Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,564

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ СИНТАКТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ТЕРМОСТОЙКОГО КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКОГО ПОЛИМЕРА

Селиванов О.Г. 1 Михайлов В.А. 1
1 ФГБОУ ВПО «Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых»
Исследованы процессы деструкции кремнийорганического связующего олигооксиметилгидридсилметиленсилоксисилана (ОГСМС) в присутствии керамических микросфер. Изучен фазовый состав и определены свойства получаемого пенокерамического материала. Выявлена возможность получения синтактового материала с улучшенными свойствами.
кремнийорганический полимер
керамические микросферы
термодеструкция
синтактовый материал
1. Брык М.Т. Деструкция наполненных полимеров. – М.: Химия, 1989. 192 с.
2. Рыбалко В.П., Дьяченко Б.И., Киреев В.В. и др. // Пластические массы. 2010. № 4. с. 30-34.
3. Чухланов В.Ю., Алексеенко А.Н. Применение синтактных пенопластов с кремнийорганическими связующими в строительстве // Строительные материалы. 2001. № 6. С. 26-27.
4. Чухланов В.Ю., Киреев В.В. //Диэлектрические характеристики синтактных материалов с полиорганосилоксановыми связующими в области сверхвысоких частот // Пластические массы. 2003. № 4. С. 25-27.
5. Chukhlanov V.Y., Sysoev E.P. Use of hollow Glass microspheres in organosilicon syntactic foam plastics// Glass and Ceramics. 1999. V. 57. N 1-2. С. 47-48.
6. Chukhlanov V.Y., Tereshina E.N. Polyorganosiloxane-Based Heat-Resistant Sealant with Improved Dielectric Characteristics // Polymer Science. Series C. 2007. V. 49. N 3. P. 288-291.
7. А.с. СССР 1627304 (опубл.1987). Связующее для форм полученных по удаляемым моделям.

Синтактовые материалы (СМ) представляют собой полые микросферы, скрепленные связующим компонентом. В связи с повышенными физико-механическими и теплофизическими характеристиками представляют значительный интерес для использования в качестве теплоизоляционных и теплозащитных материалов с высокими эксплуатационными показателями [1-3]. В ряде случаев синтактовые материалы наряду с высокой термостойкостью характеризуются высокими диэлектрическими свойствами [4]. Цель исследования Создание синтактовых материалов с использованием полых керамических микросфер (ПКМ) и керамообразующего кремнийорганического связующего – олигооксиметилгидридсилметиленсилоксисилана.

Матералы и методы исследования

ОГСМС получают реакцией этерификации высококипящей фракции прямого синтеза метилхлорсиланов и используют в виде растворов в органических растворителях (ТУ 6-02-4-58-85) [5]. В качестве наполнителя использовались полые керамические микросферы, часто называемые ценосферами. ПКМ получают флотационной обработкой дымовых выбросов теплоэлектростанций, работающих на твердом топливе. В работе были использованы ценосферы от теплоэлектростанций, работающих на каменном угле. Использованные ценосферы имели следующий состав: 57 % SiO2, 28 % Al2O3, остальное оксиды СаО, МgO, Na2O, Fe2O3 Технология приготовления образцов заключалась в смешении связующего и ПКМ до достижения консистенции “влажного песка”, последующего формования композиции при давлении 0,3 МПа и последующей термообработке до температуры 1073 К. Скорость подъема температуры 5 град/мин. При таком режиме повреждений образцов газообразными продуктами деструкции кремнийорганического связующего не наблюдалось.

Результаты исследования и их обсуждение

Исходя из теоретических предпосылок [6], можно предположить, что интенсивные процессы термодеструкции, сопровождаемые существенным изменением физико-механических и теплофизических свойств полимера и переходом его в керамообразное состояние, будут происходить при температурах выше 673 K. Можно ожидать, что силанольные группы на поверхности микросфер [7] будут способствовать деструкции ОГСМС по основной цепи, что и подтверждается термогравиметрическим анализом, проведенным с использованием термовесов TGA-400. Термогравиметрические кривые, представленные на рисунке, показывают, что наибольшие потери массы наблюдаются при наименьшем содержании связующего и не превышают 33 % (кривая IV).

sel1.tif

Зависимость потери массы от температуры и от содержания связующего в синтактовом материале

Для исследования процессов происходящих в СМ при высокой температуре и нахождении области образования стабильной структуры был использован рентгенодифрактометрический анализ, проведенный на дифрактометре D8 ADVANCE. При температурах до 673 К преобладает аморфная фаза. При дальнейшем увеличении температуры начинаются процессы термодеструкции, сопровождающийся значительным увеличением кристаллической фазы в СМ. При температуре 1073 К образовывается кристаллическая фаза, представляющая собой в основном a-кварц и муллит. При дальнейшем повышении температуры состав кристаллической фазы материала существенно не изменяется.

После процесса термообработки изменяются как физико-механические, так и теплофизические характеристики СМ (таблица).

Свойства синтактового материала с содержанием связующего 15 % (об) ОГСМС

Характеристики синтактового материала

Показатель

Метод

1. Прочность при сжатии, не менее

4,5 МПа

ГОСТ 4651-82

2. Коэффициент теплопроводности, не более

0,2 Вт/м К

ГОСТ 23630.2-79

3. Кажущаяся плотность

350 кг/ м3

ГОСТ 409-77

Выводы

Использование в качестве связующего ОГСМС позволяет получать синтактовые материалы конструкционного назначения, которые могут найти применение в различных отраслях промышленности, в частности, на предприятиях черной и цветной металлургии, объектах атомной энергетики. Дополнительно решаются и экологические проблемы, связанные с необходимостью утилизации дымовых выбросов ТЭС.

Работа выполнена в рамках государственного задания ВлГУ № 936/14 «Обеспечение проведения научных исследований».


Библиографическая ссылка

Селиванов О.Г., Михайлов В.А. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ СИНТАКТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ТЕРМОСТОЙКОГО КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКОГО ПОЛИМЕРА // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 7. – С. 12-13;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=5379 (дата обращения: 18.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074