Кажущаяся плотность микросфер

Формирование ячеистой структуры СП осуществляется микро-капсульным методом, т. е. введением газосодержащих микрокапсул (микросфер) в полимерное связующее [3,4]. Отнесение СП к пенопластам объясняется тем, что их физическая структура формально подобна структуре обычных газонаполненных пластмасс, изготавливаемых методом вспенивания, и оба типа материалов представляют собой гетерофазные системы типа твердое тело—газ . В общем случае, однако, СП в отличие от обычных пенопластов являются не двойными, а тройными системами, поскольку материалы матрицы и микросфер, как правило, различны по своему химическому строению. Подчеркнем при этом, что рассмотрение СП как трехфазных систем оказывается недостаточным для расчета их прочностных и упругих свойств — в этих случаях СП следует рассматривать как многофазные (я-фазные) системы, поскольку кажущаяся плотность микросфер, а значит и всего СП-изделия, может заметно различаться в пределах объема данного материала. [c.158]

Рис. 72. Зависимость кажущейся плотности синтактных материалов на эпоксидном связующем от содержания стеклянных микросфер (цифры у кривых — насыпная плотность микросфер в кг/м С = 67% — предельное содержание микросфер для прессовочных

Получать материалы с еще более низкой кажущейся плотностью можно только в том случае, когда в связующем есть воздушные включения (пунктирная линия на рис. 70). При увеличении содержания наполнителя выше критического [67% (об.)] количество связующего становится меньше свободного объема между микросферами. В результате не все микросферы обволакиваются пленкой связующего, и монолитность системы нарушается, что приводит к появлению дефектных мест — пустот, этот процесс можно формально рассматривать как появление открытой пористости в структуре материала. При этом весь комплекс макроскопических свойств материала ухудшается. Однако необходимо отметить, что неконтролируемое образование дефектов в виде воздушных включений в связующем СП не следует путать с получением вспененных СП, т. е. с целенаправленным получением пористого связующего с заданной плотностью путем химического вспенивания композиций, содержащих в качестве наполнителя микросферы (см. с. 182). [c.170]

Рис. 73. Зависимость между кажущейся плотностью и диаметром фракционированных углеродных микросфер [78].

Синтактные материалы на эпоксидных связующих — наиболее широко известные представители этого класса материалов. В СССР в промышленном масштабе они выпускаются под марками ЭДС (со стеклянными микросферами) и ЭДМ (с фенольными микросферами) на основе эпоксидных олигомеров марок ЭД, ЗФ, ЭТФ [1, 2]. В качестве связующих используют также различные эпоксидированные соединения — диеновые, бисфенольные, сложноэфирные и др. [10—12, 31, 108, 118—120, 154, 159—164]. В частности, одна из композиций для получения синтактного материала, изготавливаемого в США, кажущейся плотности 336 кг/м включает (в г) эпоксидный олигомер — 54,7 ароматический амин — 10,3 фенольные микросферы — 30,0. Жизнеспособность этой композиции составляет около 2 ч отверждается она при 71 °С в течение 2 ч или при 82 °С в течение 1 ч [101. [c.174]

Последние успехи в области технологии синтактных пластиков на эпоксидных связующих связаны с разработкой и внедрением в промышленном масштабе экструзионного способа получения материалов, содержащих стеклянные микросферы, позволяющего получать крупногабаритные изделия и профили [11]. Одним из эффективных методов снижения кажущейся плотности материалов данного типа является уменьшение плотности наполнителя. Так, снижение кажущейся плотности стеклянных микросфер с 450 до 350 кг/м приводит к уменьшению р изделий с 707 до 630 кг/м при неизменном количестве связующего [169]. [c.175]

В СССР методом прессования при 170—190 °С и небольшом давлении изготавливают СП на основе ФФО-микросфер и ФФО-связующего [18—45% (об.)]. Кажущаяся плотность таких материалов составляет 400—700 кг/м [131]. [c.177]

Согласно другому способу, карбонизованные синтактные материалы, содержащие 51% углерода, изготовляют на основе порошкообразных новолачных или эпоксидных олигомеров и фенольных микросфер [197]. После смешения сухого олигомера и наполнителя на вибромельнице смесь помещают в пресс-форму и нагревают при 150 °С в течение 3 ч при давлении 0,2 МПа. В процессе карбонизации материала (800—900 °С, инертная атмосфера) его линейная усадка достигает 18—22%, но кажущаяся плотность почти не изменяется, поскольку объемная усадка и потеря массы материала компенсируют друг друга [75]. [c.179]

Рис. 76. Распределение объемной доли открытых ячеек по размерам г для СП на основе новолачного ФФО и углеродных микросфер при различных значениях кажущейся плотности образцов (/, 2, 5 — соответственно 130, 220 и 390 кг/м ) [77].

В СССР разработана технология СП на основе полиметилметакрилата (в том числе и пластифицированного) и стеклянных микросфер [198]. При содержании 24% (масс.) наполнителя кажущаяся плотность материала составляет 700 кг/м . [c.180]

Как следует из данных табл. 22, синтактные материалы по прочностным свойствам близки к монолитным наполненным полимерным системам — стеклопластикам и компаундам, однако при этом их кажущаяся плотность в 2—3 раза ниже. Таким образом, пеноматериалы на основе микросфер имеют, по-видимому, самую высокую удельную прочность среди всех известных полимерных материалов. [c.182]

Применение пеноматериалов на основе ненасыщенных полиэфиров [156, 157, 174, 178, 222] оправдано низкой стоимостью связующего по сравнению с эпоксидными олигомерами, хотя последние обладают более высокой прочностью, водостойкостью и низкой усадкой при отверждении как при комнатной, так и при повышенных температурах [223]. К достоинствам СП на полиэфирных связующих следует отнести и возможность получения их с низкой кажущейся плотностью. Так, механические характеристики отечественных материалов СПБ на основе полиэфирного связующего и фенольных микросфер марки БВ-01 изменяются в зависимости от кажущейся плотности следующим образом [154] [c.184]

Увеличение содержания микросфер в композиции, приводящее к превращению последней из заливочной в прессовую, сопровождается и качественными изменениями прочностных и упругих свойств конечных материалов. В частности, в работе Завалиной и др. [173] показано, что кривая зависимости предела пропорциональности от кажущейся плотности для заливочного материала СПМ-1 не является линейной в отличие от аналогичной кривой для СП прессовочного типа. Напротив, характер зависимости упругих свойств (скорость звука) от кажущейся плотности одинаков для заливочных и прессовочных композиций СПМ-1 (зависимости нелинейны). [c.186]

Рис. 82. Зависимость разрушающего напряжения при сжатии от температуры испытаний СП на основе новолачного ФФО и углеродных микросфер для образцов с кажущейся плотностью 250 (/) — 200 (2) кг/м [27].

Поскольку материалы на основе углеродных микросфер отличаются низкой кажущейся плотностью, то их коэффициент теплопроводности значительно ниже коэффициента теплопроводности других синтактных пенопластов и составляет 0,049—0,064 Вт/(м К) при р = 200—300 кг/м" [77]. [c.197]

Рис. 83. Зависимость коэффициента теплопроводности углеродных СП на основе ФФО и фенольных микросфер от температуры и кажущейся плотности 1, 2, 3, 4 — соответственно 250, 300 и 350 кг/м ) [197].

Микросферы получают распылительной сушкой смеси, состоящей из смолы, растворителя и растворенного газа или вещества, выделяющего газ [28]. Кажущаяся плотность полых микросфер составляет 0,27 г/см , а диаметр находится в пределах 10— 250 мкм [29]. [c.242]

Диаметр микросфер составляет 1—500 мкм, толщина стенок — 1—4 мкм, насыпная плотность 70—500 кг/м , кажущаяся плотность 50—250 кг/м . В качестве полых наполнителей синтактных пен используют и макросферы (см. с. 166) диаметром до 40 мм [2, 6—9]. [c.159]

Наряду с микросферами для изготовления СП применяются полимерные [120, 121], неорганические [122] и углеродные [721 макросферы размером более 1 мм с насыпной плотностью 220— 500 кг/м . Смеси микросфер и макросфер позволяют снизить кажущуюся плотность конечных изделий, хотя в общем случае удельная прочность таких материалов ниже, чем прочность изделий, изготовляемых с применением микросфер [2, 27, 123]. [c.166]

Рис. 71. Влияние содержания (С) и диаиетра7(0) углеродных микросфер на консистенцию (Л и кажущуюся плотность (2) синтактных материалов на эпоксидном связующей [78] (области А п Б — соответственно прессовочные и заливочные композиции).

Свойства и кажущаяся плотность синтактных композиций и материалов на их основе определяются не только объемной долей наполнителя, но и характеристиками самих микросфер размером, полидисперсностью, кажущейся и насыпной плотностью, толщиной и раиномерностью толщины оболочки [123, 148]. Так, при одинаковом содержании наполнителя в данном связующем текучесть композиции изменяется в зависимости от размеров микросфер (рис. 71), а кажущаяся плотность материала — от насыпной плотности микросфер (рис. 72) [78]. Чем меньше насыпная плотность микросфер, т. е. чем крупнее частицы наполнителя, тем ниже прочность материала [51, 143, 147—149]. [c.171]

Для получения синтактных материалов минимальной кажущейся плотности и не содержащих пустот необходимо, как уже говорилось, использовать монодисперсные микросферы, уложенные наиплотнейшим образом. Однако на практике оказалось, что материалы, содержащие макросферы имеют более низкую кажущуюся плотность, чем материалы, содержащие мелкие микросферы. Между тем хорошо известно и это показано, в частности, в другой нашей монографии [5], что доля пустот при плотной упаковке шаров (сфер) не зависит от абсолютных размеров шаров и определяется только способом их укладки. Это кажущееся противоречие с общеизвестными положениями о закономерностях упаковки шаров объясняется не структурно-геометрическими, а физическими причинами крупные микросферы имеют более низкую плотность, чем более мелкие (рис. 73). Причина этого состоит в том, что крупные микросферы имеют, как правило, менее тонкие стенки [78, 79]. Устранение этого технологического недостатка таит в себе большие резервы улучшения прочностных свойств данных материалов [52, 53, 148]. [c.171]

Один из наиболее эффективных способов снижения кажущейся плотности синтактных материалов — использование микросфер с высоким Кзо [120]. Другой путь заключается в применении комбинированных наполнителей — макросфер совместно с микросферами [123]. Орловой, Шамовым, Шульгой и Кузнецовым [154] была изучена зависимость между давлением формования, количеством и вязкостью связующего (ненасыщенная полиэфирная смола) и содержанием и типом фенольных микросфер (марки БВ-01), имеющих следующие характеристики [c.173]

Низкое водопоглощение СП, обусловленное их закрытоячеистой структурой, — важное преимущество данных материалов перед, другими типами газонаполненных пластических масс. Различия в показателях водостойкости синтактных материалов связаны как с различиями в химической природе связующего и в типе наполнителя, так и с различиями в относительном содержании наполнителя в данном связующем [142—144]. При содержании микросфер менее 67% (об.) водопоглощение синтактных материалов очень слабо зависит от их кажущейся плотности при более высоком содержании наполнителя водопоглощение резко увеличивается из-за очевидного нарушения целостности связую-шего — появления открытой пористости в виде мельчайших каверн и каналов [57]. [c.187]

Прочность отвержденных материалов на основе олигоэфиракрилатов и фенольных микросфер (условная марка СПАБ-2) линейно снижается с уменьшением до.ди связующего, т. е. с уменьшением кажущейся плотности [284]. Такой же характер изменения прочностных свойств, однако в не столь резком виде, наблюдается и при повышении температуры. Самое большое снижение прочности наблюдается у материалов, содержащих максимальное количество связующего. По-видимому, это объясняется тем, что прочность данных материалов определяется в основном прочностью связующего и его термостойкостью, поскольку прочность наполнителя низка. Материалы СПАБ-2 имеют рабочую температуру 150 °С, и на сохранение их прочностных свойств при повышенных температурах гораздо больше влияет соотношение связующего и наполнителя, чем глубина отверждения связующего [80, 131]. [c.195]

Уже несколько лет известен наполнитель — стеклянные микросферы [4, 23, 135], диаметр которых колеблется от 0,01 до 0,25 мм. Чаще всего применяются микросферы диаметром 0,06 мм, что примерно соответствует размеру частицы древесной муки. Стек-.тгянные микросферы имеют кажущуюся плотность 0,25 г/см , их температура размягчения равна 650 °С, а температура плавления 760 °С. Материалы, содержащие стеклянные микросферы, характеризуются лучшими механическими свойствами, чем материалы, содержащие неармирующие наполнители, и имеют невысокую плотность. В работе [24] сообщается об использовании тонкостенных углеродных сфер, диаметр которых составляет 1— 300 мкм. В настоящее время их применяют в основном в космонавтике и в литейном производстве. [c.109]

Недавно стали применять полые тонкостенные углеродныо сферы (разработанные в США) диаметром от 1 до 300 мкм, кажущаяся плотность которых равна примерно 5% плотности обычных наполнителей. Главной областью применения этих микросфер является космонавтика, где необходимы армированные пластмассы исключительно высокой термостойкости. Углеродные сферы используют также как объемный наполнитель в клеях, литьевых смолах и т. д. 130]. [c.242]

Материалы на основе углеродных микросфер характеризуются малой теплопроводностью (особенно при низких температурах) в сочетании с низкой кажущейся плотностью и высокой прочностью при сжатии. Так, из сравнения данных для материалов на основе эпоксидной смолы с углеродными и стеклянными микросферами в качестве наполнителей [119] следует, что при их содержании 12% (масс.) после 6 ч кипячения образцов в воде Осж составляет 94,6 и 75,5 МПа соответственно для материала с углеродными и стеклянными микросферамй [c.129]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология