ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Высокопористые углеродные материалы на основе вспененных полимеров из "Высокопористые углеродные материалы" Пенопласт фФ получают совместным измельчением и смешением в шаровой мельнице в течение 2 ч предварительно подсушенных порошков смолы, ее отверди-теля (уротропин — 20% от массы смолы) и порообразователя. Для получения пенопластов марок ФК-20 и ФК-40 (с содержанием 20 и 40% каучука) в шаровой мельнице готовят из смолы, ее отвердителя, вулканизатора каучука (сера — 3% от массы каучука) и порообразователя (7% от массы полимерной части композиции) смесь, которую добавляют к каучуку, вальцуемому на холодных вальцах. Полученную хрупкую однородную пленку в виде чешуек или лепестков используют непосредственно для вспенивания в ограничительных формах или измельчают в порошок в шаровой мельнице. Иногда пленку пропускают через шприц-машины для получения полуфабриката материала в виде пустотелых или сплошных шнуров. [c.115] При указанных количественных соотношениях исходных компонентов получаются материалы с плотностью Рк = 0,19—0,23 г/см . Для получения более плотных плит из пенопластов ФФ с рк=0,25—0,55 г/см снижают долю порообразователя в исходной композиции или подпрес-совывают вспенивающийся материал в форме. Если нужно получить более легковесные плиты с равномерной пористой структурой, в исходную композицию вводят специальные мягчители-пластификаторы (высококипя-щие сложные эфиры) [111]. Разработаны также специальные рецептуры и технология для получения более легких плит на основе пенопластов ФК (с рк = 0,05— 0,1 г/см ). [c.115] Необходимо отметить, что пенопласты, получаемые беспрессовым способом, отличаются значительной неоднородностью их пористой структуры и плотности. Так, для плиты пенопласта ФК-20 с рк = 0,2 г/см характерна повышенная плотность поверхностных слоев (0,2— 0,25 г/см ) и пониженная — средних слоев (0,14— 0,16 г/см ), причем это различие сохраняется и для пенококса, и пенографита. Для получения пеноматериалов с равномерной пористой структурой используют метод смешения полимера с эмульгатором [110] (например, пенопласт на основе мочевиноформальдегидной смолы— мипора), который по сравнению с физическим (разложение порообразователя тепловым воздействием) или химическим (газообразование в результате химической реакции) способами более предпочтителен. [c.116] Карбонизацией пеноматериалов в промышленных обжиговых печах получают пенококсы ВК-900 и ВК-20-900. Процесс ведут в защитной среде (углеродистая засыпка). При необходимости пенококсы могут быть обработаны при более высоких температурах (до 2600°С), но такая обработка ухудшает механические свойства материалов и потому в производстве не принята. Результаты поиско-. вых работ [112, 113] показали, что полимеры из цепочек макромолекул без поперечных связей (линейные термопластичные полимеры, например полистирол, поливинилхлорид) или с небольшим их числом (полимеры со слабо выраженными термореактивными свойствами, например полиуретаны, эпоксидные смолы) при пиролизе практически полностью деструктируются, давая небольшой коксовый остаток, а полимеры с пространственным строением макромолекул (сетчатой структурой), отличающиеся жесткой структурой с большим числом поперечных связей (пенофенопласты, кремнийорганические пены и их модификации), дают достаточно высокий выход коксового остатка [ 55% (масс.)] , превращаясь в пенококсы. [c.116] Усадка материала наблюдается при его обработке вплоть до температур графитации и зависит как от деструкции полимера, так и от рекристаллизации углерода коксового остатка. Основная потеря массы (выход летучих) происходит до температур коксообразования ( 700°С). [c.117] Эти выводы о характере пористой структуры подтверждаются фотографиями микроструктуры образцов пенококса ВК-900 (рк=0,1 и 0,2 г/см ), полученными с помощью растрового электронного микроскопа высокого разрешения Квикскан (рис. 22). [c.119] Следует отметить, что характер пористой и кристаллической структур пенококса ВК-20-900 аналогичен структурам для ВК-900 (см. рис. 22а и рис. 23а, г). [c.121] Высокотемпературная обработка существенно изменяет и физико-механические свойства пеноматериалов, ухудшая их прочностные, теплофизические и электроизоляционные свойства. Поэтому графитирование обожженных пеноматериалов следует применять только в тех случаях, когда они предназначены для работы в условиях высоких температур. [c.122] Исследование зависимости удельного электросопротивления пеноматериалов от температуры обработки и их плотности показало, что с ростом температуры электрическое сопротивление снижается, оставаясь еще достаточно высоким [(5,6—5,4)10 Ом-м]1 даже для температуры обработки 2500°С. Как было показано ранее [17], удельное электросопротивление весьма чувствительно к изменению макроструктуры материалов и, в частности, к кажущейся плотности. Это подтверждается и данными по зависимости удельного электросопротивления от кажущейся плотности для пенококса ВК-20-900, показывающими снижение электросопротивления с ростом плотности материала. [c.123] Из снимков, полученных с помощью растрового электронного микроскопа, видно (рис. 27), что толщина межпоровых стенок неравномерна и в них встречаются более мелкие поры-пузырьки, располагающиеся в самой широкой их части в пространстве между несколькими (3—4) крупными порами-ячейками и очень редко — В тонких стенках между двумя крупными порами. [c.125] В структуре же самих межпоровых стенок при увеличениях до 50 000 пор крупнее 5—7 нм не обнаружено, а характер элементов поверхности излома показывает их ориентацию параллельно границе раздела материал— пора. [c.125] Из-за низкой прочности пенококсы не могут применяться в качестве теплоизоляции в устройствах с относительно большими внутренними и внешними механическими воздействиями, а также подвергаемых ударным нагрузкам, трению и т. д. Для придания пенококсам большей износостойкости и увеличения их прочности используют осаждение пироуглерода из газовой фазы , что увеличивает и химическую стойкость материала. Для этого же на внешнюю поверхность изделий наносят термопластичные или термореактивные смолы или их смеси с тонкоизмельченными углеродными материалами (сажа, коксы, графиты) с последующей сушкой и карбонизацией образовавшейся корки . Эту операцию иногда сочетают с термической обработкой в атмосфере углеводородных газов . Например , блок пенополиуретана с открытыми порами пропитали жидкой фенольной смолой, отверждали на воздухе 15 мин при 150 °С, затем карбонизовали по сложному графику подъема температуры до 1150°С и обрабатывали образцы в атмосфере метана в вакуумной печи при 2200 °С в течение 108 ч. Полученные пеноматериалы обладали аморфной структурой углерода подложки (пенококса) с открытыми порами и высокой термо- и химической стойкостью и коэффициентом удельной прочности, обеспечивавшимися материалом покрытия. [c.126] 1287384, 1972 приор. ФРГ от 9.5.70. Пат. США, 3558344, 1971. [c.126] Вернуться к основной статье