Aluminoszilikát mikrogömböket tartalmazó elasztomer hővédő anyagok

VF Kablov *, VG Kochetkov, OM Novopoltseva és NA Keibal

Szerző és cikk információ

Az elasztomer tűzvédő anyagokat (FHPM) az építkezés során szélsőséges hőmérsékleten dolgoznak (a rakétákban, a repülésben és az űrtechnikában). Kétféle kereskedelmi mesterkeveréket értékelünk egy tiszta LDPE-vel szemben. A termikus bomlási vizsgálatot röntgendiffrakciós, végső és proximális elemzéssel vezérelt termogravimetriás elemzés alkalmazásával végeztük. Az LDPE-pirolízissel összehasonlítva a hőre lágyuló keményítő és polietilén keverékének átalakulása szélesebb hőmérsékleti tartományban történik, többlépéses reakciókat is magában foglalva. Ezzel szemben a vasalapú-oxo-biológiailag lebontható mesterkeverék pirolízise a megtérítetlen tömeg 30 tömeg% -át hagyja maga után. Annak ellenére, hogy a szerves adalékanyagok és a fosszilis polietilén keveréke elősegítheti a környezetben elhelyezett műanyagok biológiai lebonthatóságát, néhány hátrányt figyelembe kell venni a műanyag életciklusa szempontjából.

Fő cikk szövege

Az elasztomer tűzvédő anyagokat (FHPM) az építkezés során szélsőséges hőmérsékleten dolgoznak (a rakétákban, a repülésben és az űrtechnikában). Különböző égésgátló rendszerek használják láng- és hőálló elasztomer kompozíciók létrehozására, amelyek fő hátránya a toxicitás. Ásványi töltőanyagok használhatók e probléma megoldására, például perlit, szilícium-karbid.

Az üreges alumínium-szilikát mikrogömbök (AHM) a tűzgátló bevonatok [1], a nagy szilárdságú könnyűbeton és a hőszigetelő kerámia részei. Foszfor-bór-nitrogént tartalmazó oligomerrel kezelt AHM hatását vizsgálták tűzálló elasztomer kompozíciókra.

Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy az AHM elasztomer összetételbe történő bevezetése lehetővé teszi a vulkanizátumok tűz-hőállóságának növelését, azonban az AHM egy bizonyos részének keverési folyamata megszakad. Az AHM előkezelését foszfor-bór-nitrogént tartalmazó oligomerrel (PEDA) végeztük a mikrogömbök integritásának megőrzése érdekében (1. ábra). Ez lehetővé teszi az AHM felületvédő fólia kialakulását és javítja a teljes készítmény hővédő tulajdonságait, mivel a PEDA égésgátló [2].

A FEDA és a mikrogömbök felületi-kémiai kölcsönhatását IR Fourier spektrális elemzés igazolja. Hőmérsékletnek (hőmérséklet

165 ° C-on hidroxi-csoport alumíniumkoordinációs kötés léphet fel, amit a csúcsok némi eltolódása bizonyít az alacsony hullámú tartományba. A FEDA és a mikrogömbök közötti felületi-kémiai kölcsönhatás előfordulását a POR és P = O kötésekre jellemző 900-1050 és 1100-1200 cm-1 tartományban lévő csúcsok jelenléte is igazolja, ami a FEDA molekulák az MSF felületén extrakció után. A rezgések jelenléte az 1000 "1110 cm" 1 tartományban jelezheti a Si "O" R kötés előfordulását. A bekövetkező módosítást az atom-nitrogén és a foszfor csúcsainak megjelenése is jelezheti a mikrogömbök felületén (2. ábra). Versa 3D pásztázó elektronmikroszkóppal nyert adatok.

A kutatás célja az üreges alumínium-szilikát mikrogömbök felhasználásának lehetőségének vizsgálata, előkezelés foszfor-bór-nitrogéntartalmú oligomerrel - egy őrlőiszap alapanyaga, mint funkcionálisan aktív töltőanyag a tűzálló elasztomer anyagokban.

A vizsgálat célja az EPDM 40 kénes vulkanizáló csoportot tartalmazó etilén-propilén-dien-gumi-vulkanizátumok. A keverékeket 160С… 320 mm-es laboratóriumi hengerekben készítettük. A vulkanizálást 165 ° C hőmérsékleten hajtottuk végre.

A módosítási folyamat megvalósulását elemanalízis (pásztázó elektronmikroszkóp Versa 3D) bizonyítja felülettel kezelt AHM.

A felületen kezelt mikrogömbök csúcsok jelennek meg, amelyek megfelelnek a nitrogén- és foszforatomok jelenlétének. A bórcsúcsok hiánya annak a ténynek köszönhető, hogy atomjai nem rögzítettek.

A kezelt AHM EPDM kaucsukon alapuló elasztomer kompozíciókba kerül, kénes vulkanizációs csoporttal és 1 tömegrész mennyiséggel. AHM és PEDA 1-3 tömegrész.

Az MDR 3000 Professional reométeren a GOST 12535-84 szerint meghatározott reometriai jellemzők. A PEDA elasztomer kompozícióval kezelt mikrogömbökbe történő bevezetése nincs jelentős hatással a vulkanizálás kinetikájára.

A vulkanizátumok fizikai és mechanikai tulajdonságait az MRI-60 szakítószilárdsági vizsgálati géppel határoztuk meg a GOST 270-75 Rubber szerint. A szakítószilárdság rugalmas tulajdonságainak meghatározásának módszere

A PEDA-val kezelt mikrogömböket tartalmazó vulkanizátumok szilárdsága 16-25% -kal magasabb, mint a kontroll minta. A tapadási szilárdság növekedését figyelték meg a FEDA-tartalom növekedésével. Kapcsolódhat további kötések előfordulásához a gumi makromolekulái és a mikrogömbök felülete között, módosított elemi szerves oligomer.

A minták tűz-hőállóságát úgy határoztuk meg, hogy a minta nem kitett oldalát 100 ° C-ra melegítettük plazmatron lángok hatására.

Bevezetés az elasztomer összetételbe 1–3 tömegrész PEDA fűtési idő csaknem kétszeresére növekszik. A minta fogyása 18-36% -kal csökken. Polimer mikrogömbökbe juttatva a hosszirányú rétegszerkezet filmekként alakul ki, amelyeket a legvékonyabb légrések választanak el egymástól. Ennek eredményeként rugalmas, többrétegű, hővisszaverő labirintus bevonat képződik.

A 20-100 mikron közötti átmérőjű mikrogömbök arányosak a termikus infravörös sugárzás hullámhosszával, amely biztosítja a feltételeket a mikrogömbök maximális elnyeléséhez.

DTA- és TG-elemzéseket végeztek, amelyek megerősítik a mikrogömbök (Q-1500 D-V1326 derivatográf, a légkör - levegő) bevezetésének hatékonyságát. Bebizonyosodott, hogy a vizsgált adalékanyagok bevezetése a súlycsökkenés maximális hőmérsékletét 4% -kal növeli. További pozitív tényező az endoterm csúcsterület növekedése 43,2% -kal, ami a fűtés során bekövetkező energiaigényes folyamatoknál jelentkezik, amelyek növelik a hővédő anyagok hatékonyságát.

Így a vizsgálatok kimutatták, hogy a foszfor-bór-nitrogént tartalmazó oligomerrel módosított üreges alumínium-szilikát mikrogömbök használata javíthatja az elasztomer kompozíciók tűzállóságát. Ugyanakkor a módosító védőfólia mikrogömbjeinek felületén történő létrehozásával a mikrogömbök nagy részének integritása megőrződik, és a foszfor-bór-nitrogén oligomer közvetlen bejuttatása a hőhatás zónájába is megtörténik, ami a kokszszerkezet egyenletesebb kialakulása kis pórusmérettel. Ezzel párhuzamosan növekszik az endoterm csúcs területe a DTA görbén a bevezetéses organoelem-módosító miatt, amely lehetővé teszi annak megállapítását, hogy a hővédő anyagok hatékonyságának javítása.

Finanszírozás

Ezt a kutatást az Orosz Föderáció elnökének támogatásával finanszírozták fiatal orosz tudósok állami támogatására - a tudományjelöltek 1. sz. MK-1802.2020.3.

A szerzők szeretnék köszönetet mondani Menna Ahmednek, Mariam Gabrának, Maryam Khalednek és Nadine Hamednek a fázis alatt végzett nagyszerű munkájáért és szenvedélyéért (DM moderátorok 19), Sandy Osamáért (DM moderátor 17 °) és Hani Aldaholért útmutatásáért. valamint (Klinikai moderátor 18 év) .В