Способ получения предварительно вспененных гранул полистирола

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! б.нъ.ул .,Р„. \) " / ь.,М 1

Сева Советскнк

Сецналнстнческнк

Республик

<1 > 678О52

1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 040477(21) 2471802/23-05 с присоединением заявки № (51)М. Кл.2

С 08 J 9/16

Государственный комитет

СССР

ll0 делам нзобретеннй н открытий (23) Приоритет— (53) УДК678. 746. 22:

:62-405.8 (088.8) Опубликовано 0508.79 Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 0508.79 (72) АвтарЫ изобретения А.Т.крутько, и.А.ласточкин, В.А.иусатова и Б.А.хомяков (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО

ВСПЕНЕННЫХ ГРАНУЛ ПОЛИСТИРОЛА

1

Изобретение относится к обработке предварительно вспененных гранул полистирола перед формованием и может быть использовано при изготовлении радиопрозрачных элементов антенн, например обтекателей, укрытий.

В настоящее время для изготовления радиопрозрачных элементов антенн используют вспененный полистирол в виде гранул. Неполярная аморфная структура полистирола определяет высокие (по сравнению с другими видами полимерных материалов) электро- фнзические свойства (3, tgh)6

1,1-2 0; tg 8 = (1,2-2,4) 10 з . Электрофизйческие параметры полистирола незначительно меняются в широком частотном диапазоне эксплуатации радиопрозрачных элементов. Это делае. его весьма перспективным материалом в конструкциях радиопрозрачных элементов,Назначительная величина плотности дает существенный выигрыа в весе антенных систем.

Известен способ получения предварительно .вспененных. гранул полистирола, заключающийся в том, что гранулы предварительно вспенивают в кипящей воде, сушат при температуре 18-25 С до удаления поверхностной влаги. Затем для получения готового изделия с определенной плотностью гранулы фракционируют, после чего их помещают в форму и производят окончательное вспенивание для получения радиопрозрачного элемента (1) .

Недостатком этого способа является колебание величины диэлектрической пРоницаемости от 1,1 до 2,0 за счет водопоглощения в процессе предварительного вспенивания в воде и наличия ,поверхностных дефектов на гранулах.

Кроме того, готовые радиопроэрачные элементы из гранул пенополистирола, полученные таким способом, при эксплуатации. в условиях повиаенной влажности не имеют постоянной величины диэлектрической проницаемости.

Ближайшим по технической сущности к данному изобретению является способ получения предварительно вспененных гранул полистирола путем обработки гранул полистирола нагретым воздухом с последующей их сушкой.

Обработку гранул нагретым воздухом осуществляют в несколько циклов, в зависимости от требуемой плотности.

Перед каждым следующим циклом гранулы дополнительно обрабатывают ненасыценным паром (2) .

678052

55

60 б5

Этот способ предварительной обра- ботки гранул, по сравнению с упомянутым, приводит к получению материала с более стабильной величиной плотности (кг/м ) беэ фракционирования предварительно вспененных гранул, что сокращает отходы в процессе изготовления изделий. Это является одним из его преимуществ °

Однако операция предварительного вспенивания паром также ведет к водопоглощению гранул и изменению величи ны диэлектрической проницаемости.

Радиопрозрачные изделия, изготовленные из предварительно вспененных этим способом гранул, при эксплуатации в условиях повышенной влажности также изменяют величину диэлектрической проницаемости, что сказывается на искажении и потерях электромагнитного излучения антенной системы.

Целью настоящего изобретения является повышение стабильности диэлектрической проницаемости радиопрозрачных элементов на основе предварительно вспененных гранул полистирола.

С этой целью предлагается после сушки наносить 0,3-0, 5Ъ от веса гранул алюминиевой пудры с последующей их гидрофобизацией.

Использование алюминиевой пудры в количестве, большем 0,5Ъ от веса гранул, повышает величину тангенса угла диэлектрических потерь и ухудшает технические параметры радиопрозрачных элементов антенн (за счет поглощения электромагнитной энергии при прохождении диэлектрической стенки элемента).

Использование алюминиевой пудры меньше 0,3Ъ не стабилизирует величину диэлектрической проницаемости.

Способ заключается в следующем.

Полистирол в виде гранул предварительно вспенивают нагретым до 8595 С воздухом. В результате чего иэ гранул удаляется влага.

Предварительно вспененные и высушенные гранулы фракционируют через набор сит для разделения гранул по фракциям: например, 1 фракция — 2 мм;

П фракция — 3-3,5 мм; lfl фракция

4-4,5 мм; 1V фракция — 6-7 мм.

Для получения необходимой величины диэлектрической проницаемости применяют конкретную фракцию или смесь фракций.

Необходимую фракцию вспененных гранул смешивают с алюминиевой пудрой в фарфоровых шаровых барабанах (без шаров) при скорости вращения 50-80 об/мин в течение 2 ч.

Затем гранулы гидрофобизируют нанесением на их поверхность полисилоксановой жидкости и сушат йри 4050 С в течение 6 ч.

Подготовленные таким образом

1ранулы загружают в форму и произво5

40 дят окончательное в<:пепивание и формование радиопрозрачных элементов.

Сllocoá позволяет получать материалы с более стабильной величиной диэлектрической проницаемости без изменения этой величины при применении радиопрозрачных элементов в условиях повышенной влажности, так как вода является сильнополярной жидкостью, имеющей величину C = 81, малое количество которой значительно влияет на 6 самого вспененного материала ° Это можно пояснить следующим. Диэлектрическую проницаемость пенопласта 6„ можно рассчитать по формуле: („= 1 + (Е, — 1)Ч„Г,),Е диэлектрическая проницаемость полимера .

V, — объем полимера в пенопласте.

На основании приведенной формулы видно, что 6 пенопласта зависит от плотности. Действительно, диэлектрическая проницаемость полистирольного пенопласта, рассчитанная по приведенной формуле Я рас. и измеренная изм. отличаются друг от друга.

Как правило, E изм. > f. рас. Величина виэм. не является стабильной величиной и меняется в зависимости от применяемого способа изготовления, а также при эксплуатации радиопрозрачных элементов в условиях различной влажности.

Так, вакуумная сушка материалов приводит к уменьшению величины с-изм, что связано с удалением влаги иэ пористой структуры материала. Использование материала в конструкциях при повышенной влажности ведет к увеличению Е изм.

Для расчета радиопрозрачных элементов применяют формулу, связывающую электрическую толщину элемента дэл. с геометрической йгеом.

d 2еэм

d эл — угИз уравнения видно, что для радиопроэрачных элементов необходимо применять материалы, имеющие стабильную величину,и использовать способы подготовки материалов, приводящих к получению определенных величин б

Эта задача наиболее актуальна при изготовлении радиопрозрачных элементов для СВЧ днапазона, где требуются более жесткие и стабильные при эксплуатации величины диэлектрической проницаемости применяемых материалов.

Пример. Полистирол в виде гранул предварительно вспенивают нагретым до 85-95 С воздухом. Время вспенивания 5-8 мин. Вспенивание гранул осуществляют в псевдоожиженном слое, в результате чего из гранул удаляется влага и увеличивается их объем. Предварительно вспененные гранулы разделяют на фракции:

Г фракция - гранулы размером до

2,0 мм; Il фракция — до 3-3,5 мм; отсть

/м влаге

Стабильны

То же

О, 0026 50

0,002, 35

0,002 30

1,6

1,31

1,24

1,15

0,001 28

По (2) Данных нет

Данных 4, 5 нет

Меняются

П р и м е ч а н и е. При использовании алюминиевой пудры в количест- ° ве О,ЗЪ от веса гранул получают предварительно вспененные гранулы полистирола, радиопрозрачные элементы на основе которых имеют показатели, аналогичные приведенным в таблице.

Таким образом, способ по изобретению позволяет получать предварительно вспененные гранулы полистирола, радиопрозрачные элементы на основе. которых имеют стабильную в условиях повышенной влажности диэлектрическую проницаемость ° с целью повышения стабильности диэлектрической проницаемости радиопрозрачных элементов на их основе, 4р на гранулы после сушки наносят

0,3-0,5Ъ от веса гранул алюминиевой пудры с последующей их гидрофобизацией.

Источники информации, принятые

45 во внимание при экспертизе

1.Павлов В.A. Пенополистирол .

М., Химия, 1973, с.44, 154-155.

2. Патент Франции М 94246, дополнительный к патенту У 1440075, кл.. В 29 d 27/00, 1969.

Формула изобретения

Способ получения предварительно вспененных гранул полистирола путем обработки гранул полистирола нагретым воздухом с последующей их сушкой, отличающийся тем, что, Составитель Н.Просторова

Редактор С.Лазарева Техред М.Петко Корректор Е.Лукач

Заказ 4496/14 Тираж 585 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4

5 67805? 6 — о 4-4 5 мм; IV фракф — рость вращения барабана с гранулами

50-80 об/мин. в течение 2 ч. Затем ция — до 6 0-7 0 мм. при помощи пульверизатора на поверхДля получения необходимой величи- ность гранул, покрытых алюминиевой ны диэлектрическо!- проницаемости пудрой, наносят полисилоксановую применяют конкретную фракцию или жидкость, т.е. гидрофобизируют. Il oc— смесь фракций. Нужную фракцию пред- 5 ле чего гранулы сушат при 40-50 С варительно вспененных гранул ПСВ в течение 6 ч. смешивают в барабане шаровой мель- . Свойства радиопрозрачных элеменницы (без шаров) с алюминиевой пудрой тов, изготовленных из полученных по предлагаемому способу предварирезультате чего поверхность гранул !О тельно вспененных гранул полистиропокрывается алюминиевой пудрой. Ско- ла, приведены в таблице.

Фракция при Я!! при Пл менестоте стоте но е ха6 гц 6 гц кг ктериск во