Полиизоцианурат

Полиизоцианурат ( / ˌ p ɒ l ɪ ˌ aɪ s oʊ s aɪ ˈ æ nj ʊər eɪ t / ), также называемый PIR , полиолом или ISO , представляет собой термореактивный пластик. ^{[ 1 ]} обычно производится в виде пены и используется в качестве жесткой теплоизоляции . Исходные материалы аналогичны тем, которые используются в полиуретане (PUR), за исключением того, что доля метилендифенилдиизоцианата (MDI) выше и в реакции используется полиол, полученный из сложного полиэфира, вместо полиэфирного полиола . Получающаяся в результате химическая структура значительно отличается: изоцианатные группы в MDI тримеризуются с образованием изоциануратных групп, которые полиолы связывают вместе, образуя сложную полимерную структуру. ^{[ 2 ]}

Производство

Реакция (МДИ) и полиола протекает при более высоких температурах по сравнению с температурой реакции производства ПУ. При таких повышенных температурах и в присутствии специфических катализаторов MDI сначала вступает в реакцию сам с собой, образуя жесткую кольцевую молекулу, которая является реакционноспособным промежуточным соединением (триизоцианат-изоциануратное соединение). Оставшийся MDI и триизоцианат реагируют с полиолом с образованием сложного поли(уретан-изоциануратного) полимера (отсюда и использование аббревиатуры PUI в качестве альтернативы PIR), который вспенивается в присутствии подходящего пенообразователя. Этот изоциануратный полимер имеет относительно прочную молекулярную структуру благодаря сочетанию прочных химических связей , кольцевой структуры изоцианурата и высокой плотности поперечных связей, каждая из которых способствует большей жесткости, чем у сопоставимых полиуретанов. Более высокая прочность связи также означает, что их труднее разорвать, и в результате пена PIR химически и термически более стабильна: 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 (основанным на стехиометрии изоцианата/полиола для производства только уретана), выше 180. Для сравнения, индексы PUR обычно составляют около 100. Поскольку индекс увеличивает жесткость материала, хрупкость также увеличивается. хотя корреляция не линейная. В зависимости от применения продукта большая жесткость, химическая и/или термическая стабильность может быть желательна . Таким образом, производители PIR могут предлагать несколько продуктов с одинаковой плотностью, но с разными индексами, пытаясь достичь оптимальных характеристик конечного использования.

Использование

PIR обычно производится в виде пены и используется в качестве жесткой теплоизоляции. Его теплопроводность имеет типичное значение 0,023 Вт/(м·К) (0,16 БТЕ·дюйм/(час·фут). ²·°F)) в зависимости от соотношения периметр:площадь. ^{[ 3 ]} Панели из пеноматериала PIR, ламинированные чистой тисненой алюминиевой фольгой, используются для изготовления предварительно изолированных воздуховодов, используемых в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Сборные сэндвич-панели PIR производятся с защищенной от коррозии гофрированной стальной облицовкой, прикрепленной к сердцевине из пенопласта PIR, и широко используются в качестве изоляции кровли и вертикальных стен (например, складов, заводов, офисных зданий и т. д.). Другие типичные области применения пенопласта PIR включают промышленную и коммерческую изоляцию труб, а также средства для резьбы и механической обработки (конкурируя с пенополистиролом и жесткими пенополиуретанами).

Эффективность изоляции ограждающей конструкции может быть снижена из-за зазоров, возникающих в результате усадки отдельных панелей. Производственные критерии требуют, чтобы усадка была ограничена менее чем 1%. ^{[ нужна ссылка ]} (ранее 2% ^{[ нужна ссылка ]}). ^{[ 4 ]} Даже если усадка существенно меньше этого предела, образующиеся зазоры по периметру каждой панели могут снизить эффективность изоляции, особенно если предполагается, что панели обеспечивают барьер для пара/инфильтрации. Многослойные соединения со смещенными стыками, притертые или шпунтованные соединения значительно уменьшают эти проблемы. Полиизоцианураты изофорондиизоцианата также используются при приготовлении полиуретановых покрытий на основе акриловых полиолов. ^{[ 5 ]} и полиэфирполиолы. ^{[ 6 ]}

Опасности для здоровья

PIR-изоляция может стать механическим раздражителем кожи, глаз и верхних дыхательных путей во время изготовления (например, пыль). ^{[ 7 ]} Статистически значимого увеличения риска респираторных заболеваний в исследованиях не обнаружено. ^{[ 8 ]}^{[ нужен лучший источник ]}

Пожарный риск

Испытание на огнестойкость PIR-панели

Иногда утверждается, что PIR является огнезащитным или содержит антипирены, но они описывают результаты «небольших испытаний» и «не отражают [все] опасности в реальных условиях пожара»; ^{[ 9 ]}^{[ нужен лучший источник ]} Степень опасности пожара включает не только устойчивость к огню, но и количество токсичных побочных продуктов от различных сценариев пожара.

В ходе исследования пожарной токсичности изоляционных материалов, проведенного в 2011 году в Центре пожарной безопасности и пожарной безопасности при Университете Центрального Ланкашира, были изучены PIR и другие широко используемые материалы в более реалистичных и разнообразных условиях, представляющих более широкий диапазон пожарной опасности, и было отмечено, что наиболее гибель людей в результате пожара произошла в результате вдыхания токсичных продуктов. В исследовании оценивалась степень выброса токсичных продуктов с учетом токсичности, профилей времени высвобождения и летальности высвободившихся доз при горящих, непламенных и плохо вентилируемых пожарах, и был сделан вывод, что PIR обычно выделяет значительно более высокий уровень токсичных продуктов, чем другие исследованные изоляционные материалы (PIR > PUR > EPS > PHF; также изучались стеклянная и каменная вата). ^{[ 10 ]} В частности, цианистый водород признан существенным фактором пожарной токсичности пен PIR (и PUR). ^{[ 11 ]}

Изоляционная плита PIR (обозначается как продукция FR4000 и FR5000 компании Celotex, компании Saint-Gobain ) ^{[ 12 ]} предлагалось использовать снаружи при реконструкции башни Гренфелл в Лондоне с вертикальными и горизонтальными прогонами толщиной 100 мм и 150 мм соответственно; ^{[ 13 ]} впоследствии «ипсвичская фирма Celotex подтвердила, что предоставила изоляционные материалы для ремонта». ^{[ 14 ]} 14 июня 2017 года многоквартирный дом за 15 минут был охвачен пламенем от четвертого до верхнего 24 этажа. Общественное расследование пожара показало, что облицовочный материал Celotex был одной из основных причин быстрого распространения огня, поскольку он был гораздо более легковоспламеняющимся, чем разрешено строительными нормами. Компания Celotex обманула регулирующие органы относительно огнестойкости облицовки, тайно добавив огнезащитные материалы в облицовочные панели, которые использовались во время испытаний на безопасность. ^{[ 15 ]}

Ссылки

^ Building Science Corporation (январь 2007 г.). «Руководство по изоляционной обшивке» (PDF) . п. 6.
^ Мерильяс Б., Мартин-де Леон Х., Виллафанье Ф., Родригес-Перес Ма (апрель 2022 г.). «Оптические свойства полиизоцианурат-полиуретановых аэрогелей: исследование механизмов рассеяния» . Наноматериалы . 12 (9): 1522. дои : 10.3390/nano12091522 . ПМЦ 9100237 . ПМИД 35564231 .
^ Спецификация Celotex GA4000 PIR
^ Риахинежад М., Холлман М., Массон Дж.Ф. (07.07.2021). «Критический обзор полимерных материалов для строительных ограждающих конструкций: прогноз деградации, долговечности и срока службы» . Здания . 11 (7): 299. doi : 10.3390/building11070299 . ISSN 2075-5309 .
^ Гите В.В., Махуликар П.П., Хундивале Г.Д. (август 2010 г.). «Получение и свойства полиуретановых покрытий на основе акриловых полиолов и тримера изофорондиизоцианата». Прогресс в области органических покрытий . 68 (4): 307–312. doi : 10.1016/j.porgcoat.2010.03.008 .
^ Гите В.В., Махуликар П.П., Хундивале Д.Г., Капади У. (2004). «Полиуретановые покрытия с использованием тримера изофорондиизоцианата» (PDF) . Журнал научных и промышленных исследований . 64 : 348–354.
^ Райнерте С., Юркьяне В., Кабулис У., Виксна А. (сентябрь 2021 г.). «Идентификация и оценка опасных пиролизатов в дыме жесткой полиуретан-полиизоциануратной пены на биологической основе» . Полимеры . 13 (19): 3205. doi : 10.3390/polym13193205 . ПМЦ 8512043 . ПМИД 34641023 .
^ «База данных товаров для дома» . hpd.nlm.nih.gov . Архивировано из оригинала 13 июня 2007 г.
^ «Техническое описание жесткого пенопласта PIR/PUR, полиуретана и полиизоцианурата» (PDF) . Темати.com . Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 года.
^ Оценка пожарной токсичности строительных изоляционных материалов - Stec & Hull, 2011 ; сообщается в Energy and Buildings jnl, 43 (2-3), стр. 498-506 (2011); doi:10.1016/j.enbuild.2010.10.015
^ Маккенна СТ, Халл ТР (21 апреля 2016 г.). «Пожарная токсичность пенополиуретанов» (PDF) . Обзоры пожарной науки . 5 (1): 3. дои : 10.1186/s40038-016-0012-3 . ISSN 2193-0414 . S2CID 20589341 .
^ «Различие между изоляционными плитами Celotex PIR» . Строительная изоляция . Проверено 28 сентября 2022 г.
^ ТОО «Макс Фордхэм» (17 августа 2012 г.). «Заявление об устойчивом развитии и энергетике. Реконструкция башни Гренфелл» (PDF) . п. 6. Celotex утверждает, что FR5000 имеет «пожарные характеристики класса 0 по всему изделию в соответствии с BS 476», его «распространение огня [является] Соответствует» согласно BS 476 Часть 6, и что его «распространение пламени по поверхности [является] Классом 1» относительно BS 476, часть 7 ( https://www.celotex.co.uk/products/fr5000 — ссылка на паспорт продукта в формате PDF, август). 2016, стр. 1 и 2).
^ The Guardian (15 июня 2017 г.). «Эксперты предостерегли правительство от использования облицовочного материала на Гренфелле» . TheGuardian.com .
^ «Изоляция Grenfell испытана с использованием дополнительных огнестойких материалов, говорится в отчете эксперта» . Внутри жилья . Проверено 28 сентября 2022 г.

Внешние ссылки

Ассоциация производителей полиизоциануратной изоляции
Экономия энергии при использовании полиизоциануратной изоляции, Центр полиуретановой промышленности.
Ресурсы непрерывной изоляции для нескольких типов сплошной изоляции из жесткого пенопласта

[1] Building Science Corporation (январь 2007 г.). «Руководство по изоляционной обшивке» (PDF) . п. 6.

[2] Мерильяс Б., Мартин-де Леон Х., Виллафанье Ф., Родригес-Перес Ма (апрель 2022 г.). «Оптические свойства полиизоцианурат-полиуретановых аэрогелей: исследование механизмов рассеяния» . Наноматериалы . 12 (9): 1522. дои : 10.3390/nano12091522 . ПМЦ 9100237 . ПМИД 35564231 .

[3] Спецификация Celotex GA4000 PIR

[4] Риахинежад М., Холлман М., Массон Дж.Ф. (07.07.2021). «Критический обзор полимерных материалов для строительных ограждающих конструкций: прогноз деградации, долговечности и срока службы» . Здания . 11 (7): 299. doi : 10.3390/building11070299 . ISSN 2075-5309 .

[5] Гите В.В., Махуликар П.П., Хундивале Г.Д. (август 2010 г.). «Получение и свойства полиуретановых покрытий на основе акриловых полиолов и тримера изофорондиизоцианата». Прогресс в области органических покрытий . 68 (4): 307–312. doi : 10.1016/j.porgcoat.2010.03.008 .

[6] Гите В.В., Махуликар П.П., Хундивале Д.Г., Капади У. (2004). «Полиуретановые покрытия с использованием тримера изофорондиизоцианата» (PDF) . Журнал научных и промышленных исследований . 64 : 348–354.

[7] Райнерте С., Юркьяне В., Кабулис У., Виксна А. (сентябрь 2021 г.). «Идентификация и оценка опасных пиролизатов в дыме жесткой полиуретан-полиизоциануратной пены на биологической основе» . Полимеры . 13 (19): 3205. doi : 10.3390/polym13193205 . ПМЦ 8512043 . ПМИД 34641023 .

[8] «База данных товаров для дома» . hpd.nlm.nih.gov . Архивировано из оригинала 13 июня 2007 г.

[9] «Техническое описание жесткого пенопласта PIR/PUR, полиуретана и полиизоцианурата» (PDF) . Темати.com . Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 года.

[10] Оценка пожарной токсичности строительных изоляционных материалов - Stec & Hull, 2011 ; сообщается в Energy and Buildings jnl, 43 (2-3), стр. 498-506 (2011); doi:10.1016/j.enbuild.2010.10.015

[11] Маккенна СТ, Халл ТР (21 апреля 2016 г.). «Пожарная токсичность пенополиуретанов» (PDF) . Обзоры пожарной науки . 5 (1): 3. дои : 10.1186/s40038-016-0012-3 . ISSN 2193-0414 . S2CID 20589341 .

[12] «Различие между изоляционными плитами Celotex PIR» . Строительная изоляция . Проверено 28 сентября 2022 г.

[13] ТОО «Макс Фордхэм» (17 августа 2012 г.). «Заявление об устойчивом развитии и энергетике. Реконструкция башни Гренфелл» (PDF) . п. 6. Celotex утверждает, что FR5000 имеет «пожарные характеристики класса 0 по всему изделию в соответствии с BS 476», его «распространение огня [является] Соответствует» согласно BS 476 Часть 6, и что его «распространение пламени по поверхности [является] Классом 1» относительно BS 476, часть 7 ( https://www.celotex.co.uk/products/fr5000 — ссылка на паспорт продукта в формате PDF, август). 2016, стр. 1 и 2).

[14] The Guardian (15 июня 2017 г.). «Эксперты предостерегли правительство от использования облицовочного материала на Гренфелле» . TheGuardian.com .

[15] «Изоляция Grenfell испытана с использованием дополнительных огнестойких материалов, говорится в отчете эксперта» . Внутри жилья . Проверено 28 сентября 2022 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]