Способ получения предварительно вспененных гранул полистирола

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сева Советскнв Сецнвлнстнческнк Республик(22) Заявлено 040477(21) 2471802/23-05 08 7 9/16 присоединением заявки Государствен СС по делам н от(23) Приори 3) УДК 678 746 2 :62-405,8(088 5.08.79 Бюллетень Мо публик а опубликования описания 0508.79 72) Авторы изобретен и ко, И.А.Ласточкин, В.А.Мусатова и Б.А,Хомя(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕДВА ВСПЕНЕННЫХ ГРАНУЛ ПОЛИС ТЕЛЬНО РОЛАИзобретение относится к обработке предварительно вспененных гранул полистирола перед формованием и может быть использовано при изготовлении радиопрозрачных элементов антенн, например обтекателей, укрытий.В настоящее время для изготовления радиопрозрачных элементов антенн используют вспененный полнстирол в виде гранул, Неполярная аморфная структура полистирола определяет высокие (по сравнению с другими видами пОлимерных материалов) электро- Фнзические свойства ( 8 , 1 дР)6 е 1, 1-2 0; 1 ц о: (1, 2-2, 4) 10 з . Электрофизйческие параметры полистирола незначительно меняются в широком частотном диапазоне эксплуатации радиопрозрачных элементов. Это делае. его весьма перспективным материалом в конструкциях радиопрозрачных элементов,Назначительная величина плотности дает существенный выигрьаа в весе антенных систем.25Известен способ получения предварительно,вспененных гранул полистирола, заключающийся в том, что гранулы предварительно вспенивают в кипящей воде, сушат при температуре 18-25 С цо удаления поверхностной влаги, Затем для получения готового изделия с определенной плотностью гранулы фракционнруют, после чего их помещают в форму и производят окончательное вспенивание для получения радио- прозрачного элемента (1) .Недостатком этого способа является колебание величины диэлектрической пРоницаемости от 1,1 до 2,0 за счет водопоглощения в процессе предварительного вспенивания в воде и наличия ,поверхностных дефектов на гранулах. Кроме того, готовые радиопроэрачные элементы из гранул пенополистирола, полученные таким способом, при эксплу- атации в условиях повиаенной влажности не имеют постоянной величины диэлектрической проницаемости.Ближайшим по технической сущности к данному изобретению является способ получения предварительно вспененных гранул полистирола путем обработки гранул полистирола нагретым воздухом с последующей их сушкой. Обработку гранул нагретым воздухом осуществляют в несколько циклов, в зависимости от требуемой плотности. Перед каждым следующим цикломгранулы дополнительно обрабатывают ненасыценным паром 2) .55 б 0 б 5 Этот способ предварительной обра ботки гранул, по сравнению с упомянутым, приводит к получению материала с более стабильной величиной плотности (кг/м ) беэ фракционирования предварительно вспененных гранул, что сокращает отходы в процессе изготовления изделий. Это является одним из его преимуществОднако операция предварительного вспенивания паром также ведет к водо- поглощению гранул и изменению величины диэлектрической проницаемости. Радиопрозрачные изделия, изготовленные из предварительно вспененных этим способом гранул, при эксплуатации в условиях повышенной влажности также изменяют величину диэлектрической проницаемости, что сказывается на искажении и потерях электромагнитного излучения антенной системы.Целью настоящего изобретения является повышение стабильности диэлектрической проницаемости радио- прозрачных элементов на основе предварительно вспененных гранул полистирола.С этой целью предлагается послесушки наносить 0,3-0, 5 Ъ от веса гранул алюминиевой пудры с последующей их гидрофобизацией.Использование алюминиевой пудры в количестве, большем 0,5 от веса гранул, повышает величину тангенса угла диэлектрических потерь и ухудшает технические параметры радио- прозрачных элементов антенн (эа счет поглощения электромагнитной энергии при прохождении диэлектрической стенки элемента).Использование алюминиевой пудры меньше 0,3 не стабилизирует величину диэлектрической проницаемости,Способ заключается в следующем.Полистирол в виде гранул предварительно вспенивают нагретым до 85- 95 С воздухом. В результате чего иэ гранул удаляется влага.Предварительно вспененные и высушенные гранулы фракционируют через набор сит для разделения гранул по фракциям: например, 1 фракция - 2 мм; П фракция - 3-3,5 мм; И фракция 4-4,5 мм; 1 У фракция - 6-7 мм.Для получения необходимой величины диэлектрической проницаемости применяют конкретную фракцию или смесь фракций.Необходимую фракцию вспененных гранул смешивают с алюминиевой пудрой в фарфоровых шаровых барабанах (без шаров) при скорости вращения 50-80 об/мин в течение 2 ч. Затем гранулы гидрофобизируют нанесением на их поверхность полисилоксановой жидкости и сушат йри 40- 50 С в течение 6 ч.Подготовленные таким образом гранулы загружают в форму и произво 5 1 О 15 20 25 30 35 40 дят окончательное вспепивание и формование радиопрозрачных элементов.Способ позволяет получать материалы с более стабильной величиной диэлектрической проницаемости без изменения этой величины при применении радиопрозрачных элементов в условиях повышенной влажности, так как вода является сильнополярной жидкостью, имеющей величину Е : 81, малое количество которой значительно влияет на б самого вспененного материалаЭто можно пояснить следующим. Диэлектрическую проницаемость пенопласта Г можно рассчитать по формуле:: 1 + (Е, - 1)ЧГАЕдиэлектрическая проницаемость полимераЧ, - объем полимера в пенопласте.На основании приведенной формулы видно, что 1 пенопласта зависит от плотности. Действительно, диэлектрическая проницаемость полистирольного пенопласта, рассчитанная по приведенной формуле б рас, и измереннаяизм. отличаются друг от друга, Как правило, Я изм.рас. Величинавиэм. не является стабильной величиной и меняется в зависимости от применяемого способа изготовления, а также при эксплуатации радиопрозрачных элементов в условиях различной влажности.Так, вакуумная сушка материалов приводит к уменьшению величины с изм, что связано с удалением влаги иэ пористой структуры материала. Использование материала в конструкциях при повышенной влажности ведет к увеличению Е изм./Для расчета радиопрозрачных элементов применяют формулу, связывающую электрическую толщину элемента дэл. с геометрической йгеом.йжмйэл - уГ.Из уравнения видно, что для радиопроэрачных элементов необходимо применять материалы, имеющие стабильную величину,и использовать способы подготовки материалов, приводящих к получению определенных величин б Эта задача наиболее актуальна при изготовлении радиопрозрачных элементов для СВЧ днапазона, где требуются более жесткие и стабильные при эксплуатации величины диэлектрической проницаемости применяемых материалов.П р и м е р. Полистирол в виде гранул предварительно вспенивают нагретым до 85-95 С воздухом, Время вспенивания 5-8 мин. Вспенивание гранул осуществляют в псевдоожиженном слое, в результате чего из гранул удаляется влага и увеличивается их объем. Предварительно вспененные гранулы разделяют на фракции; Г фракция - гранулы размером до 2,0 мм; П фракция - до 3-3,5 мм;5 6780 5 6- о 4-4 5 мм; 1 Ч фракф - рость вращения барабана с гранулами50-80 об/мин. в течение 2 ч. Затем иия - до 6 0-7 0 мм,при помощи пульверизатора на поверхДля получения необходимой величи- ность гранул, покрытых алюминиевой ны диэлектрическог проницаемости пудрой, наносят полисилоксановую применяют конкретную фракцию или жидкость, т. е. гидрофобизируют.т. Поссмесь фракций. Нужную фракцию пред ле чего гранулы сушат при 40-50 С варительно вспененных гранул ПСВ в течение б ч. смешивают в барабане шаровой мель- Свойства радиопрозрачных элеменницы (без шаров) с алюминиевой пудрой тов, изготовленных из полученныхпо предлагаемому способу предварирезультате чего поверхность гранул 0 тельно вспененных гранул полистиропокрывается алюминиевой пудрой. Ско- ла, приведены в таблице.Фракция 9"при от- менее стоте сб гц / ть, ние хам рактерис к в 50 1,6 1,3 абильн 35 о ж,002 ,001Меняются По 2 Данныхнет 5 н е е. При испольудры в количестл получают нные гранулы зрачные элеменимеют показатеденным в табПриме зовании алюм ве 0,3 от в предваритель полистирола, ты на основе ли, аналогич лице. ча ниниевойса грано вспенрадиопр которыхые прив ения стабильнос й проницаемости ементов на их ос сле сушки нанос еса гранул алю едующей их гидроф зобре- вари- истирона 4ую в способ по лучать пре гранулы по е элементы ют стабиль й влажност ицаемостьи ди- адионове, т иниев обиза с целью повыш электрическо прозрачных эл на гранулы по 0,3-0,5 Ъ от в пудры с посл цией. Источники информа во внимание при эксп 1,Павлов В.А. "П М Химия, 1973,2, Патент франции нительный к патенту кл. В 29 с 1 27/00, 19Таким образом, тению позволяет по тельно вспененные ла, радиопрозрачны основе. которых име условиях повышенн электрическую про няты ии, и ртизе нопол с,44, М 9421440 Формула изобретенияСпособ получения предварительно вспененных гранул полистирола путе обработки гранул полистирола нагре тым воздухом с последующей их сушк о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,5 стирол,154-155.б, допол 75,й стор Составитель Н.Про оваедактор С.Лазарева Техред М.Петко Коррек Лукач Подписноемитета СССРоткрытийя наб., д,4/5 4 96/14 Тираж 585 ЦНИИПИ Государственног по делам изобретени 113035, Москва, Ж, РаушЗа илиал ППП Патент, г,ужгород, ул, Проектна