Пенопласт: от упаковки до авиастроения

Фото: НИИ полимеров

Пенопласт, или вспененная пластмасса − материал, с которым мы сталкиваемся почти ежедневно. От упаковки хрупких предметов до утепления домов, пенопласт стал незаменимым элементом в различных сферах жизни. Легкость, прочность и высокие изоляционные свойства делают его идеальным для множества отраслей. Новые характеристики последних поколений пенопластов позволяют применять эти материалы в авиа-, судо-, машиностроении и других высокотехнологичных областях.

Листовой конструкционный пенопласт под маркой «Акримид» разработал и выпускает НИИ полимеров в составе Ростеха. Эта полностью российская разработка обладает уникальным комплексом температурно-деформационных параметров, высокой устойчивостью к химическим воздействиям и уже применяется при изготовлении обшивки космических аппаратов, самолетов, обтекателей двигателей, корпусной части малой авиации, беспилотной техники и др.

Об истории появления пенопласта и его современных технологичных собратьях – читайте в нашем материале.

Пенопластовая история

Первым в мире пенопластом принято считать пенополистирол. История его открытия уходит корнями в первую половину XIX века. Немецкий фармацевт Симон в 1839 году проводил опыты со стираксом и получил вещество маслянистой природы, которое назвал стирол. А в 1866 году французский химик Бертло впервые наблюдал процесс полимеризации стирола. Однако до создания пенопласта было еще очень далеко.

Открыли пенопласт французские ученые, получившие первые образцы нового материала в 1928 году. А промышленное производство первыми освоили немцы – в 1930-х годах исследовать процесс полимеризации стирола начала компания BASF. 

Фото: Science History Institute

В 1941 году BASF разработала процесс получения пенопласта на основе полистирола. Этот процесс включал в себя добавление в полимерную массу вспенивающих агентов, таких как пентан. При нагревании полимера пентан испарялся, образуя в пластмассе множество мелких пор, что придавало материалу его характерную легкость и объемную структуру − пенопласт на 98% состоит из воздуха. Результатом стал пенополистирол, который был впервые запущен в массовое производство в 1950-х годах.

В Советском Союзе первые партии нового материала произвели в конце 1930-х годов, а уже в 1958 году у нас появилась первая марка пенополистирола для строительства – ПСБ, ее начал выпускать завод в Мытищах.

С тех пор в технологии получения этого полимерного материала произошло немало изменений. Теперь для получения пенопласта используют не только полистирол, но и многие другие полимеры.

Пенопласт захватывает мир

Пенопласт быстро стал популярным материалом благодаря своим уникальным свойствам: легкости, теплоизоляционным качествам, устойчивости к влаге и способности поглощать удары.

Одним из первых применений пенопласта была упаковка. Легкий и прочный, он обеспечивал отличную защиту хрупких товаров, таких как бытовая техника, электроника и стеклянные изделия, во время транспортировки.

С 1960-х годов пенопласт стал активно использоваться в строительстве в качестве теплоизоляционного материала. Благодаря своим отличным теплоизоляционным свойствам и устойчивости к влаге пенополистирол идеально подходил для утепления стен, крыш и фундаментов. Это позволило значительно улучшить энергоэффективность зданий, снизить расходы на отопление и кондиционирование.

С 1970-х годов начинается бум одноразовой посуды, и здесь снова пригодился легкий и хорошо держащий тепло пенопласт. Стаканчики, тарелки, контейнеры, боксы для фастфуда – для всего этого вспененный материал отлично подходил. В то же время его начали использовать в производстве плавающих устройств, таких как поплавки и буи, благодаря его способности удерживаться на воде.

К 1980-м годам пенопласта стало так много, что впервые человечество задумалось о его экологичности. Начались исследования по утилизации, появились проекты по рециклингу, то есть полезной переработке пенополистирола. Тогда же началось проникновение этого материала в высокотехнологичные отрасли, в частности в машиностроение.

Такой разный пенопласт

Пенопласт – это общее название различных вспененных полимерных материалов. Существует множество разновидностей пенопласта по составу, характеристикам, назначению. Перечислим самые известные.

Пенополиуретан, или попросту поролон − имеет высокую тепло- и звукоизоляцию, гибкий и упругий, устойчив к химическим веществам, может быть как жестким, так и гибким. Применяется в основном при производстве мебели. В полиэтиленовый пенопласт, похожий на вздутые пакеты, часто заворачивают хрупкие предметы. Полистирольный пенопласт – это тот самый всем знакомый материал, который крошится на белые воздушные гранулы. Он легкий, имеет хорошие теплоизоляционные свойства, устойчив к влаге, но легко ломается и разрушается под воздействием ультрафиолетового излучения. Такой пенопласт может быть прессованным, тогда он становится более прочным.

В машиностроении, в частности в авиастроении, судостроении, космической отрасли, применяются так называемые конструкционные пенопласты, одним из ключевых параметров которых является устойчивость к температурным воздействиям. Лидерами по теплостойкости выступают полиимидные пенопласты, например Акримид^®, разработанный НИИ полимеров в составе холдинга в отрасли химической промышленности Госкорпорации Ростех с головной организацией ОНПП «Технология» им. А.Г. Ромашина.

Акримид^® применяется в качестве легкого заполнителя при изготовлении многослойных деталей из стеклопластика и углепластика, внутренней обшивки космических летательных аппаратов, самолетов, обтекателей двигателей, корпусной части малой авиации и беспилотной техники и др. Материал используется также при производстве композитных корпусов и палубных элементов кораблей и катеров, корпусных конструкций радиолокационного оборудования.

Выпускается Акримид^® двух марок: общего назначения и повышенной теплостойкости. Конструкционный пенопласт НИИ полимеров – полностью российская разработка из отечественных материалов, не уступающая зарубежным аналогам. Его появление на рынке позволило снять зависимость от иностранных конструкционных пенопластов. Акримид^® уже поставляется десяткам предприятий страны, и спрос на него только растет.