 |
 |
      |
Телефон +7 495-517-0761
АЛЮМОСИЛИКАТНЫЕ МИКРОСФЕРЫ В КАЧЕСТВЕ НАПОЛНИТЕЛЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Сиротинкин Н.В., Бондарева Е.А., Омельчук Ю.В.
Санкт-Петербургский Государственный технологический институт
(технический университет)
В современной практике ведущих промышленных стран наблюдается тенденция к выбору материалов, которые по своим технологическим и эксплуатационным свойствам были бы унифицированы, с одной стороны, применительно к объектам различного назначения (зданиям, трубопроводам, промышленным объектам и конструкциям), а с другой, выполняли бы комплексно различные функции (тепло-, гидро-, коррозионнозащитные, декоративные, защиты от механических повреждений).
Возникает необходимость разработки новых или модификации существующих материалов с целью повышения температурного предела эксплуатации, огнезащищенности, механической прочности, светостойкости при одновременном снижении коэффициента теплопроводности, токсичности, влагопоглощения.
Установлено, что положительную роль при решении перечисленных вопросов играют полые стеклянные микросферы в качестве наполнителей.
Полые стеклянные микросферы могут быть изготовлены из различных материалов, в том числе из натрийборсиликатных и алюмосиликатных стекол (АСМ). Преимуществом последних является естественный способ получения и, соответственно, меньшая стоимость.
Характеристики АСМ приведены в табл.1.
| Параметр | Значение |
| внешний вид | серо-белый порошок |
| теплопроводность, Вт/мК | 0,05-0,13 |
| плавучесть, вес.% | 99,3 |
| истинная плотность, г/см 3 | 0,7 |
| насыпная плотность, г/см 3 | 0,4 |
| морозоустойчивость | более 20 циклов |
| температура начала размягчения, ?С | 1400 |
| гигроскопичность, % | до 0,15 |
Атомный анализ (“Спектроскан”) показал присутствие в АСМ кроме обычных для стекла элементов примеси Fe, Cu, Mn.
В качестве полимерной основы наполненной АСМ композиции исследовались бутадиен-стирольные, стирол-акрилатные и другие латексы. При выборе связующего принималось во внимание, что прочность композиции зависит от прочности самого связующего и от адгезии полимера к наполнителю {1}. В табл.2 приведены для сравнения прочности латексных пленок, наполненных 40% АСМ связующих и усилиями расслаивания между стеклом и полимером.
| Латекс полимера | Относительное удлинение, % | Прочность плен ки в момент разрыва, МПа | Усилие расслаи вания между cтеклом и поли мером, н/м | Прочность композиции, МПа |
| Акрилатный А-70 | 1600 | 0,10 | 130 | 0,7 |
| Нитрильный БН-2 | 1600 | 0,16 | 350 | 1,2 |
| Примал Е 1950 | 3000 | 0,12 | 450 | 0,9 |
| Бутадиен-стирольный БС-65 | 230 | 2,35 | 110 | 3,5 |
| SB-278 | 500 | 3,76 | 450 | 4,0 |
Из табл.2 следует, что АСМ является активным наполнителем, увеличивающим прочность полимерного связующего независимо от его химической природы. Закономерно и то, что чем менее прочен полимер связующего, тем более эффективен наполнитель.
На основе латекса SB-278 и АСМ получен прочный теплоизоляционный материал с коэффициентом теплопроводности 0,03 Вт/мК, отличающийся высокой теплостойкостью (250?С), термостойкостью (Тн.р.= 280 ?С, Еа = 98 кДж/моль), характеризующийся как трудногорючий (прирост температуры отходящих газов от 200 до 250 ?С, потеря массы при горении 20% горение протекает в беспламенном режиме ) {2, 3, 4 }.
АСМ проявляют комплексное положительное воздействие на такие характеристики полимерных композиций, как прочность, теплостойкость, теплопроводность, горючесть.
Определенный научный интерес представляет взаимодействие поверхности наполнителя АСМ с полимерным связующим. Сила адгезии стекла к одному из акрилатных латексов (А5) составляет 350 н/м, а к полиуретану в два раза больше – 700 н/м. В свою очередь, адгезионная способность полиуретанов к различным, прежде всего, полярным полимерам хорошо известна. Вполне вероятно,что частицы наполнителя АСМ, покрытые нанопленкой полиуретана будут прочнее связаны со связующим и это положительно повлияет на физико-механические характерситики композиции.
Для проверки этого предположения была разработана технология покрытия АСМ различной дисперсности, в частности 30 мкм, 100 мкм, 200 мкм пленками полиуретана {5}. Технология позволяет получать покрытия толщиной от 10 нм и более. Как показали результаты атомно-силовой микроскопии, пленки являются сплошными, фазы стекла отсутствуют на поверхности частиц.
Покрытый наполнитель сохраняет сыпучесть, в нем отсутствуют агломераты. Модифицированный наполнитель устойчив к действию кислот и щелочей. Как и предполагалось, модифицированный АСМ является более активным наполнителем, чем исходный (табл.3).
| № | Состав пленки | Относительное удлинение Е, % | Прочность на разрыв F, МПа |
| 1 | Латекс А5 | >1600 | 0,17 |
| 2 | Латекс А5, 10% АСМ | 1300 | 0,23 |
| 3 | Латекс А5, 30% АСМ | 930 | 0,40 |
| 4 | Латекс А5, 50% АСМ | 520 | 0,53 |
| 5 | Латекс А5, 10% АСМапр. | 1490 | 0,35 |
| 6 | Латекс А5, 30% АСМапр. | 1180 | 0,54 |
| 7 | Латекс А5, 50% АСМапр. | 800 | 0,68 |
Заключение
Алюмосиликатные микросферы проявляют комплексное положительное влияние на характеристики полимерных композиций: прочность, теплостойкость, теплопроводность, горючесть.
Модификация поверхности алюмосиликатных микросфер нанопленкой полиуретана придает им устойчивость к агрессивным средам и способствует увеличению прочности полимерных композиций.
Литература
- Шур А.М. Высокомолекулярные соединения.-М.:- Высшая школа.- 1981.- 656с.
- Сиротинкин Н.В., Бондарева Е.А., Бесчастных А.Н., Успенская М.В. Безопасные трудногорючие теплоизоляционные полимерные композиционные материалы для городского хозяйства и промышленности// Жизнь и безопасность.- № 3-4.- 2006.- с.459-461.
- Бондарева Е.А., Сиротинкин Н.В., Левечева Н.Ф. Влияние связующего на свойства трудногорючего теплоизоляционного материала//Химическая промышленность.- т.83.- № 11.- 2006.- с.503-508.
- Бондарева Е.А., Сиротинкин Н.В., Левечева Н.Ф. Влияние наполнителя на свойства трудногорючего теплоизоляционного материала// Пласт.массы.- № 1.- 2007.- с.26-28.
- Токарев А.В. Технология регенерации отходов сигментированных полиуретанов. Дисс. на соиск. уч.степ.канд.техн.наук, СПбГТИ (ТУ) -2007.
Micro Ceramic Spheres Cenospheres
 |
 |
О Компании | |
Продукция | |
Промышленность | |
Образцы | |
Контакты | |
Пресс-Релизы | |
Конфиденциальность | |
Условия Использования | |