ЗАЩИТНОЕ ЭПОКСИДНО-ДРЕВЕСНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА
PROTECTIVE EPOXIDE-WOOD COAT FOR FOAM POLYSTYRENE

Изобретение относится к строительным материалам, изготовленным на основе эпоксидной смолы, и может быть использовано для покрытия пенополистирольных плит с целью защиты их от внешнего воздействия и увеличения срока их службы.
За аналог принималась эпоксидно-древесная композиция для покрытия древесины и ДСП (патент RU 2288929 С1, Бюл. №34, 10.12.2006. Эпоксидно-древесный композит), включающая эпоксидно-диановую смолу ЭД-20, полиэтиленполиамин в качестве аминного отвердителя, наполнители и пластификатор, при следующем содержании компонентов, мас.%:
- эпоксидная диановая смола ЭД-20
32
- полиэтиленполиамин
3,2
- пластификатор (МСЭ-1)
4,8
- резиновая крошка
40
- сосновые опилки
20
Недостатками известной композиции являются недостаточное сопротивление теплопередаче и высокая плотность.
В качестве прототипа принимались пенополистирольные плиты, изготавливаемые беспрессовым способом из суспензионного вспенивающегося полистирола с добавкой или без добавки антипирена, предназначенные для тепловой изоляции в качестве среднего слоя строительных ограждающих конструкций и промышленного оборудования (ГОСТ 15588-86. Плиты пенополистирольные. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1986. - 12 с.). Данный материал обладает низкой механической прочностью и долговечностью, нестоек к воздействию ультрафиолетового облучения.
Техническая задача изобретения - защита пенополистирольного утеплителя от ультрафиолетового облучения, увеличение статической прочности плиты, что повысит срок службы теплоизоляционного слоя; утилизация отходов деревообработки и теплоизоляционных материалов.
Поставленная техническая задача достигается тем, что пенополистирольная плита с наружной и внутренней сторон с помощью клея закрывается плитками теплоизоляционной эпоксидно-древесной композиции толщиной не менее 4…5 мм. С внутренней стороны эпоксидно-древесная композиция наносится с целью увеличения прочности конструкции и снижения деформативности.
Для изготовления эпоксидно-древесного покрытия были использованы следующие материалы: диановая эпоксидная смола ЭД-20 (ГОСТ 10587-84), полиэтиленполиамин (ТУ 2413-357-00203447-99) (ПЭПА) в качестве аминного отвердителя, древесный наполнитель (сосновые опилки) - отходы деревообработки, полимерный наполнитель - пенополистирольная крошка (размер гранул: 0,315…5 мм), полученная дроблением отходов пенополистирола различных марок, при следующем содержании компонентов, мас.%:
эпоксидная смола ЭД-20 - 37,2…43,5;
полиэтиленполиамин (10% от массы смолы) - 3,7…4,3;
древесный наполнитель - 43…52,1;
пенополистирольная крошка - 6,3…11,9.
Гранулометрический состав наполнителей определялся как остаток на ситах размером 2,5:1,25:0,63:0,315:0,14:0 мм, в % и составил соответственно для сосновых опилок: 15:7:34:31:4:9 и для пенополистирольной крошки 43:41:12:4:0:0.
Плиты эпоксидно-древесного покрытия изготавливаются методом плоского прессования частиц наполнителя, смешанных со связующим. Для снижения вязкости эпоксидную смолу ЭД-20 разогревают до 50-60°С, затем в нее вводят отвердитель. В смесь сосновых опилок и пенополистирольной крошки добавляют связующее и тщательно перемешивают. Приготовленную композицию укладывают в металлические формы и прессуют при давлении 0,108 МПа в течение суток. После извлечения из форм для ускорения процесса твердения композиции производят термообработку при температуре 80°С в течение 2 часов. Затем на поверхность пенополистирольной плиты наносится клей TITAN и накладываются плиты эпоксидно-древесного покрытия с прижимом. Далее полученные плиты выдерживаются до отверждения клея в течение 2 ч. Схема получения эпоксидно-древесной композиции и покрытия пенополистирольной плиты представлена на фиг.1, внешний вид комбинированной плиты представлен на фиг.2.
Таблица 1Физико-механические характеристики эпоксидно-древесной композиции
№ п/п
Показатель
Значение
1
Плотность, кг/м<sup>3</sup>
340…490
2
Разрушающее напряжение, МПа, при:
- сжатии (при 10% деформации)
1,25…2,52
- поперечном изгибе
1,48…2,34
3
Модуль упругости при сжатии, МПа, не менее
- в направлении прессования
14,4
- в направлении, перпендикулярном прессованию
8,0
4
Водопоглощение по массе, %, после воздействия воды в течение
- 2 часов
64,4…98,3
- 24 часов
81,8…116,8
5
Набухание по толщине, %, после воздействия воды в течение
- 2 часов
1,3…3,4
- 24 часов
1,8…4,7
6
Остаточная прочность, %, после воздействия воды в течение 24 часов
64…73
7
Теплопроводность, Вт/м·К, при 20°С
0,078…0,142
8
Коэффициент линейного термического расширения α×10<sup>-6</sup>, град<sup>-1</sup>
3,4…4,54
3
Само эпоксидно-древесное покрытие обладает низкой плотностью (350…490 кг/м), удовлетворительными теплоизоляционными и прочностными свойствами, а также водостойкостью. Теплостойкость покрытия выше, чем у пенополистирола, а следовательно, утеплитель может эксплуатироваться при более высокой температуре.
Были проведены длительные механические испытания конструкции утеплителя при разрушении поперечным изгибом в режиме заданных постоянных напряжений и температур, фиксируя время до разрушения (долговечность). Зависимости времени до разрушения (долговечности) от прочности представлены на фиг.3, а значения прочности и долговечности в таблице 2.
Таблица 2Эксплуатационные параметры теплозащитных материалов.
Показатель
Пенополистирол марки М50, покрытый эпоксидно-древесной композицией
Пенополистирол марки М50
Эпоксидно-древесная композиция
1
2
3
4
5
Диапазон температур испытания
18-40°С
40-60°С
20-60°С
8-45°С
Долговечность, τ
>100 лет
>100 лет
5 сек
69,8 ч
Прочность при поперечном изгибе при 20°С, МПа
1,55
Не менее 0,35
1,48
Сопротивление теплопередаче, R<sub>0</sub>, м<sup>2 </sup>К/Вт
2,48
2,66
0,86
Примечание:R<sub>0</sub> определено для плиты толщиной 100 мм, толщина эпоксидно-древесного покрытия 5 мм, λ=0,142 Вт/м<sup>2</sup>К.Состав эпоксидно-древесной композиции: ЭД-20:ПЭПА:Д:ППС=37,2:3,7:52,1:7.Долговечность рассчитали при Т=288 К и σ=0,3 МПа.
Снижение прочности конструкции утеплителя с ростом температуры испытания объясняется чувствительностью пенополистирола и эпоксидного связующего к температуре. По-видимому, при низких температурах основную нагрузку несет покрытие, а пенополистирол включается в работу только при прогреве выше 40°С.
Таким образом, прочность полученной конструкции повысилась по сравнению с исходным пенополистиролом в 4 раза, а прогнозируемый срок службы увеличился до 100 лет. Покрытие пенополистирольных плит эпоксидно-древесной композицией, обладающей хорошими механическими и теплотехническими свойствами, позволяет увеличить межремонтные циклы при замене разрушенного утеплителя в процессе эксплуатации здания. Результаты показывают, что данную композицию можно применять в качестве защитного покрытия для пенополистирольных плит даже при воздействии на него влажной среды.
Авторами предлагается следующий состав эпоксидно-древесной композиции для устройства защитного покрытия пенополистирольных плит, мас.%:
эпоксидная смола ЭД-20 - 40;
полиэтиленполиамин - 4;
наполнитель (сосновые опилки) - 44,8;
наполнитель (пенополистирольная крошка) - 11,2.
Предлагаемая эпоксидно-древесная композиция для устройства защитного покрытия пенополистирольных плит обладает следующими преимуществами:
- хорошими физико-техническими характеристиками;
- защищает пенополистирол от ультрафиолетового воздействия;
- увеличивает долговечность теплозащитной конструкции;
- экологической безопасностью;
- позволяет утилизировать производственные и бытовые отходы.