Пенопласты, вспененные пластмассы, газонаполненные полимеры

Пенопласты – газонаполненные полимеры, представляющие каркас из ячеек полимера, заполненных газом. Тип газа зависит от способа вспенивания полимера. Газ составляет 90-98% объема пенопластов.
Ячейки каркаса могут быть как замкнутыми, так и открытыми. Соответственно, вспененные пластмассы разделяют на 3 группы:

• с замкнутыми ячейками – называют просто «пенопластами», иногда с уточнением – «замкнутоячеистые пенопласты»;
• с полностью открытыми сообщающимися ячейками, составляющими полимерную сетку – «поропласты» или «сетчатые пенопласты»;
• промежуточный вариант с преобладанием тупиковых капилляров-пор – «открытопористые пенопласты».

Пенопласты получены из большинства известных полимеров. Открытость или закрытость ячеек зависит не столько от типа полимера, сколько от технологии вспенивания или от последующей обработки.
Вспенивание может применяться как к расплаву готового полимера (термопласта), так и к исходным олигомерам с последующей полимеризацией. Полимер в готовом пенопласте может быть как термопластом (в т.ч. термоэластопластом), так и реактопластом (в т.ч. эластомером). Независимо от этого, формовка пенопласта в большинстве случаев происходит непосредственно при вспенивании. После фиксации (стабилизации) пенопласта для формовки при необходимости применяют, как правило, только механическую обработку – резку, распиловку и пр.

По умолчанию под пенопластом понимают вспененный полистирол. Однако в промышленный ассортимент пенопластов входят также вспененные полиуретан (как жесткий, так и эластичный), ПВХ, ПЭ, ПП, полиамиды, поликарбонат и многие другие полимеры, в т.ч. синтетические каучуки (пористая резина). Причем первым в истории был получен пенопласт вовсе не из полистирола, а из эбонита.

• Исходные олигомеры или расплав термопласта смешивается с легкокипящими твердыми или жидкими порообразователями. При снижении давления и/или повышении температуры порообразователи начинают интенсивно испаряться.
• Исходные олигомеры или расплав термопласта под давлением насыщают газами, обычно углекислым газом или азотом. При снижении давления и/или повышении температуры газы начинают интенсивно испаряться вследствие снижения растворимости.
• Жидкая фаза олигомера или термопласта может насыщаться непосредственно воздухом методом интенсивного взбалтывания-перемешивания или пневматического продавливания через набор сеток.
• Самый технологически универсальный способ вспенивания – химический, когда твердые порообразователи начинают разлагаться в составе смеси вследствие нагрева или реакции с каким-либо ингредиентом смеси.

Очень важно уравновесить скорость вспенивания (заполнения формы), и фиксации полимера. При преждевременной фиксации пенопласт может не успеть заполнить форму; кроме того, в изделии возникают внутренние напряжения, которые могут привести к растрескиванию (в случае жесткого полимера) или деформации (в случае эластичного полимера). При запоздалой фиксации пена может дать усадку.

Пенопласты – отличные термоизоляторы.
Пенопласты отличаются также хорошими звукопоглощающими свойствами. Звукопоглощение возрастает с увеличением количества открытых пор, однако при этом увеличивается также и водопоглощение.

Жесткие пенопласты используют преимущественно в виде теплоизоляторов в домах, поездах, холодильниках и пр., в форме декоративной строительной отделки, упаковки для хрупких предметов и т.д. Кроме того, жесткие пенопласты с возможностью напыления и с добавками ПАВ используют в виде монтажных пен, которые плотно заполняют щели, выполняя функции герметизатора, утеплителя, звукоизолятора, клея и конструкционного материала одновременно.
Мягкие эластичные пенопласты – в виде внутренних элементов мягкой мебели, сидений в транспорте и пр., в виде термоизоляционных листов и трубок, а также в качестве профильных уплотнений для дверей автомобилей, окон и пр.
Поропласты также часто используют в виде фильтров.

Возможность сварки пенопластов целиком зависит от того, является ли вспененный полимер термопластом. Однако при сварке вспененных термопластов всегда остается опасность просадки материала во время нагрева.
Большинство вспененных полимеров (кроме ПЭ и ПП) отлично или удовлетворительно склеиваются. Клей не должен содержать растворителей данного полимера, иначе обязательно приведет к просадке пенопласта при смачивании поверхности.