Способ получения пеноматериалов

ОПИСАН И Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 1 59534 О Саюа Советскик Сокиалистических Республик(51) М. Кл.- С 08 Л 900В 29 Г) 27/00 Государственнын коми вета Министров СССРо делам изобретений и Открытий 53) Ъ 41.182 1088.8) 45) Дата опубликования описания 22.03.78 ов, В. И, Костюков, М. С, Горячев, С. ф. Расстриги Т, А. Хорошилова 71) Заявитель СОВ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОМАТЕРИАЛО(54 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 вспеиивающего 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 - е мм с количественным максимумом 0,34 10 - 2 мм. Это свидетельствует о неравномерности структуры пенопластов, получаемых с использованием вспенивающего агента. Известный способ по 72) Авторы изобретения В. В. П зволяет использовать только порошкообразный эпоксидно-новолачый блок-сополимер в качестве связующего, что также ограничивает области применения способа,5 Для обеспечения возможности полученияматериала с равномерной ячеистой структурой наиболее перспективным является материал на основе только микросфер, находящихся в полимерной матрице, и без примене 10 ния вспенивающего агента, В таком материале размеры ячеек определяются только размерами внутреннего объема микросфер и сказывается отрицательное воздействие вспеиивающего агента на структуру и свойства пе 15 номатериала.Известен также способ получения пеноматериалов на основе микросфер, заключаощийся в смешении полых микросфер со связующими, заполнении полученной композици 20 ей форм, изделии или конструкций и последующе.д отверждении при повышенной или комнатиои температуре.Однако таким способом можно получитьпеноматериалы с содержанием до 30 вес. %25 микросфер с минимальной плотностшо б 00 -800 кг/м, что ограничивает области пх применения. При увеличении содержания наполнителя композиция плохо смешивается, становится малотекучей и нестабильной по свой- ЗО ствамКроме того, материал, полученный этим способом, имеет сравнительно высокие значения диэлектрической проницаемости (2,1 - 3,0) и тангенса угла диэлектрических потерь (0,014 - 0,017), 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 потерьф001.Однако в процессе по известному способу возможно попадание в неотвержденную композицию, воздушных включений, которые в отверяденном материале образуют раковины различной величины, нарушающие монолитность пеноматериала и снижающие его физико-механические свойства.Ближайшим прототипом из известных спосооов 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/м на основе жидких полимерных связующих и микросфер за счет увеличения содержания микросфер в рассматриваемой системе более 30 вес. о/о, а также обладающих улучшенными диэлектрическими характеристиками. По предлагаемому способу изготовление пеном атер иала 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.о 1 св1 т = оф 1 + ово о где у, - теоретический объемный вес материала;риф - плотность микросфер;р - плотность отверяденного связующего;К,., - коэффициент заполнения объемамикросфер; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4Уоф - истинный объем, занимаемый сферами;Уо - объем, занимаемый сферами в уплотненном состоянии;Ров - 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 Ров за счет увеличения Кво, 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/и.Пеном атериалы 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, использование 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 (ТУ 6-11-156-70) в количестве 110 г засыпают в форму для пропитки под давлением размером 200200(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 срастворителем и перекрывают его шланги. В бачок для пропитки под давлением заливают эпоксидное связующее ЭДТ(80 вес. /, эпоксидной модифициро595340 Диэлектрическая проницаемость при 10" гцПредел прочности при сжатии,кг(смаТангенс угла диэлектрическя потерь прн 101 О гц Содержаниемикросфервес, % Плотность,кгмэПекопла сты 37 33 46 1,70 - 1,75 1 76 - 1 80 1,55 - 1,60 0,008 0,008 0,009 600 800 650 500 600 400 450 550 1,60 - 1,65 1 65 - 1 70 1,46 - 1,50 0,007 700 500 0,008 550 34 280 0,006 550 в 9 20 - 30 600 в 8 0,014 в ,017 ф 2,1 - 3,0 ф 430 470 500 10 - 25 ф при у=10 гц. 30 35 40 45 50 55 60 На основе эпоксидной смолы и стеклянных микросферНа основе фенольно-фурфурольной смолы и стеклянных микросферНа основе кремнийорганической смолы и стеклянных микросферНа основе полиимидного связующего и стеклянных микросферНа основе фенольяо-фурфурольноо связующего и фснольпых микросферНа 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(ТУ 6-05-1380-70) и 20 вес % продукта ТЭАТ (МРТУ 6-09-2865- 66) открывают шланги, соединяющие его с формой и сжатым воздухом создают в нем давление 5 кгсм. 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. % 37 Предел прочности при сжатии,кг/смз 600Диэлектрическая проницаемостьпри р=10 О гц 1,70 - 1,75Тангенс угла диэлектрическихпотерь при р= 101 О гц 0,008Пример 2. Сухие стеклянные микросферы (ТУ 6-11-156-70) в количестве 110 г при помощи вакуума засасывают в форму для пропитки под давлением размером 200)(200)( Х 15 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-фурфурольнымФН (МРТУ 6-05-1187-69),Пропитанные связующим микросферы формуют по следующему режиму: температура - 180+5 С, выдержка - 3 ч.Характеристики полученного пеноматериала. Плотность, кг/мз 400Содержание микросфер, вес, % 46Предел прочности при сжатии,кг/см 650Диэлектрическая проницаемостьпри ср=10" гц 1,55 - 1,60Тангенс угла диэлектрическихпотерь при р= 10" гц 0,009 П р и м ер 3. Сухие стеклянные микросферы (ТУб-156-70) в количестве 110 г при помощи вакуума засасывают в форму для пропиткп под давлением размером 200 Х 200 К Х 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(МРТУ 6-02- 484-68) в спирто-ацетоновой смеси (соотношение 1: 1) с добавкой 2 вес. % у-аминопропилтрнэтоксисилана.Пропитанные связующим микросферы формуют по следующему режиму: температура - 250+ 5 С, выдержка - 3 ч. Характеристики полученного пеноматериала,Плотность, кг/м 450Содержание микросфер, вес. % 41Предел прочности при сжатии,кг/смз 550595340 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, Раушская наб., д. 4/5Подписное Типография, пр, Сапунова, 2 Диэлектрическая проницаемостьпри ср=10 ш гц 1,60 - 1,65Тангенс угла диэлектрическихпотерь при гр=10" гц 0,007П р и м е р 4. Сухие стеклянные микросферы (ТУ 6-11-156-70) в количестве 110 г припомощи вакуума засасывают в форму дляпропитки под давлением размером 200200 Х)(15 мм.Пакет из сухих микросфер, аналогичнопримеру 2 промывают аминопропилтриэтоксисиланом, а затем пропитывают полиимиднымсвязующим СП(ТУ Мв П-69).Пропитанные связующие микросферы формуют по следующему режиму: температура -300 С, выдержка - 4 ч,Характеристики полученного пеноматериала,Плотность, кг/мз 500Содержание микросфер, вес. /, 37Предел прочности при сжатии,кг/сма 700Тангенс угла диэлектрических потерьпри гр=10" гц 0,008Диэлектрическая проницаемостьпри гр=10" гц 1,65 - 1,70П р и м е р 5. Сухие фенольные микросферы(ТУ-В-70) в количестве 100 г при помощивакуума засасывают в форму для пропиткипод давлением размером 200;к,20015 мм.Пакет из сухих микросфер, аналогичнопримеру 1, предварительно промывают смесью спирта и ацетона в соотношении 1:1,а затем пропитывают фенольно-фурфурольным связующим ФН (МРТУ 6-05-1187-69).Пропитанные связующим микросферы фор 5 муют по следующему режиму: температура -180+-5 С, выдержка - 3 ч.Характеристики полученного материала.Плотность, кг/м 280Содержание микросфер, вес, о/о 3410 Предел прочности при сжатии,кг/с ма 550Диэлектрическая проницаемостьпри гр=10" гц 1,46 - 1,50Тангенс угла диэлектрических15 потерь при р=10 ц гц 0,006Способ обеспечивает получение пеноматериалов, обладающих пониженной плотностьюи повышенными диэлектрическими характеристиками.20 Формула изобретенияСпособ получения пеноматериалов, включающий обработку микросфер органическим растворителем или аппретирующей жидко 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.