СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НИЗКОПЛОТНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПРИБОРОВ ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
COMPOSITION FOR PRODUCING LOW-DENSITY MATERIAL FOR PROTECTING DEVICES FROM MECHANICAL ACTION

Изобретение относится к области полимерных материалов, в частности к получению низкоплотного пеноматериала, который используется для фиксации составных элементов приборов и для защиты их от механических воздействий.
Известна шихта для изготовления низкоплотного материала (патент РФ №2213071, МПК С04В 28/34, 2003 г. ). Шихта имеет следующий состав, мас. %:
Полые микросферы
50-80
Электрокорунд
10-25
Фосфатное связующее
10-25
3
Недостатками аналога являются высокая плотность получаемого материала не менее 0,25 г/см и достаточно высокая температура формирования материала (250-300°C).
Известна шихта для изготовления низкоплотного материала для защиты приборов от механических воздействий на основе полых микросфер, содержащая терморасширяющиеся полимерные микросферы, содержащие вспенивающий реагент и имеющие начальную температуру размягчения 75-116°C и максимальную температуру размягчения до 200°C, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
полые микросферы
50-90
указанные терморасширяющиеся полимерные
10-50
микросферы
Патент РФ №2394851, МПК С04В 28/34, 2010 г., прототип.
3
Недостатком прототипа является высокая плотность получаемого материала не менее 0,1 г/см.
3
Технический результат - снижение плотности получаемого материала (до 0,05 г\см).
3
3
3
3
3
Технический результат достигается тем, что в состав для изготовления низкоплотного материала для защиты приборов от механических воздействий на основе полых стеклянных или перлитовых микросфер с насыпной плотностью 0,03-0,06 г/см и терморасширяющихся полимерных микросфер на основе сополимера полиакрилонитрила и полиметакрилонитрила или сополимера винилиденхлорида и акрилонитрила с температурой вспенивания от 70 до 120°C и насыпной плотностью 0,47 г/см, содержащих вспенивающий реагент изобутан или изопентан соответственно, при следующем соотношении компонентов, об. %: полые стеклянные или перлитовые микросферы с насыпной плотностью 0,03-0,06 г/см 50-85,   терморасширяющиеся полимерные микросферы с температурой вспенивания от 70 до 120°C с насыпной плотностью 0,47 г/см 15-50, дополнительно введены терморасширяющиеся полимерные микросферы на основе сополимера полиакрилонитрила и полиметакрилонитрила с температурой вспенивания от 120 до 180°C и насыпной плотностью 0,03 г/см, содержащие вспенивающий реагент изопентан, при следующем соотношении компонентов, об.%:
полые стеклянные или перлитовые микросферы
с насыпной плотностью 0,03-0,06 г/см<sup>3</sup>
58-75
терморасширяющиеся полимерные микросферы с
температурой вспенивания от 70 до 120°C
с насыпной плотностью 0,47 г/см<sup>3</sup>
12-15
терморасширяющиеся полимерные микросферы с
температурой вспенивания от 120 до 180°C
с насыпной плотностью 0,03 г/см<sup>3</sup>
10-30
3
3
3
В составе материала используются полые микросферы из вулканического стекла или микросферы зол-уноса электростанций насыпной плотностью 0,03-0,06 г/см, терморасширяющиеся полимерные микросферы с температурой расширения от 70 до 120°C насыпной плотностью 0,47 г/см и терморасширяющиеся полимерные микросферы с температурой расширения от 120 до 180°C с насыпной плотностью 0,03 г/см, терморасширяющиеся полимерные микросферы содержат вспенивающий реагент изопентан.
3
Использование полых микросфер в сочетании с терморасширяющимися микросферами при заданном соотношении позволяет снизить плотность получаемого материала (до 0,05 г\см) и соответственно снизить массу изделия.
В качестве связующего используются терморасширяющиеся гранулы, внутри которых находится вспенивающий газ изопентан, а оболочка представляет собой сополимер полиакрилонитрила (ПАН) и полиметакрилонитрила.
3
3
3
Вспенивание материала достигается за счет того, что при нагревании вспенивающий реагент заполняет эластичную микросферу и начинает испаряться, образуя газ. Вещество оболочки микросферы переходит в высокоэластическое состояние. Газ раздувает микросферу, и ее диаметр увеличивается в 3,5-4 раза. В результате объем микросфер после раздувания увеличивается в 30-50 раз, и плотность микросфер резко уменьшается и не превышает 0,03 г/см. Присутствие предварительно расширенных полимерных микросфер с насыпной плотностью 0,03 г/см и температурой размягчения на 40°C, превышающей температуру размягчения связующего, позволяет получить низкоплотный материал с кажущейся плотностью 0,05-0,25 г\см. Температура размягчения микросфер не более 180°C. Монолитные образцы получают за счет того, что при нагревании терморасширяющиеся микросферы, обладая эластичными свойствами, выполняют функцию связующего и плотно заполняют промежутки между полыми органическими и/или неорганическим микросферами. Терморасширяющиеся микросферы имеют высокую адгезию к поверхности полых микросфер и между собой.
3
3
В качестве наполнителя были выбраны микросферы из вулканического стекла или из зол-уноса электростанций, с насыпной плотностью 0,03-0,06 г/см. В качестве связующего были использованы терморасширяющиеся гранулы марки Expancel 551DU 40 или Expancel 031DU 40. В качестве третьего компонента использовали расширенные терморасширяющиеся гранулы марки Expancel 921 DET 40 с насыпной плотностью 0,03 г/см и с начальной температурой расширения 120-180°C.
Пример осуществления
3
3
3
3
Для приготовления низкоплотного материала использованы полые стеклянные микросферы и микросферы из сополимера полиакрилонитрила и полиметакрилонитрила с использованием изопентана в качестве вспенивающего реагента. Были использованы терморасширяющиеся микросферы с начальной температурой размягчения 70°C и максимальной температурой размягчения 120°C. А также были использованы терморасширяющиеся микросферы с начальной температурой размягчения 120°C и максимальной температурой размягчения 180°C. Насыпная плотность полых стеклянных микросфер 0,05 г/см, плотность терморасширяющихся полимерных микросфер с температурой вспенивания от 120 до 180°C - 0,03 г/см и плотность терморасширяющихся полимерных микросфер с температурой вспенивания от 70 до 120°C - 0,47 г/см. Заполняемый объем для получения низкоплотного материала 100 см. Для приготовления материала смешивают 58 об. % полых стеклянных микросфер и 12 об. % терморасширяющихся микросфер с температурой вспенивания от 70 до 120°C и 30 об. % терморасширяющихся полимерных микросфер с температурой вспенивания от 120 до 180°C. После этого компоненты перемешивают в смесителе в течение 4-5 часов. Затем смесь пересыпают в форму для изготовления образцов, закрывают ее и нагревают до температуры 80°C в течение времени не менее 2 часов в термошкафу. После чего выдерживают при этой температуре 180 минут для того, чтобы прогреть материал и сделать его однородным по всему объему. Затем материал охлаждают либо вместе с термошкафом, либо при нормальных условиях. После охлаждения полученный образец можно извлекать из формы.
3
В приведенном примере получают материал с плотностью 0,05 г/см.
3
В таблице приведены получаемый низкоплотный пеноматериал с плотностью 0,05-0,25 г/см, в зависимости от соотношения исходных компонентов.