Способ получения пеноматериалов

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и1) 59534О

Саюа Советскик

Сокиалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.01.74 (21) 1984654/23-05 с присоединением заявки № 2304748/23-05 (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.78. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 22.03.78 (51) М. Кл. - С 08J 9 00

В 29D 27:r 0

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УД К 541. 182. 1 6 (o8s.s) (72) Авторы изобретения

В. В. Павлов, В. И, Костюков, М. С. Горячев, С. Ф. Расстригин и

T. А. Хорошилова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕН ИЯ П ЕИОМАТЕР ИАЛО В

Изобретение относится к области получения неметаллических материалов радиотехнического назначения и может быть использовано при получении легких пеноматериалов на основе полимерных связующих и микросфер, например стеклянных, фенольных и др.

Известен способ получения пеноматериала, состоящий из приготовления в смесителе композиции на основе порошкообразного эпоксидно-новолачного блок-сополимера, стеклянных микросфер и вспепивающего агента, вспенивания полученной композиции и отверждения по ступенчатому режиму.

Однако таким способом можно получить пеноматериалы нестабильные по свойствам, так как применение порошкообразной композиции не позволяет получить хорошего качества при смешивании, а, следовательно, равномерной структуры. Возникает возможность недостаточного разложения порофора или слишком бурного разложения, что приводит к образованию открытой пористости и неравномерной структуры материала, Измерения размера ячеек в пенопластах показывают, что площадь сечения ячеек колеблется в пределах от 0,17.10 — 2 до 3,24 10 — 2 мм с количественным максимумом 0,34 10 — 2 мм . Это свидетельствует о неравномерности структуры пенопластов, получаемых с использованием вспенивающего агента. Известный способ позволяет использовать только порошкообразный эпоксидно-HQBoëà÷rrûé блок-сополимер в качестве связующего, что также ограничивает области применения способа.

Для обеспечения возможности получения материала с равномерной ячеистой структурой наиболее перспективным является материал на основе только микросфер, находящихся в полимерной матрице, и без применения вспенивающего агента. В таком материале размеры ячеек определяются только размерами внутреннего объема микросфер и сказывается отрицательное воздействие вспенивающего агента на структуру и свойства пс15 номатерпала.

Известен также способ получения пеноматериалов на основе микросфер, заключающийся в смешении полых микросфер со связующими, заполнении полученной композицп20 ей форм, изделий или конструкций и последующем отверждснии при повышенной пли комнатной температуре.

Однако таким способом можно получить пеноматериалы с содержанием до 30 вес.

25 микросфер с минимальной плотностшо б00—

800 кг/м, что orðàrrè÷ènàåò области пх применения. При увеличении содержания наполнптеля композиция плохо смешивается, становится малотекучсй и нестабильной по свойЗО ствам.

595340

1 сф з.o ——

Кроме того, материал, полученный этим способом, имеет сравнительно высокие значения диэлектрической проницаемости (2,1—

3,0) и тангенса угла диэлектрических потерь (0,014 вЂ,017), что не позволяет использовать

его в антенных обтекателях в качестве внешнего слоя с малыми диэлектрическими потерями, для которого требуется материал с диэлектрической проницаемостью в=1,5 — 2,0 и тангенсом угла диэлектрических потерь11>з

0.,01.

Однако в процессе по известному способу возмо>кпо попадание в неотвер>кденную композицию, возду шных включений, которые в отвер>кденном материале образуют раковины различной величины, нарушающие монолитность пеноматериала и снижающие его физико-механические свойства.

Ближайшим прототипом из известных снос ооов является способ получения пеноматериалов, включающий обработку микросфер органическим растворителем или аппретом, сушку, смешение обработанных микросфер с тсрмореактивпым связующим и формование.

Однако полученный по известному способу пеноматериал имеет достаточно высокую плотность и недостаточно высокие диэлектрические характеристики.

Цель изобретения — разработка способа получения легких пеноматериалов с плотностью менее 600 кг/мз на основе жидких полимерных связующих и микросфер за счет увеличения содер>кания микросфер в рассматриваемой системе более 30 вес. /o, а также обладающих улучшенными диэлектрическими характеристиками. По предлагаемому способу изготовление пеноматериала осуществляют методом пропитки под давлением следующим образом.

Сухие микросферы засыпают в форму или заполняют ее микросферами под действием вакуума, производят предварительное смачивапие под давлением пакета из сухих микросфер растворителем, например ацетоном, этиловым спиртом или их смесью, толуолом или химически активной аппретирующей жидкостью, например аминопропилтриэтоксисилапом, а затем производят пропитку смоченного пакета полимерным связующим, например эпоксидным, также под давлением.

Плотность композиции, включающей полимерное связующее и микросферы, определяют по формуле

" з.о. >, 1 св tT po@ + оов о о где у, — теоретический объемный вес материала; рсф — плотность микросфер; р„— плотность отвержденного связующего;

К.., — коэффициент заполнения объема микросфер;

4

Vo@ — истинный объем, занимаемый сферами;

V, — объем, занимаемый сферами в уплотненном состоянии;

V — объем связующего.

Уменьшение плотности микросферопласта может быть достигнуто уменьшением объема связующего (более тяжелая составляющая композиция) за счет увеличения коэффициента заполнения объема.

Предлагаемый способ получения пеноматериала позволяет предварительно более плотно упаковывать микросферы в форме, что обеспечивает исключительно высокую равномерность структуры и свойств пеноматериала, что особенно важно при разработке изделий радиотехнического назначения, а также достигнуть тем самым большего содержания наполнителя в материале, т. е. уменьшить V„ за счет увеличения Кз.. что ведет к уменьшению плотности микросферопласта.

Предлагаемым способом можно получить материалы на основе полимерных связующих и микросфер при обеспечении содержания микросфер более 30 вес. /о.

Пеноматериалы имеют высокую стабильность прочностных характеристик и повторяемость их от изделия к изделию. Плотность, получаемых материалов 400 — 600 кг/м, диэлектрическая проницаемость при частоте

10" гц в пределах 1,5 — 1,8 и тангенс угла диэлектрических потерь менее 0,01, предел прочности при сжатии 200 — 800 кг/см .

Особенность предлагаемого способа состоит в том, что получение пеноматериалов с пониженной плотностью достигают не применением вспенивающего агента, а предварительной плотной упаковкой микросфер.

Кроме того, испо. льзование жидкого полимерного связующего вместо сухого порошкообразного способствует повышению равномерности свойств пеноматериала за счет более равномерного распределения в нем связующего.

Свойства полученных пенопластов приведены в таблице.

Пример 1. Сухие стеклянные микросферы (ТУ6-11-156-70) в количестве 110 г засыпают в форму для пропитки под давлением размером 200+200+15 мм.

В бачок для пропитки под давлением, соединенный с формой системой шлангов, заливают смесь спирта и ацетона в отношении

1: 1. Шланг, соединяющий бачок со связующим с формой при этом перекрыт. Затем в бачке с растворителем создают сжатым воздухом давление 3 — 5 кг/см . За счет этого ацетон из бачка через шланги поступает в форму и промывает микросферы. Промывку заканчивают после появления растворителя из сливного шланга формы; сбрасывают давление в бачке с растворителем и перекрывают его шланги. В бачок для пропитки под давлением заливают эпоксидное связующее

ЭДТ-10 (80 вес. / эпоксидной модифициро595340

Лиэлектрнческая проницаемость при 10" гц

Предел прочности при сжатии, кг/сма

Тангенс угла диэлектрических потерь прн 10 о гц

Coдержание микросфер, вес, у, Плотность, кг/мэ

Пенопла сты

37

33

1,70 — 1,75

1,76 — 1,80

1,55 — 1,60

0,008

0,008

0,009

650

400

450

550

1,60 — 1,65

1,65 — 1,70

1,46 — 1,50

0,007

700

500

0,008

550

280

0,006

550 †9

20 — 30

600 †8

0,014 вЂ,017*

2,1 — 3,0

500

10 — 25

* при y=lO гц.

35

60

На основе эпоксидной смолы и стеклянных микросфер

На основе фекольно-фурфурольной смолы и стеклянных микросфер

На основе кремнийорга ической смолы и стеклянных микросфер

На основе полиимидного связующего и стеклянных микросфер

На основе феноль -фурфурольно о связующего и фсноль ых микросфер

На основе эпоксидной смолы и стеклянных микросфер (материал ЭДС по прототипу)

На основе эпоксидно-новолачного блок-сополимера, стеклянных микросфер и вспенивающего агента (по авт. св. 410067) ванной смолы марки КДА-2 (ТУ6-05-1380-70) и 20 вес % продукта ТЭАТ (МРТУ 6-09-286566) открывают шланги, соединяющие его с формой и сжатым воздухом создают в нем давление 5 кг/см . Промытый растворителем пакет микросфер пропитывается при нормальной температуре эпоксидным связующим, поступающим из бачка. После появления связующего из сливного шланга пропитку продолжают в течение 15 — 30 мин, а затем перекрывают сливной шланг и осуществляют выравнивание давления в течение 1 ч с целью более равномерного распределения связующего и заполнения возможных пустот.

По окончании выравнивания давления заканчивают пропитку, для чего в бачке пропитки сбрасывают давление. Пропитанные связующим микросферы формуют по следующему режиму: температура — 160+5 С, выдержка — 3 ч.

Характеристики полученного пеноматериала.

Плотность, кг/мз 500

Содержание микросфер, вес. о 37

Предел прочности при сжатии, кг/смз 600

Диэлектрическая проницаемость при q>=10 о гц 1,70 — 1,75

Тангенс угла диэлектрических потерь при < = 101О гц 0,008

Пример 2. Сухие стеклянные микросферы (ТУ6-11-156-70) в количестве 110 г при помощи вакуума засасывают в форму для пропитки под давлением размером 200;х,200;х, Х15 мм.

Пакет из сухих микросфер, аналогично примеру 1, предварительно промывают, но голько не растворителем, а химически активной аппретирующей жидкостью — у-аминопропилтриэтоксисиланом, а также пропитывают фенольно-фурфурольным

ФН (МРТУ6-05-1187-69).

Пропитанные связующим микросферы формуют по следующему режиму: температура—

180+-5 С, выдержка — 3 ч.

Характеристики полученного пеноматериала.

Плотность, кг/мз 400

Содержание микросфер, вес, 46

Предел прочности при сжатии, кг/см 650

Диэлектрическая проницаемость при q;=10" гц 1,55 — 1,60

Тангенс угла диэлектрических потерь при = 10" гц 0,009

П р и м ер 3. Сухие стеклянные микросферы (ТУб-11-156-70) в количестве 110 г при помощи вакуума засасывают в форму для пропиткп под давлением размером 200)(200)(>(15 мм.

Пакет из сухих микросфер, аналогично примеру 1, предварительно промывают смесью спирта и ацетона в соотношении 1: 1, а затем пропитывают 85%-ным раствором кремнийорганической смолы К-9 (МРТУ6-02484-68) в спирто-ацетоновой смеси (соотношение 1: 1) с добавкой 2 вес. % у-аминопрои илтр нэтоксисил ана.

Пропитанные связующим микросферы формуют по следующему режиму: температура—

250+-5 С, выдержка — 3 ч.

Характеристики полученного пеноматериала.

Плотность, кг/м 450

Содержание микросфер, вес. э 41

Предел прочности при сжатии, кг/смз 550

595340

Составитель В. Чистякова

Техред А, Камышникова

Корректор Л. Котова

Редактор А. Соловьева

Заказ 47/16 Изд. № 254 Тираж 655

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Типография, пр, Сапунова, 2

Диэлектрическая проницаемость при гр=10 о гц 1,60 — 1,65

Тангенс угла диэлектрических потерь при гр=10" гц 0,007

Пример 4. Сухие стеклянные микросферы (ТУ6-11-156-70) в количестве 110 г при помощи вакуума засасывают в форму для пропитки под давлением размером 200 200><

Х15 мм.

Пакет из сухих микросфер, аналогично примеру 2 промывают аминопропилтриэтоксисиланом, а затем пропитывают полиимидным связующим СП-6 (ТУ Ке П-643-69).

Пропитанные связующие микросферы формуют по следующему режиму: температура—

300 С, выдержка — 4 ч.

Характеристики полученного пеноматериала.

Плотность, кг/мз 500

Содержание микросфер, вес. /о 37

Предел прочности при сжатии, кг/см 700

Тангенс угла диэлектрических потерь при гр=10" гц 0,008

Диэлектрическая проницаемость при cp=10" гц 1,65 — 1,70

Пример 5. Сухие фенольные микросферы (ТУ-В-166-70) в количестве 100 г при помощи вакуума засасывают в форму для пропитки под давлением размером 200.к,200 15 мм.

Пакет из сухих микросфер, аналогично примеру 1, предварительно промывают смесью спирта и ацетона в соотношении 1: 1, а затем пропитывают фенольно-фурфурольным связующим ФН (МРТУ6-05-1187-69) .

Пропитанные связующим микросферы формуют по следующему режиму: температура—

180+-5 С, в ыдер жк а — 3 ч.

Характеристики полученного материала.

Плотность, кг/м 280

Содержание микросфер, вес. /о 34

10 Предел прочности при сжатии, кг/с ма 550

Диэлектрическая проницаемость при гр— = 10" гц 1,46 — 1,50

Тангенс угла диэлектрических

15 потерь при «р=10" гц 0,006

Способ обеспечивает получение пеноматериалов, обладающих пониженной плотностью и повышенными диэлектрическими характеристиками.

Формула изобретения

Способ получения пеноматериалов, включающий обработку микросфер органическим растворителем или аппретирующей жидко25 стью, совмещение микросфер с термореактивным связующим и формование, о т л и ч а ющ ий с я тем, что, с целью снижения плотности и улучшения диэлектрических характеристик пеноматериала, обработку микросфер

30 органическим растворителем или аппретирующей жидкостью и последующую их пропитку связующим осуществляют под давлением.