RU2574241C1

RU2574241C1 - Состав для изготовления низкоплотного материала для защиты приборов от механических воздействий

Info

Publication number: RU2574241C1
Application number: RU2014125291/05A
Authority: RU
Inventors: Михаил Сергеевич Червяков; Сергей Александрович Федотов
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2016-02-10

Abstract

Изобретение относится к области полимерных материалов, в частности к получению низкоплотного пеноматериала, который используется для фиксации составных элементов приборов и для защиты их от механических воздействий. Состав для изготовления низкоплотного материала для защиты приборов от механических воздействий на основе полых микросфер содержит, об.%: полые стеклянные или перлитовые микросферы с насыпной плотностью 0,03-0,06 г/см³58-75, терморасширяющиеся полимерные микросферы на основе сополимера полиакрилонитрила и полиметакрилонитрила или сополимера винилиденхлорида и акрилонитрила с температурой вспенивания от 70 до 120⁰С и насыпной плотностью 0,47 г/см³ 12-50, и предварительно расширенные терморасширяющиеся полимерные микросферы на основе сополимера полиакрилонитрила и полиметакрилонитрила с температурой вспенивания от 120 до 180°С с насыпной плотностью 0,03 г/см³ 10-30. Технический результат - снижение плотности получаемого материала вплоть до 0,05 г/см³. 1 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относится к области полимерных материалов, в частности к получению низкоплотного пеноматериала, который используется для фиксации составных элементов приборов и для защиты их от механических воздействий.

Известна шихта для изготовления низкоплотного материала (патент РФ №2213071, МПК С04В 28/34, 2003 г. ). Шихта имеет следующий состав, мас. %:

Полые микросферы	50-80
Электрокорунд	10-25
Фосфатное связующее	10-25

Недостатками аналога являются высокая плотность получаемого материала не менее 0,25 г/см³ и достаточно высокая температура формирования материала (250-300°C).

Известна шихта для изготовления низкоплотного материала для защиты приборов от механических воздействий на основе полых микросфер, содержащая терморасширяющиеся полимерные микросферы, содержащие вспенивающий реагент и имеющие начальную температуру размягчения 75-116°C и максимальную температуру размягчения до 200°C, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

полые микросферы	50-90
указанные терморасширяющиеся полимерные	10-50
микросферы

Патент РФ №2394851, МПК С04В 28/34, 2010 г., прототип.

Недостатком прототипа является высокая плотность получаемого материала не менее 0,1 г/см³.

Технический результат - снижение плотности получаемого материала (до 0,05 г\см³).

Технический результат достигается тем, что в состав для изготовления низкоплотного материала для защиты приборов от механических воздействий на основе полых стеклянных или перлитовых микросфер с насыпной плотностью 0,03-0,06 г/см³ и терморасширяющихся полимерных микросфер на основе сополимера полиакрилонитрила и полиметакрилонитрила или сополимера винилиденхлорида и акрилонитрила с температурой вспенивания от 70 до 120°C и насыпной плотностью 0,47 г/см³, содержащих вспенивающий реагент изобутан или изопентан соответственно, при следующем соотношении компонентов, об. %: полые стеклянные или перлитовые микросферы с насыпной плотностью 0,03-0,06 г/см³ 50-85, терморасширяющиеся полимерные микросферы с температурой вспенивания от 70 до 120°C с насыпной плотностью 0,47 г/см³ 15-50, дополнительно введены терморасширяющиеся полимерные микросферы на основе сополимера полиакрилонитрила и полиметакрилонитрила с температурой вспенивания от 120 до 180°C и насыпной плотностью 0,03 г/см³, содержащие вспенивающий реагент изопентан, при следующем соотношении компонентов, об.%:

полые стеклянные или перлитовые микросферы
с насыпной плотностью 0,03-0,06 г/см³	58-75
терморасширяющиеся полимерные микросферы с
температурой вспенивания от 70 до 120°C
с насыпной плотностью 0,47 г/см³	12-15
терморасширяющиеся полимерные микросферы с
температурой вспенивания от 120 до 180°C
с насыпной плотностью 0,03 г/см³	10-30

В составе материала используются полые микросферы из вулканического стекла или микросферы зол-уноса электростанций насыпной плотностью 0,03-0,06 г/см³, терморасширяющиеся полимерные микросферы с температурой расширения от 70 до 120°C насыпной плотностью 0,47 г/см³ и терморасширяющиеся полимерные микросферы с температурой расширения от 120 до 180°C с насыпной плотностью 0,03 г/см³, терморасширяющиеся полимерные микросферы содержат вспенивающий реагент изопентан.

Использование полых микросфер в сочетании с терморасширяющимися микросферами при заданном соотношении позволяет снизить плотность получаемого материала (до 0,05 г\см³) и соответственно снизить массу изделия.

В качестве связующего используются терморасширяющиеся гранулы, внутри которых находится вспенивающий газ изопентан, а оболочка представляет собой сополимер полиакрилонитрила (ПАН) и полиметакрилонитрила.

Вспенивание материала достигается за счет того, что при нагревании вспенивающий реагент заполняет эластичную микросферу и начинает испаряться, образуя газ. Вещество оболочки микросферы переходит в высокоэластическое состояние. Газ раздувает микросферу, и ее диаметр увеличивается в 3,5-4 раза. В результате объем микросфер после раздувания увеличивается в 30-50 раз, и плотность микросфер резко уменьшается и не превышает 0,03 г/см³. Присутствие предварительно расширенных полимерных микросфер с насыпной плотностью 0,03 г/см³ и температурой размягчения на 40°C, превышающей температуру размягчения связующего, позволяет получить низкоплотный материал с кажущейся плотностью 0,05-0,25 г\см³. Температура размягчения микросфер не более 180°C. Монолитные образцы получают за счет того, что при нагревании терморасширяющиеся микросферы, обладая эластичными свойствами, выполняют функцию связующего и плотно заполняют промежутки между полыми органическими и/или неорганическим микросферами. Терморасширяющиеся микросферы имеют высокую адгезию к поверхности полых микросфер и между собой.

В качестве наполнителя были выбраны микросферы из вулканического стекла или из зол-уноса электростанций, с насыпной плотностью 0,03-0,06 г/см³. В качестве связующего были использованы терморасширяющиеся гранулы марки Expancel 551DU 40 или Expancel 031DU 40. В качестве третьего компонента использовали расширенные терморасширяющиеся гранулы марки Expancel 921 DET 40 с насыпной плотностью 0,03 г/см³ и с начальной температурой расширения 120-180°C.

Пример осуществления

Для приготовления низкоплотного материала использованы полые стеклянные микросферы и микросферы из сополимера полиакрилонитрила и полиметакрилонитрила с использованием изопентана в качестве вспенивающего реагента. Были использованы терморасширяющиеся микросферы с начальной температурой размягчения 70°C и максимальной температурой размягчения 120°C. А также были использованы терморасширяющиеся микросферы с начальной температурой размягчения 120°C и максимальной температурой размягчения 180°C. Насыпная плотность полых стеклянных микросфер 0,05 г/см³, плотность терморасширяющихся полимерных микросфер с температурой вспенивания от 120 до 180°C - 0,03 г/см³ и плотность терморасширяющихся полимерных микросфер с температурой вспенивания от 70 до 120°C - 0,47 г/см³. Заполняемый объем для получения низкоплотного материала 100 см³. Для приготовления материала смешивают 58 об. % полых стеклянных микросфер и 12 об. % терморасширяющихся микросфер с температурой вспенивания от 70 до 120°C и 30 об. % терморасширяющихся полимерных микросфер с температурой вспенивания от 120 до 180°C. После этого компоненты перемешивают в смесителе в течение 4-5 часов. Затем смесь пересыпают в форму для изготовления образцов, закрывают ее и нагревают до температуры 80°C в течение времени не менее 2 часов в термошкафу. После чего выдерживают при этой температуре 180 минут для того, чтобы прогреть материал и сделать его однородным по всему объему. Затем материал охлаждают либо вместе с термошкафом, либо при нормальных условиях. После охлаждения полученный образец можно извлекать из формы.

В приведенном примере получают материал с плотностью 0,05 г/см³.

В таблице приведены получаемый низкоплотный пеноматериал с плотностью 0,05-0,25 г/см³, в зависимости от соотношения исходных компонентов.

Claims

Состав для изготовления низкоплотного материала для защиты приборов от механических воздействий на основе полых стеклянных или перлитовых микросфер с насыпной плотностью 0,03-0,06 г/см³ и терморасширяющихся полимерных микросфер на основе сополимера полиакрилонитрила и полиметакрилонитрила или сополимера винилиденхлорида и акрилонитрила с температурой вспенивания от 70 до 120°C и насыпной плотностью 0,47 г/см³, содержащие вспенивающий реагент изобутан или изопентан соответственно, отличающийся тем, что дополнительно введены предварительно расширенные терморасширяющиеся полимерные микросферы на основе сополимера полиакрилонитрила и полиметакрилонитрила с температурой вспенивания от 120 до 180°C и насыпной плотностью 0,03 г/см³, содержащие вспенивающий реагент изопентан, при следующем соотношении компонентов, об. %:
полые стеклянные или перлитовые микросферы с 58-75 насыпной плотностью 0,03-0,06 г/см³ терморасширяющиеся полимерные микросферы с 12-15 температурой вспенивания от 70 до 120°C с насыпной плотностью 0,47 г/см³ терморасширяющиеся полимерные микросферы с 10-30 температурой вспенивания от 120 до 180°C с насыпной плотностью 0,03 г/см³