3.2. ВЛИЯНИЕ ЦИКЛОВ ЗАМАЧИВАНИЕ–ВЫСУШИВАНИЕ НА ПРОЧНОСТЬ, ДЕФОРМАТИВНОСТЬ, ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ, ТЕРМИЧЕСКОЕ РАСШИРЕНИЕ И ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ

Для оценки стойкости экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС^® 35 к переменному замачиванию и высушиванию проводились лабораторные испытания образцов материала (рис. 3.1), подверженных замачиванию в воде комнатной температуры в течение 8 ч с последующим высушиванием их в комнатных условиях в течение 16 ч. Количество циклов было принято следующим: 5, 10, 15, 20, 25.

В целях исследования влияния периодического увлажнения на механические свойства экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС^® 35 образцы после заданного количества циклов испытывали поперечным изгибом, сжатием и пенетрацией. При этом прочность материала на изгиб оценивали по значению предела прочности (σ, МПа); на сжатие – по величине относительных деформаций (ε, %) при постоянном напряжении, действующем в течение заданного времени; при пенетрации – по относительной глубине погружения (h, %) индентора-шарика от постоянной нагрузки в течение заданного времени. За конечный результат принималось среднее арифметическое значение указанных характеристик для серии образцов.

Графическая интерпретация результатов исследований представлена на рис. 3.7 – 3.9.

Из рисунка 3.9 видно, что периодическое увлажнение пенополистирола ПЕНОПЛЭКС^® 35 приводит к увеличению прочности при изгибе на 20% уже после 5 циклов. Увеличение прочности, по-видимому, связано с химическими превращениями, происходящими в материале. Дальнейшее увеличение числа циклов не вызывает прочностных изменений.

Исследование влияния переменного замачивания–высушивания на деформационные свойства ПЕНОПЛЭКС^® 35 выявило рост относительных деформаций при сжатии на 26% после 10-кратного замачивания (рис. 3.8).

Рис. 3.7. Влияние циклического замачивания и высушивания на прочность при поперечном изгибе образцов экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС^® 35



Рис. 3.8. Влияние циклического замачивания и высушивания на величину относительной деформации при сжатии образцов экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС^® 35



Рис. 3.9. Влияние циклического замачивания и высушивания на относительную глубину погружения индентора при пенетрации образцов экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС^® 35



Рис. 3.10. Дилатометрические кривые образцов экструзионного  пенополистирола ПЕНОПЛЭКС® 35 после заданного числа  циклов замачивания–высушивания

Подобное поведение материала можно объяснить нарушением его ячеистой структуры (нарушение сплошности стенок и замкнутости ячеек), что подтверждается другими исследователями. Увеличение же числа циклов приводит к накоплению влаги в материале, что обеспечивает снижение относительных деформаций сжатия ввиду несжимаемости воды.

Аналогичная ситуация наблюдается при деформировании пенетрацией исследуемого пенополистирола (рис. 3.9).

Для установления характера влияния циклического замачивания–высушивания на теплофизические свойства экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС^® 35 после заданного числа циклов проводились испытания образцов (рис. 3.1, б, в) по определению коэффициента линейного термического расширения (α, 1/°С) и коэффициента теплопроводности (λ, Вт/(м·К)).

Определение коэффициента линейного термического расширения производили на оптическом дилатометре. В результате были получены дилатометрические кривые, представленные на рис. 3.10.

Как видно из рисунка, периодическое увлажнение сказывается на структуре исследуемого пенополистирола. Очевидно, что циклическое замачивание повышает жесткость материала – кривые для пенополистирола, подверженного воздействиям, лежат ниже кривой для исходного материала. Это подтверждается значениями коэффициентов линейного расширения, представленными в табл. 3.3.

Изменение теплотехнических свойств пенополистирола ПЕНОПЛЭКС^® 35, подверженного переменному замачиванию–высушиванию, оценивали по коэффициенту теплопроводности, который определяли на установке ИТП МГ-4 100.

Результаты, приведенные в табл. 3.4, показывают стабильность теплопроводности исследуемого пенополистирола.

В процессе изучения влияния циклов замачивания–высушивания на физические свойства экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС^® 35 также проводились исследования водопоглощения, изменения массы и линейных размеров образцов после заданного числа циклов.

Определение водопоглощения по объему осуществляли на образцах путем замачивания их в воде на 24 ч. В результате рассчитывали среднее значение водопоглощения (%) для серии образцов.

Установлено, что с увеличением числа циклов водопоглощение пенопласта растет и после 25 цикла достигает наибольшего значения – 2,5%, что связано с нарушением замкнутости ячеек.

Взвешивание образцов ПЕНОПЛЭКС^® на электронных весах с точностью 0,01 г и замер их линейных размеров после установленного числа циклов замачивания–высушивания выявили постоянство массы и стабильность формы исследуемого материала.

В целом на основании проведенных исследований можно сделать вывод о стойкости экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС^® 35 к циклическому замачиванию и высушиванию. Теплофизические свойства и водопоглощение остаются почти неизменными, а некоторое снижение жесткости сопровождается ростом прочности при поперечном изгибе.