Ćwiczenie 4

otrzymywanie pianek poliuretanowych, ocena chłonności wody

1. Cel ćwiczenia:

- teoretyczny: zapoznanie się z chemia i technologią otrzymywania spienionych tworzyw sztucznych;

- praktyczny: otrzymywanie kształtek ze spienionego poliuretanu i styropianu oraz oznaczenie chłonności wody pianek poliuretanowych

2. Zagadnienia teoretyczne:

chemia poliuretanów, metody spieniania tworzyw sztucznych, wpływ budowy substratów na właściwości tworzyw komórkowych, przemysłowe metody produkcji tworzyw komórkowych.

3. Literatura:

1. Z. Wirpsza, „Poliuretany. Chemia, technologia, zastosowania”, WNT W-wa 1991;

2. T. Broniewski i in., „Metody badań i ocena własności tworzyw sztucznych”, WNT W-wa 2000;

3. pr. zb. “Polistyren”, PWT, W-wa.

4. Część doświadczalna:

1. otrzymywanie pianki poliuretanowej (sztywnej, elastycznej):

- zważyć naczynie, zgodnie ze wskazówkami prowadzącego odważyć składnik poliolowy (A) + katalizator, ostrożnie dozować wagowo izocyjanian (B), a następnie intensywnie wymieszać zawartość naczynia. Stosunki wagowe substratów zawarte w tabelach: pianki sztywne: tabela 1, pianki elastyczne: tabela 2;

- obserwować przebieg wzrostu i dojrzewania pianki, zmierzyć: czas kremowania, czas wzrostu pianki oraz czas zaniku przylepu;

- czujnikiem temperaturowym (termopara typu J lub K), umieszczonym w rosnącym bloku, mierzyć temperaturę w funkcji czasu – pomiar co 10 sekund;

- metodą grawimetryczną oznaczyć gęstość pozorną otrzymanych próbek pianki, scharakteryzować wygląd otrzymanych pianek (wielkość i regularność por, barwa).

1. otrzymywanie styropianu:

   1. spienianie wstępne:

- przygotować łaźnię wodną o temperaturze 90^oC,

- odważoną porcję granulek (40g) polistyrenu do spieniania wrzucić do łaźni i ogrzewać do zakończenia rozrostu kulek (ok. 1-2 min.),

- wyłowić spienione kulki z łaźni i pozostawić do ostygnięcia i wyrównania ciśnień, - zmierzyć rzeczywistą i nasypową gęstość uzyskanych kuleczek spienionego polistyrenu.

1. otrzymanie kształtki ze spienionego polistyrenu:

- dostarczoną przez prowadzącego formę napełnić kuleczkami spienionego wstępnie polistyrenu,

- formę zamknąć i umieścić we wrzącej łaźni wodnej na ok. 20 min,

- po upływie około 20 min. wyjąć formę z łaźni, ochłodzić w zimnej wodzie, otworzyć i wyjąć uformowaną kształtkę.

- po całkowitym ostygnięciu spienionego tworzywa oznaczyć gęstość metodą grawimetryczną wyciętych uprzednio prostopadłościennych próbek.

1. Oznaczenie chłonności wody

Zasada pomiaru polega na przechowywaniu próbek z pianki poliuretanowej całkowicie zanurzonych w wodzie o ustalonej temperaturze w określonym czasie oraz na oznaczeniu objętości wchłoniętej wody w stosunku do objętości próbki.

Zważone i zmierzone próbki o wymiarach 20x20 mm pozostawia się na 30 min w wodzie o temperaturze 90°C, a następnie zanurza na 30 min w wodzie o temperaturze pokojowej. Po wyjęciu próbek z wody należy ustawić je na 2 min na siatce drucianej w celu usunięcia nadmiaru wody z otwartych porów, następnie osuszyć wilgotnym płótnem, po czym ponownie zważyć. Chłonność obliczyć wg wzoru:

$$x = \frac{m_{1} - m_{0}}{V \bullet \rho}$$

gdzie:

m₁ – masa „mokrej próbki”, w g;

m₀ – masa „suchej próbki”, w g;

V – objętość próbki zmierzona, w cm³;

ρ – gęstość wody, w g/cm³.

5. Opracowanie wyników.

Opisać zgodny z rzeczywistością przebieg doświadczeń, podać wyniki przeprowadzonych oznaczeń, wyciągnąć wnioski z poczynionych obserwacji i oznaczeń.

6. Zasady bezpieczeństwa:

1. Wszystkie przewidziane w ćwiczeniu badania i pomiary wykonywać zgodnie z poleceniami prowadzącego.

2. Przystąpienie do wykonywania ćwiczenia wymaga zapoznania się z kartami charakterystyki substancji (patrz załączniki).

7. Załączniki:

1. Karta charakterystyki: PUREX A POLITECHNIKA;

2. Karta charakterystyki: PUREX B POLITECHNIKA;

3. Karta charakterystyki: PUREX KAT POLITECHNIKA.

Tabela 1. Pianki poliuretanowe sztywne

lp.	skład pianek	czas kremowania	czas wzrostu pianki	czas zaniku przylepu	gęstość pozorna	obserwacje
	poliol [g]	katalizator [g]	izocyjanian [g]
1	10	0,1	15
2	10	0,5	15
3	10	0,8	15
4	15	0,1	10
5	20	0,1	10
6	10	0,1	15
7	10	0,1	20

Tabela 2. Pianki poliuretanowe elastyczne

lp.	skład pianek	czas kremowania	czas wzrostu pianki	czas zaniku przylepu	gęstość pozorna	obserwacje
	poliol [g]	katalizator [g]	izocyjanian [g]
1
2
3
4
5
6
7