Polyisokyanurát - Polyisocyanurate

Zobecněná chemická struktura polyisokyanurátu ukazující isokyanátovou skupinu. Polyoly jsou zkráceny jako R-skupiny .

Polyisokyanurát , také označovaný jako PIR , polyiso nebo ISO , je termosetový plast typicky vyráběný jako pěna a používaný jako tuhá tepelná izolace. Výchozí materiály jsou podobné těm, které používají v polyuretanu (PUR), s výjimkou, že se podíl methylendifenyldiisokyanátu diisokyanátu (MDI) je vyšší a polyester odvodil polyol se používá v reakci namísto polyether- polyolu . Výsledná chemická struktura je výrazně odlišná, přičemž isokyanátové skupiny na MDI trimerizují za vzniku isokyanurátových skupin, které polyoly spojují dohromady, čímž vzniká složitá polymerní struktura.

Výrobní

Reakce (MDI) a polyolu probíhá při vyšších teplotách ve srovnání s reakční teplotou pro výrobu PUR. Při těchto zvýšených teplotách a v přítomnosti specifických katalyzátorů bude MDI nejprve reagovat sám se sebou za vzniku tuhé kruhové molekuly, což je reaktivní meziprodukt (triisokyanát-isokyanurátová sloučenina). Zbývající MDI a triisokyanát reagují s polyolem za vzniku komplexního poly (uretan-isokyanurátového) polymeru (proto se používá zkratka PUI jako alternativa k PIR), který je napěněn v přítomnosti vhodného nadouvadla. Tento polymer isokyanurátu má relativně silnou molekulární strukturu díky kombinaci silných chemických vazeb, kruhové struktuře isokyanurátu a vysoké hustotě zesíťování, přičemž každý přispívá k větší tuhosti, než je tomu u srovnatelných polyuretanů. Větší pevnost spoje také znamená, že je obtížnější je rozbít, a v důsledku toho je PIR pěna chemicky a tepelně stabilnější: rozpad izokyanurátových vazeb údajně začíná nad 200 ° C, ve srovnání s uretanem při 100 až 110 ° C.

PIR má typicky poměr MDI/polyol, také nazývaný jeho index (na základě stechiometrie isokyanát/polyol pro výrobu samotného uretanu), vyšší než 180. Pro srovnání indexy PUR jsou obvykle kolem 100. Jak index zvyšuje tuhost materiálu, křehkost se také zvyšuje, i když korelace není lineární. V závislosti na aplikaci produktu může být žádoucí větší tuhost, chemická a/nebo tepelná stabilita. Jako takový mohou výrobci PIR nabídnout více produktů se stejnou hustotou, ale různými indexy ve snaze dosáhnout optimálního výkonu při konečném použití.

Využití

Polyizokyanurátové izolační desky

PIR se obvykle vyrábí jako pěna a používá se jako tuhá tepelná izolace. Jeho tepelná vodivost má typickou hodnotu 0,16 BTU · in/(hr · ft 2 · ° F) (0,023 W/(m · K)) v závislosti na poměru obvod: plocha. Panely z PIR pěny laminované čistě raženou hliníkovou fólií se používají k výrobě předizolovaného potrubí, které se používá pro topné, ventilační a klimatizační systémy. Prefabrikované sendvičové panely PIR jsou vyráběny s korozivzdornými obklady z vlnité oceli spojenými s jádrem z PIR pěny a široce používané jako izolace střech a svislých stěn (např. Pro skladování, továrny, kancelářské budovy atd.). Mezi další typická použití PIR pěn patří průmyslová a komerční izolace potrubí a řezbářská/obráběcí média (konkurující pěnovému polystyrenu a tuhým polyuretanovým pěnám).

Účinnost izolace obvodového pláště budovy může být narušena mezerami způsobenými smršťováním jednotlivých panelů. Kritéria výroby vyžadují, aby bylo smrštění omezeno na méně než 1% (dříve 2%). I když je smrštění omezeno na podstatně menší než tento limit, výsledné mezery po obvodu každého panelu mohou snížit účinnost izolace, zvláště pokud se předpokládá, že panely poskytují parotěsnou/infiltrační bariéru. Vícenásobné vrstvy s rozloženými spoji, lodní přesahy nebo spoje pero -drážka tyto problémy výrazně omezují. Polyisokyanuráty izoforondiisokyanátu se také používají při přípravě polyuretanových povlaků na bázi akrylových polyolů a polyetherpolyolů.

Zdravotní rizika

Izolace PIR může při výrobě mechanicky dráždit kůži, oči a horní cesty dýchací (například prach). Ve studiích nebylo zjištěno žádné statisticky významné zvýšené riziko respiračních onemocnění.

Riziko požáru

Požární zkouška desky PIR

Občas se uvádí, že PIR je zpomalovač hoření nebo obsahuje zpomalovače hoření, ale tyto popisují výsledky „zkoušek v malém měřítku“ a „neodrážejí [všechna] nebezpečí za skutečných podmínek hoření“; rozsah nebezpečí požáru zahrnuje nejen odolnost vůči ohni, ale také rozsah toxických vedlejších produktů z různých scénářů požáru.

Studie požární toxicity izolačních materiálů z roku 2011 na Centru pro požární a hazardní vědu University of Central Lancashire studovala PIR a další běžně používané materiály za realističtějších a rozsáhlejších podmínek představujících širší škálu nebezpečí požáru, přičemž pozoroval, že většina úmrtí v důsledku požáru v důsledku vdechnutí toxických produktů. Studie hodnotila stupeň uvolňování toxických produktů, zkoumala toxicitu, profily časového uvolňování a smrtelnost uvolňovaných dávek v rozsahu hořících, nehořících a špatně větraných požárů a dospěla k závěru, že PIR obecně uvolňuje značně vyšší úroveň toxických produktů než ostatní studované izolační materiály (PIR> PUR> EPS> PHF; studovala se také skelná a kamenná vlna). Zejména, kyanovodík je uznávána jako významný příspěvek k požáru toxicitě PIR (a PUR) pěny.

Izolační deska PIR (uváděná jako výrobek FR5000 společnosti Celotex , společnosti Saint-Gobain ) byla navržena pro použití externě při rekonstrukci budovy Grenfell Tower v Londýně se svislými a vodorovnými výběhy o tloušťce 100 mm a 150 mm; následně „Ipswichská firma Celotex potvrdila, že poskytla izolační materiály pro renovaci“. Dne 14. června 2017 byl panelák během 15 minut obklopen plameny ze čtvrtého patra do nejvyššího 24. patra. Veřejné šetření ohně zjistilo, že obkladový materiál Celotex byl jednou z hlavních příčin rychlého šíření požáru, protože byly mnohem hořlavější, než povolují stavební předpisy. Celotex podvedl regulátory ohledně požární odolnosti obložení tím, že tajně přidával materiály zpomalující hoření do obkladových panelů, které byly použity během testování bezpečnosti.

Reference

externí odkazy