Obecná chemická struktura polyisokyanurátu

Polyisokyanurát, také označovaný jako PIR, je termosetový plast, který se obvykle vyrábí jako pěna a používá se jako pevná tepelná izolace. Výchozí látky jsou podobné materiálům používaným v polyurethanu (PUR) s tou výjimkou, že podíl methylen difenyldiisokyanátu (MDI) je vyšší a v reakci se místo polyetherpolyolu použije polyol odvozený od polyesteru. Výsledná chemická struktura je významně odlišná, s isokyanátovými skupinami na MDI trimerizací za vzniku isokyanurátových skupin, které polyoly spojují, čímž se získá složitá polymerní struktura.

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 a vytvářet tuhou, kruhovou molekulu, což je reaktivní meziprodukt (triisokyanát isokyanurátová sloučenina). Zbývající MDI a triisokyanát reagují s polyolem za vzniku komplexního poly (urethan-isokyanurátového) polymeru (tedy použití zkratky PUI jako alternativy k PIR), která je napěněna v přítomnosti vhodného nadouvadla. Tento isokyanurátový polymer má relativně silnou molekulární strukturu, protože kombinace silných chemických vazeb, kruhové struktury isokyanurátu a vysoké hustoty zesítění, z nichž každý přispívá k vyšší tuhosti, než je tomu u srovnatelných polyurethanů. Vyšší pevnost vazby také znamená, že je obtížnější je rozbít, a v důsledku toho je PIR pěna chemicky a tepelně stabilnější: uvádí se, že rozklad izokyanurátových vazeb začíná nad 200 °C, ve srovnání s urethanem při 100 až 110 °C.

PIR má obvykle poměr MDI / polyol, také nazývaný jeho index (založený na stechiometrii isokyanátu / polyolu za účelem výroby samotného urethanu), vyšší než 180. Při srovnání se indexy PUR obvykle pohybují kolem 100. Když index zvyšuje tuhost materiálu, zvyšuje se také křehkost, ačkoli korelace není lineární. V závislosti na aplikaci produktu může být žádoucí větší tuhost, chemická a / nebo tepelná stabilita. Výrobci PIR jako takové mohou nabídnout více produktů se stejnými hustotami, ale rozdílnými indexy ve snaze dosáhnout optimálního výkonu při konečném použití.

Použití a využití panelů z polyisokyanurátů a izolačních desek

Prefabrikované sendvičové panely PIR jsou vyráběny z korozivzdorných obkladů z vlnité oceli, které jsou spojeny s jádrem z PIR pěny a používají se značně jako izolace střechy i vertikální stěny (např. pro skladování, továrny, kancelářské budovy atd.). PIR se obvykle vyrábí jako pěna a používá se jako pevná tepelná izolace. Jeho tepelná vodivost má typickou hodnotu 0,16 BTU · in / (hr · ft² · °F) (0,023 W / (m · K)) v závislosti na poměru obvod / plocha. PIR pěnové panely laminované čistě reliéfní hliníkovou fólií se používají k výrobě předizolovaného potrubí, které se používá pro systémy vytápění, větrání a klimatizace. Další typická použití pro PIR pěny zahrnují průmyslové a komerční izolace potrubí a řezbářská / obráběcí média (konkurují expandovaným polystyrenovým a tuhým polyuretanovým pěnám).

Účinnost izolace pláště budovy může být ohrožena mezerami vyplývajícími ze smrštění jednotlivých panelů. Výrobní kritéria vyžadují, aby smrštění bylo omezeno na méně než 1 % (dříve 2 %). I když je smrštění omezeno na podstatně méně než tato mez, výsledné mezery kolem obvodu každého panelu mohou snížit izolační účinnost, zejména pokud se předpokládá, že panely poskytují bariéru proti vniknutí páry / infiltrace. Více vrstev s odstupňovanými klouby nebo pero - drážka systém tyto problémy výrazně snižují. Polyisokyanuráty isoforon diisokyanátu se také používají při přípravě polyuretanových povlaků na bázi akrylových polyolů a polyetherpolyolů.

Použití polyisokyanurátových (PIR) materiálů může přímo přispět ke strategiím pro úsporu energie a zmírnění účinků globálního oteplování a zároveň snížit závislost na zahraničních energetických zdrojích. Dnešní polyizolační izolace používá nadouvadlo třetí generace, bez obsahu ozónu, které má také zanedbatelný potenciál globálního oteplování (GWP). Tato funkce splňuje mnoho specifikací, které nyní vyžadují izolaci bez obsahu fluorovaných uhlovodíků (CFC) a bez obsahu fluoruhlovodíků (HCFC). Tyto vlastnosti jsou důležité, protože dopad změny klimatu je studován jako celosvětový environmentální problém. Americká agentura pro ochranu životního prostředí ocenila průmysl polyiso za jeho změnu v nadouvadel a výsledný pozitivní dopad na životní prostředí. PIR pěna je vysoce účinným materiálem, pokud jde o snižování nákladů na energii a zároveň napomáhá směřování k udržitelnější budoucnosti. PIR pěnu lze rovněž snadno recyklovat. Po rozdrcení na drobné částečky ji lze opakovaně použít jako plnohodnotné odpadní plnidlo a opět použít pro výrobu izolace. Rovněž po vystavení tlaku a teplu lze tento materiál recyklovat na granule a využít například k výrobě koberců, plastových dílů a pneumatik. I tímto způsobem přispívá PIR pěna ke snižování spotřeby fosilních paliv. Při likvidaci na skládkách produkty na bázi polyurethanu obvykle nevykazují žádné nepříznivé účinky na procesy skládkování, jako je degradace nebo vyluhování nežádoucích materiálů.

Zdravotní rizika

Izolace PIR může být při výrobě mechanicky dráždivá pro kůži, oči a horní dýchací systém (například prach). Ve studiích nebyla zjištěna žádná statisticky významná zvýšená rizika onemocnění dýchacích cest.

Požární zkouška desky PIR

PIR je občas označován jako retardér hoření nebo obsahuje retardéry hoření, ale ty popisují výsledky „zkoušek v malém měřítku“ a „neodrážejí všechna nebezpečí za skutečných podmínek požáru", rozsah nebezpečí z požáru zahrnuje nejen odolnost vůči ohni, ale rozsah toxických vedlejších produktů z různých scénářů požáru.

I přes tuto izolaci PIR se obecně považuje za odolnější vůči požáru než izolace PUR.

Obecná chemická struktura polyisokyanurátu ukazující isokyanátovou skupinu. Polyoly jsou zkráceny na R-skupiny.