Оценка возможности использования микросфер Expancel в производстве полиэфирных материалов

Целью данной работы является изучение практического применения микросфер Expancel в сложных полиэфирах. Для облегчения массы полимерных изделий, экономии полимерного материала, а в некоторых случаях для увеличения прочности применяются технологии вспенивания посредством введения специализированных химически активных вспенивателей либо предварительно пористых структурированных материалов.

Методы. В работе используются следующие методы: сканирующая электронная микроскопия, элементный анализ на основе энергодисперсионной спектроскопии, испытания на сжатие.

Результаты. Представлена практическая возможность внедрения микросфер Expancel в сложные полиэфиры методом экструзии. Получен термопластичный полимерный материал, содержащий в своем составе микросферы Expancel в количестве 1 и 2% соответственно. Изучено распределение микросфер в синтезированном полимерном материале на микроуровне, проведена оценка силовых характеристик модифицированных полимерных материалов и анализ механических свойств полученных полимерных материалов, содержащих микросферы Expancel, с механическими характеристиками исходного полимера. С помощью бесконтактной атомно-силовой микроскопии показано присутствие микросфер Expancel в полимерном материале, сделаны и представлены микрофотографии термопластэластомера с микросферами Expancel и без них.

Заключение. Сравнение механических свойств полученных полимерных материалов, содержащих микросферы Expancel, с механическими характеристиками чистого исходного полимера показало, что силовые характеристики модифицированного микросферами Expancel термопластэластомера снижаются незначительно, при этом наблюдается снижение остаточной деформации при силовых нагрузках от 3 до 5%, а также снижение массы полимерного материала при изготовления изделий из него, до 100 г на 1 кг чистого полимера, что позволяет рекомендовать внедрение данного вида микросфер в сложные полиэфиры.

1. Qiu G., Ma W. Low dielectric and thermal properties of polyimides based on PMDA, BPADA, TPE-Q and TPE-R // Journal of Macromolecular Science. Part A: Pure and Applied Chemistry. 2023. Vol. 60, no. 4. P. 297-305. https://doi.org/10.1080/10601325.2022.2138763.

2. Can tetraphenylethane (TPE) “iniferter” groups be introduced into polymer chains by coupling TPE diol with diisocyanates? / M. Grabowski, B. Kost, B. Gostyński, M. Bednarek // Polymer. 2022. Vol. 246. P. 124738. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2022.124738.

3. Лукичева К. С., Николаева О. И. Влияние введения вторичного ПЭВД на физико-химические свойства трудногорючего компаунда // Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение. 2024. № 2(78). С. 117-122. https://doi.org/10.6060/snt.20247802.00017.

4. Ишин Л. А. Организационно-экономические и технологические проблемы переработки полимерных отходов // Вестник Алтайской академии экономики и права. 2025. № 8-1. С. 63-70. https://doi.org/10.17513/vaael.4273.

5. Shalomova E. V., Kuznetsova D. I. Composite materials based on thermoplastic binders // Global Scientific Potential. 2025. vol. 10, no. 175. P. 396-399.

6. Composite building materials based on recycled thermoplastic polymers / Yu. E. Jakubovski, E. G. Dubrovsky, L. B. Khairullina, S. V. Aleksandrov // Construction of Unique Buildings and Structures. 2024. Vol. 4, no. 113. P. 11311. https://doi.org/10.4123/CUBS.113.11.

7. Вихарева И. Н. Формирование полимерных материалов повышенной термостабильности // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия. 2024. Т. 16, № 2. С. 136-147. https://doi.org/10.14529/chem240216.

8. Инновационные подходы к использованию экологически безопасных полимерных связующих в производстве теплоизоляционных материалов на основе растительного сырья / М. Содомон, И. В. Степина, А. Е. Воронина, С. Р. Рагимова // Инженерный вестник Дона. 2024. № 12(120). С. 1-22.

9. Чимчикова М. К., Иманкулова А. С. К вопросу применения полимерных композиционных материалов // Материаловедение. 2022. № 1(36). С. 43-47.

10. Колосова А. С., Пикалов Е. С. Современные газонаполненные полимерные материалы и изделия // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2020. № 10. С. 54-67.

11. Структура и теплофизические характеристики газонаполненных полимеров / Б. А. Ефимов, А. Ю. Ушаков, A.М. Тякина, А. М. Минаева // Строительные материалы. 2022. № 11. С. 81-85. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2022-808-11-81-85.

12. Усталостная прочность вспененных полимеров / Е. Ю. Боброва, И. И. Попов, А. Д. Жуков, М. И. Ганжунцев // Научный журнал строительства и архитектуры. 2022. № 4(68). С. 61-71. https://doi.org/10.36622/VSTU.2022.68.4.006.

13. Коваленко А. Н. Полимерные добавки для снижения себестоимости готовых изделий // Твердые бытовые отходы. 2025. № 3(225). С. 44-48.

14. Лукичева Н. С. О некоторых перспективных направлениях научных исследований // Композитный мир. 2024. № 1(106). С. 14-15.

15. Анализ макрокинетики вспенивания эластомерных материалов / П. Д. Феклисов, А. В. Шуваева, Е. А. Крупкин, Ю. А. Наумова, А. В. Марков // Известия Кабардино-Балкарского государственного университета. 2022. Т. 12, № 5. С. 84-89.

16. Fabrication of SERS-active structures via electrostatic deposition of colloidal gold nanoparticles on polymer microspheres / M. A. Miropoltsev, A. P. Tkach, K. A. Maleeva, K. V. Bogdanov //St. Petersburg Polytechnical University Journal. Physics and Mathematics. 2022. Vol. 15, no. 3.3. P. 182-187. https://doi.org/10.18721/JPM.153.335.

17. Исследование влияния полимерных микросфер на эффективность эластомерных огнеи теплозащитных покрытий / М. Х. Ву, А. Н. Гайдадин, В. Ф. Каблов, Д. А. Нилидин, Н. В. Сидоренко, Тхань Тыу Лыонг // Каучук и резина. 2024. Т. 83, № 6. С. 334-339. https://doi.org/10.47664/0022-94662024-83-6-334-339.

18. Старшова Я. В., Панфилов Д. А. Применение микросфер для регулирования свойств полимерных композиционных материалов // Пластические массы. 2023. № 5-6. С. 37-40. https://doi.org/10.35164/0554-2901-2023-5-6-37-40.

19. Медведева Д. А., Полетаева А. Н. Влияние содержания полимерных микросфер на вязкость и жизнеспособность пластизолей поливинилхлорида // Физика волокнистых материалов: структура, свойства, наукоемкие технологии и материалы (SMARTEX). 2024. № 1. С. 230-234.

20. Динамика микросферы с двухслойной оболочкой в полимерном связующем при действии ударной волны / М. Б. Марков, Д. Н. Садовничий, О. Г. Ольховская, Д. С. Бойков, В. А. Гасилов, С. В. Поляков // Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша. 2025. № 26. С. 1-19. EDN: SGKMAB

21. Яковлева Л. М. Вспененные полимерные материалы: структура, свойства и применение в спортивной обуви // Вестник молодых ученых Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна. 2021. № 1. С. 85-93.

22. Бойцов Е. П., Благинин С. И., Синьков А. В. Импортозамещение функциональных изделий с применением гибридных технологий // Известия Кабардино-Балкарского государственного университета. 2023. Т. 13, № 4. С. 93-95.

23. Поливинилхлоридные строительные материалы и изделия / А. Н. Ахсянов, И. И. Гатауллина, Д. А. Габбасов, К. И. Закирова, А. Г. Хантимиров, К. Р. Хузиахметова // Полимеры в строительстве. 2021. № 1(9). С. 10-66. EDN KACEIQ.

24. Ниматулаев Н. С., Садрединов С. Н., Аметов И. Э. Параметры процесса литья некоторых полимеров под давлением // Bonum Initium. 2025. № 21(29). С. 123-128.

25. Задубровская Т. А., Кувардин Н. В., Пожидаева С. Д. Оценка влияния времени теплового воздействия на отдельных технологических стадиях переработки на свойства сополимера диметилтерефталата и тетрагидрофурана и изделий из него // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2025. Т. 15, № 3. С. 195-212. https://doi.org/10.21869/2223-1528-2025-15-3-195-212.

26. Оценка технологических свойств полимерной пыли ТПЭЭ на этапе подготовки отходов к переработке / С. Д. Пожидаева, В. М. Вишняков, А. Д. Лебедева, Н. В. Кувардин, А. М. Чернов // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2025. Т. 15, № 1. С. 194-209. https://doi.org/10.21869/2223-1528-2025-15-1-194-209.