопласт, имеющий структуру, которая практически лишена стенок ячеек и состоит из одних ребер, можно получить как непосредственно при вспенивании [191] (паутина), так и разрушая стенки ячеек после вспенивания (ретикуляцитные пенопласты). [c.171] Почти все имеюшиеся данные по морфологии фенольных пенопластов получены при съемках на отражение в оптических микроскопах. Такой метод съемки не дает, однако, достаточно полной информации о макроструктуре, поскольку из-за недостаточной глубины резкости приборов упускаются многие важные детали морфологии ( плоское изображение ). Большие перспективы для изучения морфологии пенопластов открывает использование сканируюших (растровых) электронных микроскопов, которые позволяют получать пространственные изображения ячеистой структуры с большой глубиной резкости [192]. [c.172] В работе [193] приводится ряд новых данных по морфологии фенольных пенопластов на примере заливочного пенопласта марки ФЛ-1, полученных с помощью растровой электронной и оптической микроскопии. Количественная обработка полученных микрофотографий проводилась следующим образом. [c.172] На рис. 4.17 представлены результаты измерения коэффициента формы ячеек (а), полученные при помощи оптической (ОМ) и электронной микроскопии (ЭМ) на одном и том же срезе пенопласта ФЛ-1. Если в качестве параметров, характеризующих представленные кривые, взять полуширину и максимальную высоту соответствующих пиков, то вырисовываются две различные картины, зависящие от метода измерения. [c.172] Подобный же результат дает и изучение составляющих величины— линейных размеров ячеек. Так, -по данным ОМ,, в срезе, параллельном направлению вспенивания, содержатся ячейки размером от 0,05 до 1,3 мм, причем для максимального числа ячеек ом = 0,33 мм. Напротив, по данным ЭМ, в том же срезе содержится три типа ячеек, величина эм которых составляет 0,0077 0,0163 и 0,0244 мм. [c.173] Сравнение результатов изучения морфологии пенопластов методами электронной и оптической микроскопии показывает, что эти методы дают не только количественно, но и качественно разную информацию, что объясняется, во-первых, различной разрешающей способностью этих методов и, во-вторых, различной методикой количественной обработки результатов измерений морфологических характеристик пенопластов. [c.173] Действительно, условия съемки на оптическом и электронном микроскопах составляют соответственно увеличение—15 и 350, разрешающая способность — 0,05 и 0,0001 мм, поле зрения—1 и 0,008 см2, в результате степень увеличения и разрешающая сила ЭМ позволяют регистрировать детали морфологического строения, недоступные ОМ, однако, в силу этих же причин поля зрения ЭМ недостаточно, и для регистрации крупных ячеек следует использовать ОМ. [c.173] Количественные данные по морфологии пенопластов при использовании ОМ являются данными усредненными, тогда как данные ЭМ — это непосредственные измерения линейных размеров каждой, отдельно взятой ячейки. Таким образом, для получения наиболее полной информации о морфологии пенопластов следует применять как ОМ, так и ЭМ, поскольку эти методы не могут заменить друг друга. [c.174] Возвращаясь к рис. 4.17, можно сделать следующий вывод в заливочном пенопласте ФЛ-1 существуют два типа ячеек, которые условно назовем макро- и микроячейками. Продольный размер первых — от 0,05 до 1,5 мм, вторых — до 0,05 мм. В свою очередь, микроячейки подразделяются на три типа (если разделение проводить по среднему значению параметра Ь) 0,077 (тип 1), 0,0163 (тип 2) и 0,0244 мм (тип 3). Отметим, что средний размер а микроячеек всех трех типов составляет 0,006 мм, и обратим теперь внимание на следующее обстоятельство отношение коэффициентов формы (оэм) и отношение параметров Ь для микроячеек каждого типа близко к 1 2 3. Это может означать, что микроячейки второго и третьего типов являются двойными и тройными по отношению к микроячейкам первого типа, и в этом смысле последние можно условно рассматривать как некие элементарные микроячейки . [c.174] Выше мы говорили о том, что результаты изучения морфологии пенопластов во многом помогают при исследовании процесса вспенивания этих материалов. Покажем теперь, каким образом, основываясь на морфологических данных, можно представить себе картину пенообразования в данной композиции. С этой целью вначале рассмотрим подробнее форму некоторых наиболее типичных видов микроячеек. [c.174] На рис. 4.18, а представлены ряд микроячеек (/, 2) и макроячейка (5). Ячейки 1 и 2 не являются эллиптическими, но имеют сложную форму, более всего напоминающую форму двух сочлененных эллипсов, перегородка между которыми отсутствует. Подобная картина видна и на рис. 4.18,6, где 1 — микроячейка, прообразом которой могли служить три ячейки, расположенные вдоль одной линии, и микроячейки 2 и 3. По форме ячейка 2 напоминает двойную, а ячейка 3 — тройную (три микроячейки, первоначально собранные в клубок , после чего перегородки между ними были разрушены). [c.174] Растровая электронная микроскопия (РЭМ) позволяет ясно различать открыто- и закрытопористые структуры, что недоступно оптической микроскопии несколько (до пяти) изолированных микроячеек, с ясно различимыми перегородками между ними и тройные ячейки без перегородок. Аналогично три изолированные микроячейки, расположенные в линию , видны на рис. 4.18,6. [c.174] Вернемся теперь к вопросу о причинах происхождения трех типов микроячеек, обнаруженных нами. Во избежание повторений не будем останавливаться на способе их образования — это двойные и тройные пузырьки, процесс слияния которых не успел завершиться. Важно отметить следующее ярко выраженную дискретность распределения микроячеек по размерам и коэффициенту формы можно объяснить только в том случае, если принять, что в процессе образования этих структур выполнялись следующие условия 1) образование микроячеек происходило из пузырь-, ков, расположенных в линию 2) микроячейки образовались из пузырьков примерно одинаковых размеров. [c.175] С другой стороны, уже отмечалось, что поперечный размер (а) микроячеек всех трех типов не превышает 0,006 мм, а их продольные раз.меры (0,0077 0,0163 и 0,0244 мм) хорошо согласуются с представлением о том, что это — двойные и тройные соединения в линию пузырьков одного диаметра (с учетом фактора вытянутости). [c.176] Остается, таким образом, объяснить, почему в готовом пенопласте ФЛ-1 (р = 200 кг/м ) размер примерно половины ячеек не превышает 0,006 мм, а другая половина приходится на микроячейки, минимальный размер которых 0,05 мм, или, что то же самое, почему в пенопласте нет первичных ячеек (т. е. ячеек, не являюшихся производными более мелких ячеек) размером от 0,006 до 0,05 мм. [c.176] В точке В при температуре 75 °С скорость подъема пены резко возрастает. Поскольку кинетика изменения объема пены сим-батна кинетике газовыделения [195], это означает, что в точке В резко увеличивается объем выделяющегося газа. Однако увеличение объема газа не связано с образованием новых пузырьков только в случае равновесного динамического газового насыщения. В данном же случае это равновесие нарушается, что видно из хода температурной кривой. Действительно, в точке В резко изменяется скорость подъема температуры, вероятнее всего из-за вклада экзотермической реакции отверждения полимера. В условиях же отсутствия динамического равновесия увеличение объема газа осуществляется не только за счет диффузии газа в уже сформировавшиеся пузырьки, но и за счет образования новых пузырьков. [c.177] Таким образом, образование микроячеек в макроструктуре пенопласта мы объясняем тем, что на определенном этапе вспенивания (зона III) создаются условия для образования новой порции газовых пузырьков, которые, расширяясь по тем же законам, что и первоначальные пузырьки, образованные в точке А, достигают за оставшееся время вспенивания (около 30 с) размеров до 0,006 мм. Отсутствие в материале ячеек размером 0,07—0,25 мм объясняется, таким образом, тем, что на участке АВ (зона II) нет условий для образования новых пузырьков. [c.177] Вернуться к основной статье