Полимерные пены (пенопласты)

Полимерные пены и технологии вспенивания : пер. с англ. / Чеботарь А.М. (ред.). — Санкт-Петербург : Профессия, 2009. — 599 с. : ил., табл. — ISBN 978-5-93913-156-8. ИСПМ

Адилов Р.И., Алимухамедов М.Г., Магрупов Ф.А. //Пластические массы. 2024. № 1. С. 31-33.
Синтезированы гидроксилсодержащие аммониевые олигомеры, содержащие фурановый гетероцикл. Использование их в качестве модификаторов свойств жестких пенополиуретанов позволяет улучшить технологические параметры формования и физико-механические свойства уретановых пенопластов. Выявлено, что использованные четвертичные аммониевые соединения выполняют функции «мягких» катализаторов, сшивающих агентов и антипиренов.

Амерханова Г.И., Кияненко Е.А., Зенитова Л.А. //Ползуновский вестник. 2024. № 3. С. 200-205.
Проведено исследование возможности применения фибры базальтового волокна при получении образцов композитов на основе полужесткого пенополиуретана, направленное на повышение комплекса физико-механических параметров, а также термостабильности образцов. Наполнение проводили в массовом содержании от 5 до 15%, размером волокон 6, 12 и 18 мм. При этом установлено, что такие технологические параметры, как время старта и подъема, а также кажущаяся плотность экспериментальных образцов полужесткого пенополиуретана возрастает. Оптимальное содержание фибры базальтового волокна является 10 % мас. с размером волокон не более 12 мм. Дальнейшее увеличение размера и содержания базальтового волокна приводит к технологическим сложностям. Установлено, что при наполнении образца ППУ фиброй базальтового волокна наблюдается тенденция к увеличению прочностных свойств композита. При этом наибольшее увеличение достигнуто для образца, наполненного фиброй размером 6 мм в количестве 10 % мас. - напряжение сжатия при 10%-ной деформации увеличилось на 30 % по сравнению с ненаполненным аналогом. Модуль упругости и эластичность образцов снижается незначительно, что не оказывает негативного влияния на материал. Выявлено, что введение фибры базальтового волокна способствует повышению коэффициента теплопроводности, а также снижению скорости горения. Так, скорость горения для ненаполненного аналога составила 387 мм/мин, а при наполнении БВ размером 6 мм в количестве 15% мас. привело к снижению данного показателя до 92 мм/мин. Это свидетельствует о возможности применения базальтового волокна в качестве антипирирующей добавки в полимерах.

Ань К.Т.К., Фазылова Д.И., Назирова А.А., Зенитова Л.А., Янов В.В. //Экология и промышленность России. 2019. Т. 23. № 5. С. 37-41.

Предлагается использовать сорбент на основе пенополиуретана и природного сырья хитозана для очистки воды от нефтезагрязнений. Традиционно хитозан и материалы с его применением в основном используются в качестве очистителей воды и других сред от ионов тяжелых металлов. В данной работе приводятся сведения об использовании хитозана - производного хитина, который предварительно выделяется из отходов переработки ракообразных, жуков, замора пчел и т.п. Синтез сорбента происходит при смешении компонентов пенополиуретанов и хитозана за очень короткое время, что позволяет производить и использовать его непосредственно на месте разлива.

Аубакиров Г.А. //Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2014. № 4 (98). С. 160-164.

Для обеспечения в условиях горения жидкости контактной устойчивости пен, которые претендуют на универсальность применения для тушения пожаров представителей всех классов жидкостей, необходимо применение в пенообразующей композиции только синергетических смесей фторированных поверхностно-активных веществ (ФПАВ) для увеличения устойчивости данных пен на поверхности органических жидкостей. Цели и задачи Провести исследования эффективности пенообразователей, содержащих добавки ФПАВ на основе биологически жесткого алкиларилсульфоната, имеющих высокую огнетушащую способность при тушении пожаров горючих жидкостей различных классов, и отличия от углеводородных пенообразователей. Методы Термодинамические исследования. Выводы Выделяется новое направление исследований по повышению контактной устойчивости пен на поверхности органических жидкостей, заключающееся в снижении расхода агрессивного растворителя в пену и, тем самым, уменьшении его концентрации в пенных каналах путем формирования на поверхности контакта пены с органической жидкостью нерастворимого в ней полимерного слоя.

Бабаян А.Л., Куликов М.В., Куликова Т.А. //Наукоемкие технологии в машиностроении. 2020. № 3 (105). С. 32-36.

Исследовано влияние концентрации вводимого в полимерные пены для улучшения радиопоглощающих свойств наполнителя на их некоторые эксплуатационные характеристики. Объектами исследования являются карбамидоформальдегидные пенопласты и углеродное волокно марки Углен 9Р. Проведены оценка прочностных свойств радиопоглощающих полимерных пен, модифицированных углеродным волокном, и изучение влияния концентрации наполнителя на адгезию и прочность при сжатии.

Бивол Г.Ю., Головастов С.В., Голуб В.В. //Горение и плазмохимия. 2021. Т. 19. № 2. С. 79-91.

Экспериментально исследовано ускорение пламени в водородно-воздушной смеси в канале, внутренняя поверхность которого покрыта пористым пенополиуретаном. Молярный избыток водорода варьировался от 0,3 до 1,0, а размер пор изменялся от 0,3 до 2,5 мм. Распространение фронта пламени происходило в полуоткрытом канале при атмосферном давлении и комнатной температуре. С помощью теневого метода регистрации газодинамических процессов и скоростной камеры определены скорости распространения фронта пламени в зависимости от размера пор и состава смеси. Максимально регистрируемая скорость фронта пламени составляла 1600 м/с при максимальном размере пор 2,5 мм. Определены размеры неоднородностей, генерируемые на фронте пламени. Установлена их связь с размером неустойчивости Дарье-Ландау. С помощью пьезоэлектрических датчиков определено давление, оказываемое продуктами горения на боковую поверхность канала. Установлены критические числа Пекле, при которых характерно ускорение фронта пламени и повышение давления за фронтом пламени.

Васляев А.А. //Международный студенческий научный вестник. 2018. № 5. С. 268.
Пенополиуретан является одним из самых эффективных теплоизоляционных и экологически чистых материалов,который используется в различных сферах деятельности человека, основным из которых является строительство (в качестве теплоизоляционного материала). Но быстрыми темпами пенополиуретан завоёвывает рынок автомобилестроения (сиденья, приборные и боковые панели, полки), за счет легкости материала, его прочности и долговечности. Материал биологически нейтрален, устойчив к микроорганизмам, плесени, гниению; не оказывает воздействия на физиологию человека, экологически чист. Пенополиуретан устойчив к воздействию пластификаторов и большинства растворителей, бензина, солярки, минерального масла, слабых растворов кислот и щелочей, а также к воздействию высоких температур. Материал имеет хорошую адгезию к бетону, кирпичу, дереву, штукатурке, металлу и другим строительным материалам. Так же полиуретановые материалы обладают большой универсальностью, они могут изготавливаться с широким диапазоном плотностей, коэффициентов полимерной жесткости и возможностью получать изделия практически любой формы и размеров, недоступных для формирования аналогичных изделий из других материалов. Так же хорошо известно, что для получения пенополиуретана необходимо присутствие как катализаторов, так и пеностабилизаторов. Технология переработки какой либо определенной рецептуры и конечные свойства пенопласта могут быть изменены путем варьирования химией процесса за что отвечает главным образом катализатор, и физика вспениваемой массы, которую определяют пеностабилизаторы. За счет тщательного подбора этой пары добавок удается сбалансировать процессы вспенивания и отверждения реакционной массы и обеспечить получение наиболее качественного пенополиуретана.

Вытчиков Ю.С., Евсеев Л.Д., Чулков А.А. //Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. 2013. № 2 (10). С. 90-93.
Приводятся результаты теоретического и экспериментального исследования тепловой изоляции трубопроводов с применением скорлуп из пенополиуретана.

Галиханов М.Ф., Дымова М.А., Дебердеев Р.Я., Муслимова А.А. //Пластические массы. 2011. № 4. С. 5-7.

В работе изучены процессы получения газонаполненных полимерных электретов и их свойства. Выявлено, что короноэлектреты на основе пенополистирола по своим характеристикам значительно превосходят полистирольные электреты, объяснены причины наблюдаемых закономерностей. Выбрана наиболее оптимальная технология производства газонаполненных электретных материалов, заключающаяся в поляризации предварительно выдержанных в растворителе листовых заготовок, с последующим их вспениванием. В этом случае значения электретной разности потенциалов пенопластов достаточны для их практического применения.

Гвоздев Д., Самойлов С., Васьков Г., Важнова И. //Полимерные трубы. 2013. № 2 (40). С. 60-62.

ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЕНОПОЛИУРЕТАНОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ТРУБ.

Додонов П.А. //Труды Крыловского государственного научного центра. 2019. № S1. С. 195-201.

Приведено сравнение методик испытаний и результатов испытаний по различным методикам. Отражены особенностей поведения пенопластов при различных видах нагружения. Представлены результаты разработки методики испытаний пенопластов для использования в многослойных конструкциях из полимерного композиционного материала (ПКМ).

Долгова Е.В., Мухаметов Р.Р. //Журнал прикладной химии. 2014. Т. 87. № 8. С. 1188-1192.
В работе представлен подход к разработке состава, а также приведены требования к физико-химическим и технологическим свойствам связующих, используемых в качестве полимерной основы для синтактных пен. Обсуждены основные достоинства и недостатки связующих, используемых при изготовлении сферопластов, таких как эпоксидные, полиуретановые, фенольные, олигоэфирные композиции. Исследованы реологические свойства и теплостойкость разработанного в ФГУП ВИАМ полициануратного связующего, сделан вывод о большом потенциале жизнеспособности связующего в интервале температур до 150°C. На основании проведенных исследований, а также свойств многослойных конструкций со сферопластиком на основе данного связующего сделан вывод о пригодности предложенного полициануратного связующего для изготовления сферопластиков.

Захарченко А.А., Ваниев М.А., Кочнов А.Б., Шокова Д.В., Емельяненкова К.А., Новаков И.А. //Известия Волгоградского государственного технического университета. 2019. № 5 (228). С. 7-18.
В обзоре представлен анализ научно-технических источников информации по проблематике создания пенополиуретанов пониженной горючести. По результатам патентного поиска установлено, что за период 2009-2018 гг. имеет место резкий рост количества выданных патентов. Выявлены эффективные антипирены, включающие полифосфаты меламина и аммония, их производные, в том числе в комбинациях с неорганическими соединениями. Показано, что в настоящее время основной вектор развития направления по разработке рецептур трудногорючих ППУ ориентирован на использование фосфор- и галогенсодержащих реакционноспособных антипиренов, которые имеют гидроксильные группы и принимают участие в реакции уретанообразования.

Захарычев Е.А., Белов М.С. //Интеллектуальный потенциал XXI века: ступени познания. 2010. № 4-2. С. 85-88.

Рассмотрены физико-механические свойства полу-взаимопроникающих полимерных сеток на основе полиуретанового пенопласта и виниловых (со)полимеров. Показано положительное влияние добавок виниловых мономеров при получении пенополиуретана на напряжение сжатия и коэффициент механических потерь полученного материала.

Зимняков Д.А., Алонова М.В., Ушакова Е.В., Ушакова О.В., Попов В.К., Минаев Н.В., Минаева С.А., Епифанов Е.О. //Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2021. Т. 16. № 2. С. 99-109.
Исследованы особенности формирования, развития и стабилизации структуры вспененного аморфного D.,L-полилактида при медленном (квази-изотермическом) и быстром (квази-адиабатическом) сбросе давления пластифицирующего/вспенивающего агента - сверхкритического диоксида углерода. Установлены следующие закономерности: 1) значения фактора расширения пены при квази-адиабатическом сбросе давления существенно ниже по сравнению с квази-изотермическим режимом вследствие значительной диссипации внутренней энергии системы «полимер-вспенивающий агент» из-за внутреннего трения в системе; 2) при квази-изотермическом вспенивании наблюдается эффект «расширение-коллапс»; 3) на промежуточной стадии между нуклеацией и интенсивным развитием пены рост зародышей пор в пластифицированном полимере имеет автомодельный характер. Полученные результаты являются значимыми для выбора режимов вспенивания, обеспечивающих требуемые структурные характеристики синтезируемых высокопористых матриц, предназначенных для использования в регенеративной медицине и тканевой инженерии.

Каблов Е.Н., Бейдер Э.Я., Петрова Г.Н., Столянков Ю.В., Румянцева Т.В. //Труды ВИАМ. 2015. № 4. С. 9.

Описаны физико-механические и теплофизические свойства вспененных полимерных материалов отечественного производства - эластичного (ВПП-1) и жесткого листового (ВПП-5), созданных для замены импортного эластичного пенополиимида марки «Solimide» (США) и жесткого листового метакрилимидного пенопласта марки «Rohacell» (Германия). Свойства отечественных пенополиимидов марок ВПП-1 и ВПП-5 сравниваются со свойствами зарубежных аналогов. Приводится описание способа изготовления образцов для испытаний из пенополиимида на разработанном в ВИАМ устройстве для механической обработки вспененных полимерных материалов. Даны рекомендации по применению разработанных пенополиимидов марок ВПП-1 и ВПП-5.

Коваленко А.В., Тундайкин К.О., Парахин И.В., Лукина А.И. //Новости материаловедения. Наука и техника. 2017. № 3-4 (27). С. 5.

Рассмотрены возможности получения эластичных фенолокаучуковых пенопластов типа ФрК, некоррозионноактивных по отношению к цветным металлам. Проведена оценка влияния резольного олигомера на кинетику отверждения новолачного олигомера в процессе нагрева до температуры 150°С. Изучена возможность совмещения резольного и новолачного олигомеров в смеси с бутадиеннитрильным каучуком. Установлен порядок смешения компонентов. Изучен комплекс основных технологических и эксплуатационных свойств пенопластов марок ФрК. Работа выполнена в рамках реализации комплексного научного направления 16.1. «Полимерные синтактные и пеноматериалы» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года»).

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

Газонаполненные пластмассы и эластомеры представляют собой одну из наиболее широко распространенных в самых разных областях человеческой деятельности и активно развивающихся групп полимерных материалов и изделий, в которых дисперсной фазой является газ, а основу сплошной фазы составляет полимер. Распространенность и перспективность рассматриваемой группы полимерных композиционных материалов объясняется сочетанием теплоизоляционных свойств с другими характеристиками, которые зависят от состава, структуры и технологии получения материала. В данной работе представлена классификация газонаполненных полимерных материалов в зависимости от типа газоструктурного элемента, состава и свойств. Рассматриваются разновидности газонаполненных пластмасс, пеноэластомеров и изделий из них, приведена характеристика, области применения, составы сырьевых смесей и технологии получения наиболее распространенных и востребованных на сегодняшний день газонаполненных полимеров: пенополиуретанов, пенополиизоциануратов, пенокарбамидов, пенофенопластов, пеноэпоксидов, пенополиимидов, пенополистиролов, пенополиэтиленов, пенополивинилхлоридов, пенополипропиленов, пенорезин и пеносиликонов. Отдельно рассматриваются интегральные пенопласты, синтактные пенопласты, сотопласты, материалы из полимерных волокон и воздушно-пузырчатые пленки. Представленная информация позволяет оценить разнообразие газонаполненных полимерных материалов и изделий, их основные преимущества и недостатки для разных областей применения.

Коршунов, Алексей Михайлович / Коршунов Алексей Михайлович. — Москва, 2021. — 45 с. : ил.

Полимерные пены и вспененная эмульсия: нуклеация пузырей, фазовые переходы, горение.

Куен Т.К.А., Зенитова Л.А. //Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. 2019. № 2. С. 7-21.

Исследованы технология получения эффективного и экономичного нефтяного сорбента на основе пенополиуретана, наполненного хитозаном, и его свойства. Важным фактором для сорбентов является плавучесть. Эластичные пенополи-уретаны имеют в своей структуре сообщающиеся ячейки, что закономерно способствует высокой поглощающей способности таких пен. Однако в сатурированном состоянии они могут потерять плавучесть и затонуть, что негативно сказывается на живых организмах водных объектов. Жесткие пенополиуретаны, наоборот, имеют закрытопористую структуру, т.е. ячейки в пене не сообщаются, что затрудняет проникновение сорбата в пену, однако в то же время такой сорбент сохраняет плавучесть в сатурированном состоянии. Поэтому использовали два типа сорбентов, предполагая, что если эластичный пенополиуретан будет иметь склонность к «затапливанию», то жесткий пенополиуретан избежит этого недостатка. В качестве наполнителя использовался хитозан двух видов: хитозан, растворимый в воде, и хитозан, растворимый в кислоте, в количестве от 20 до 50 мас. % от суммы компонентов пенополиуретанов. Отмечено, что с ростом количества введенного хитозана растет плотность сорбентов, что негативно отражается на их сорбционной активности. Тип хитозана влияет на процесс вспенивания как относительно плотности адсорбента, так и временных параметров вспенивания. Это оказывает свое влияние на баланс протекающих реакций. Водорастворимый хитозан в процессе получения пенополиуретанов частично может растворяться в воде, присутствующей в полиольном компоненте пенополиуретанов, и способен реагировать с изоцианатным компонентом, конкурируя с гидроксильными группами полиольного компонента. Таким образом, изоцианатного компонента в системе становится недостаточно для полноценного вспенивания пенополи-уретановой композиции. Для кислоторастворимого хитозана этот процесс невозможен в силу его стойкости к воде. Показано, что самой высокой адсорбционной способностью по отношению к нефти обладает эластичный сорбент с использованием хитозана в количестве 30 мас. %, поглощающая способность которого по отношению к нефти составляет »13,65 г/г. На практике разливы нефти чаще всего происходят на водной поверхности. Для выявления преимущественной способности поглощать нефть или воду были проведены исследования сорбционной емкости сорбентов по отношению к воде. Выявлено, что самой высокой адсорбционной способностью по отношению к воде обладает также эластичный сорбент с использованием хитозана 30 мас. %, поглощающая способность которого по отношению к воде составляет » 8,49 г/г. При этом сорбент преимущественно поглощает нефть с коэффициентом поглощения 0,6. При сравнении сорбентов, наполненных различным типом хитозана, выявлено, что сорбент, содержащий хитозан, растворимый в кислоте, имеет большую нефтеемкость, чем сорбент, содержащий хитозан, растворимый в воде.

Куинь Ань К.Т., Иванова М.А., Зенитова Л.А. //Вестник Технологического университета. 2017. Т. 20. № 11. С. 32-35.
В статье затронута актуальная проблема для настоящего времени - разработка сорбента для ликвидации разливов нефти на основе пенополиуретана и хитозана. Были оценены нефтеемкость сорбента и технологические параметры вспенивания.

Лавров И.В., Бардушкин В.В., Яковлев В.Б., Бардушкин А.В. //Известия высших учебных заведений. Электроника. 2021. Т. 26. № 2. С. 115-122.

Пористые пластмассы используются в различных отраслях промышленности, в том числе радио- и электротехнической. Они характеризуются хорошими тепло- и звукоизолирующими, диэлектрическими и механическими свойствами, а также стойкостью к воздействию различных внешних факторов в процессе эксплуатации. Рассмотрена задача прогнозирования эффективной диэлектрической проницаемости пористых пластмасс с большой объемной долей пор, в частности пенополиэпоксидных материалов. Предложены два подхода для ее решения, основанные на модели матричного композита. В первом подходе матрицей считается полиэпоксидное связующее, а полости, заполненные газом, принимаются за включения. Во втором - за включения принимаются полиэпоксидные стенки, разделяющие полости, а в качестве матрицы рассматривается газ, заполняющий полости. Для получения расчетных формул в обоих случаях использовано обобщенное сингулярное приближение теории случайных полей. На основе полученных выражений проведены модельные расчеты эффективной диэлектрической проницаемости макроскопически изотропного пенопласта с полимерным связующим на основе ЭД-20 и полостями, заполненными фреоном, в зависимости от кажущейся плотности материала. Расчеты в обобщенном сингулярном приближении выполнены для случая, когда средой сравнения считалась матрица, а также методом самосогласования. При вычислениях во втором подходе рассмотрены следующие формы ячеек материала: слабовытекший или сильновытекший многогранник. Полученные различными методами расчетные зависимости показали качественное соответствие экспериментальным данным.

Любимов В.Н., Скушникова А.И., Ермакова Т.Г., Волкова Л.И. //Пожаровзрывобезопасность. 2014. Т. 23. № 4. С. 77-80.

Изучено влияние природы полимерных стабилизирующих добавок на устойчивость, кратность и время полного разрушения пены, полученной из водных растворов ПАВ Е-30 - полимер.Показано, что при использовании в качестве добавок поливинилтриазола, полиэтиленоксида, полиметакриловой кислоты устойчивость пены и время ее полного разрушения зависят от природы полимера и его молекулярной массы. Установлено, что наибольшее стабилизирующее действие на пенообразующий раствор оказывает сополимер винилимидазола с натриевой солью метакриловой кислоты.

Магомедбеков Э.П., Меркушкин А.О., Обручиков А.В. //Перспективные материалы. 2021. № 10. С. 17-26.

Разработан композиционный сорбционный материал на основе высокопористой пенополиуретановой матрицы с нанесенным на поверхность слоем порошка импрегнированного активированного угля. Основой для изготовления образцов сорбента служил химически стойкий ретикулированный пенополиуретан Regicell. В работе были использованы соли веществ, наиболее эффективно ингибирующие процесс горения: фосфаты, сульфаты, бораты и пиросульфаты. В процессе исследования проведен подбор оптимального количества антипирена, а также изучена сорбционная способность образцов материала по отношению к радиоактивному метилиодиду. Установлено, что сорбент, обработанный 20 %-м раствором сернокислого аммония, можно отнести к материалу с низкой горючестью. Изучение сорбционной способности проведено на аттестованном иодном стенде при условиях, соответствующих стандартным для испытаний иодных сорбентов атомных станций. При испытаниях достигнута более 99,9 % эффективность улавливания радиоактивного метилиодида из газового потока, что превышает аналогичный показатель для промышленного гранулированного сорбента на основе торфяного активированного угля, выбранного в качестве сравнения. Установлено, что в ряде случаев значения гидравлического сопротивления газовому потоку, соответствующие изготовленным образцам композиционного сорбента ниже, чем у промышленного. В качестве критерия, позволяющего сравнивать сорбционную способность материалов, характеризующихся разной долей свободного объема, использован относительный индекс сорбционной способности.

Манжай В.Н., Фуфаева М.С. //Коллоидный журнал. 2014. Т. 76. № 4. С. 495.
Получены пены из водных растворов поливинилового спирта двумя разными способами: диспергационным (механическим), т.е. путем пропускания газа через пористую среду в водный раствор поливинилового спирта и конденсационным (химическим), т.е. при проведении газогенерирующей реакции непосредственно в полимерном растворе. Исследовано влияние способа формирования пены на ее устойчивость и дисперсность. Установлено, что при конденсационном способе вспенивания водного раствора поливинилового спирта азотом образуется более устойчивая и мелкодисперсная пена высокой кратности, чем при пропускании газа через полимерный раствор. После проведения химической реакции в полимерном растворе и последующего цикла замораживания–оттаивания пены из нее были сформированы пенокриогели и определены значения их модуля упругости, температуры плавления и коэффициента теплопроводности.

Марков А.В., Гречищева Н.Ю., Мещеряков С.В., Есипов Ю.Л., Краснова О.Ю. // Пластические массы. 2014. № 5-6. С. 56-61.
Данный обзор посвящен анализу перспектив использования вспенивающих агентов, альтернативных гидрохлорфторуглеродам в условиях действия Монреальского и Киотского протоколов. Проводится сравнение характеристик различных озонобезопасных вспенивающих агентов и делается вывод о перспективности использования метилформиата (МФ) в жестких ППУ системах, анализируется процесс патентования и производства этих систем.

Мельниченко М.А., Чупрова Л.В., Мишурина О.А. //Современные наукоемкие технологии. 2015. № 9. С. 52-55.

В настоящее время проблема переработки полимерных отходов приобретает актуальное значение, так как они являются мощным сырьевым и энергетическим ресурсом. Одним из способов решения проблемы является получение новых композиционных материалов. Основным способом получения пористых материалов является вспенивание с помощью специальных химических добавок, вводимых в полимер, – порофоров. В статье рассматриваются различные химические добавки и их действие на свойства материала. Показано, что большинство вспененных полимеров производятся путем диспергирования газа по всему объему жидкой фазы полимера с последующей стабилизацией получающейся пены. Вспенивание термопластов может осуществляться как при литье под давлением, так и при экструзии. Приводятся основные свойства вспененных композитов. Рассматриваются возможности получения композитов с применением минеральных техногенных отходов и возможности применения этих материалов в различных отраслях промышленности.

Мубаракшина Л.Ф., Абдрахманова Л.А., Кашапов А.В. //Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2011. № 4 (18). С. 248-253.

Показана специфика «химического» наполнения, проявляющаяся во влиянии реакции взаимодействия химически активных наполнителей на процесс формирования ячеистой структуры карбамидных пенопластов. Выявленный эффект комплексного модифицирующего действия химически активных наполнителей на карбамидные пенопласты заключается в дополнительной поризации за счет газообразования (СО2) и в усилении полимерной матрицы. Механизм усиления обусловлен сочетанием «конденсационного» наполнения фосфатами Ca, Mg, Al, образующимися при взаимодействии наполнителей с ортофосфорной кислотой, и химической сшивкой молекул карбамидоформальдегидной смолы гидроксидами кальция (магния).

Панченко А.Н. //Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2023. № 3-2 (78). С. 31-33.

Полимерные материалы составляют самую большую область роста в строительных материалах. К ним относятся пластмассы, каучуки, термопластичные эластомеры, клеи, пены, краски и герметики. Наиболее распространены полимеры в следующих строительных элементах: полы, окна, облицовка, водосточная система, трубы, мембраны, уплотнение, остекление, изоляция и вывески. От использования в качестве клеев до замены традиционных строительных материалов полимеры произвели революцию в строительной отрасли. В этой статье рассматриваются различные варианты использования полимеров в строительстве.

Панфилов Д.А., Дворко И.М. //Научный альманах. 2018. № 3-2 (41). С. 183-186.

В статье рассмотрен метод переработки вторичного полиэтилентерефталата в смолы, которые могут использоваться в качестве модификаторов олигомерных и полимерных связующих различного назначения: пенопластов, полиуретанов, битумов, эпоксидных и новолачных смол.

Пасечник М.П., Дорофеев А.А. //Пластические массы. 2019. № 3-4. С. 35-38.

Исследовалось влияние гранул полистирола ПСВ-С на свойства пенополиуретана марки ППУ-240-2. Показано, что введение ПСВ-С в композицию ППУ-240-2 снижает температуру, развивающуюся при вспенивании, увеличивает плотность материала, замена части гранул ПСВ-С на подвспененные приводит к более равномерному распределению гранул по поверхности пеноматериала.

Петрова П.Н., Федоров А.Л. //Трение и износ. 2010. Т. 31. № 3. С. 276-281.
Приведены результаты исследований износостойких композиционных материалов на основе политетрафторэтилена, при создании которых применяли жидкофазное наполнение минеральным моторным маслом. Разработана технология получения микропористого фторопласта и заполнения пор жидкими моторными маслами при разных температурах, позволившая создать маслонаполненные триботехнические полимерные материалы с повышенной износостойкостью. Выявлено, что сорбционное проникновение жидкого смазочного материала в объем полимерного связующего интенсифицируется при повышении температуры и использовании природных адсорбентов. Исследованы триботехнические свойства полимерных материалов, содержащих жидкий смазочный материал и природные адсорбенты. Разработаны новые материалы для узлов трения различного назначения, обладающие повышенными износостойкостью и нагрузочной способностью.

Пецух Г.Р. //Актуальные научные исследования в современном мире. 2021. № 10-10 (78). С. 97-99.

На сегодняшний день полиимидные пеноматериалы находят широкое применение в аэрокосмической, судостроительной и других передовых областях науки и техники. Отличительные свойства, относящиеся к пенополиимидным конструкционным материалам, обусловлены устойчивой структурой, что позволяет им сопротивляться длительным напряжениям. Однако современные технологии получения данных полимерных пенопластов обладают рядом недостатков, в частности, многостадийность и дороговизна производства. Именно поэтому разработка новых методов синтеза пенополиимидов является актуальной проблемой. В настоящей работе разработана новая технология получения пенополиакрилимидных конструкционных материалов, отличающаяся дешевизной и упрощением технологического исполнения, на основе полиакриламидной матрицы с различными добавками.

Платонов М.М., Бабин А.Н., Евтехов М.А., Шарова И.А., Шимкин А.А. //Пластические массы. 2023. № 9-10. С. 26-28.

Разработана новая технология формования полимерных композиционных материалов (ПКМ) из препрегов. Технология заключается в использовании специального «активного» сердечника из закрытопористого газонаполненного материала (пенопласта), формующее действие которого основано на возможности расширения при повышенной температуре и создании давления на слои из препрега внутри замкнутой формообразующей оснастки. В статье приведено описание новой технологии и марочного ассортимента полимерных композиций для изготовления сердечника.

Платонов М.М., Шульдешов Е.М., Нестерова Т.А., Сагомонова В.А. // Труды ВИАМ. 2016. № 4 (40). С. 9.
Статья посвящена вопросам применения и описанию характеристик новых полимерных материалов с акустическими свойствами, разработанных во Всероссийском научно-исследовательском институте авиационных материалов в последние годы. Рассматриваются звукопоглощающие пористоволокнистые полимерные материалы ВТИ-7 и ВТИ-12, а также сотовая акустическая конструкция ВЗМК-1 на их основе. Описаны свойства вибропоглощающих материалов марок типа ВТП-1В, предназначенных для уменьшения отрицательного воздействия вибрации и структурного шума на пассажиров, пилотов и микроэлектронику. Рассмотрены свойства теплозвукоизоляционного материала ВПП-1 на основе полиимида, являющегося в настоящее время материалом, по свойствам превосходящим ранее широко используемый материал АТМ-1. Работа выполнена в рамках реализации комплексного научного направления 15.3. «Материалы и покрытия для защиты от ЭМИ, ударных, вибрационных, акустических и электрических воздействий» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года»)

Полетаев Н.Л. //Пожаровзрывобезопасность. 2022. Т. 31. № 1. С. 14-20.
Производство пожарно-технической экспертизы предполагает, что искры дуговой электросварки (далее - искры) являются эффективными источниками зажигания. Однако вероятность зажигания искрой горючего материала зависит от времени контакта между ними. В данной работе экспериментально показано отсутствие зажигания искрами вертикальной гладкой стенки из горючего жесткого пенополиуреана (ППУ). Для объяснения данного факта рассчитали время контакта искры и стенки τint, которое сравнили с оценкой минимального времени контакта τmin, необходимого для зажигания стенки.

Полотнянщиков К.С., Ваганов Г.В., Камалов А.М., Иванькова Е.М., Иванов А.Г., Попова Е.Н., Мягкова Л.А., Светличный В.М., Юдин В.Е. //Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). 2023. № 66 (92). С. 73-78.
Осуществлен синтез пенообразующих форполимерных композиций на основе этилового эфира диангидрида 4,4ʹ-дифенилоксидтетракарбоновой кислоты, 4,4ʹ-диаминодифенилового эфира и 1,6-гексаметилендиамина с использованием ПАВ. Строение синтезированных соединений подтверждено данными ИК-спектроскопии, представлены данные сканирующей электронной микроскопии образцов образующихся пеноматериалов. Прослежено влияние компонентов пенообразующей композиции (ПАВ и алифатического диамина) на структуру, термические и механические свойства образующихся пенополиимидов. Показана возможность регулирования размеров пор в пеноматериале путем отбора различных фракций (250-400 мкм) частиц порошкообразной пенообразующей композиции для термообработки. Полученные пеноматериалы обладают высокой термостойкостью (начало потери массы наблюдается в диапазоне 470-499 °С); их плотность варьируется от 7,57 до 16,60 кг/м3; модуль Юнга при сжатии составляет 200-270 кПа, напряжение при разрушении от 6,47 до 17,77 кПа.

Рудакова М.Д., Панфилов Д.А. //Научный альманах. 2022. № 4-2 (90). С. 97-101.
Разработан композиционный полимерный материал с регулируемой диэлектрической проницаемостью на основе эпоксидно-новолачных пенопластов и минерального наполнителя -диоксида титана. Исследованы физико-механические характеристики материала, проведен термомеханический анализ. Получены зависимости таких показателей, как кажущаяся плотность, разрушающее напряжение, водопоглощение, от содержания наполнителя.

Рябов С.А., Захарычев Е.А., Белов М.С. //Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2012. № 1-1. С. 83-85.
Получены полу-взаимопроникающие полимерные сетки на основе полиуретанового пенопласта и виниловых мономеров (метилметакрилата, стирола, бутилакрилата и смесей бутилакрилата с метакри- ловой кислотой, метилметакрилатом и стиролом). Показана эффективность малых количеств винило- вого (со)полимера для улучшения физико-механических характеристик эластичного пенополиуретана.

Садовничий Д.Н., Милехин Ю.М., Калинин Ю.Г., Казаков Е.Д., Шереметьев К.Ю., Марков М.Б., Перцев Н.В., Крутиков Д.И. //Журнал прикладной химии. 2021. Т. 94. № 8. С. 1065-1078.
С использованием методов электронной микроскопии, рентгеновской дифракции и электронно-оптической хронографии с наносекундным временным разрешением исследованы закономерности воздействия пучка релятивистских электронов ускорителя «Кальмар» на синтактную пену, образованную стеклянными микросферами, распределенными в эластичной полимерной матрице из отвержденного бутадиен-нитрильного каучука, усиленной волокнами хризотил-асбеста. Установлено, что при воздействии импульсного (~100 нс) электронного пучка мощностью 6.2-7.55 ГВт и энергией электронов до 310 кэВ на поверхности синтакта образуется кратер с характерными оплавленными вкраплениями, а начальная скорость разлета газоплазменных образований достигает 19 км·с-1. Продукты абляции содержат кластеры из фрагментов стеклосфер, коротких волокон хризотил-асбеста и полимерного связующего. Показано, что в результате действия высоких температур и давлений от воздействия пучка релятивистских электронов происходит разрушение стеклосфер, а также изменение фазового состава синтакта.

Садовничий Д.Н., Милехин Ю.М., Шереметьев К.Ю., Казаков Е.Д., Марков М.Б., Савенков Е.Б. //Журнал прикладной химии. 2022. Т. 95. № 1. С. 87-99.
Методами растровой электронной микроскопии и рентгеновской дифракции изучены превращения, вызванные воздействием потока релятивистских электронов с длительностью облучения на половине амплитудного значения 100 нс и мощностью 6.3-9.2 ГВт на синтактную пену, образованную стеклянными микросферами и силоксановым блок-сополимером, а также полимерную основу синтакта. Показано, что при разрушении стеклянных микросфер в синтактной пене от действия пучка релятивистских электронов наблюдается образование продолговатых структур микрометровых размеров и нитевидных структур с минимальным диаметром 40 нм (нановолокон). С использованием методов Монте-Карло проведены оценки распределения полей поглощенных доз и давления ударной волны. Обсуждаются обнаруженные изменения химического и фазового состава синтактной пены и ее полимерной основы, вызванные однократным воздействием пучка релятивистских электронов.

Сафин Р.М. //Аллея науки. 2018. Т. 4. № 10 (26). С. 410-415.
Рассмотрены преимущества использования пенополиуретана в качестве теплоизоляции тепловых сетей. Выполнен анализ пенообразующих добавок для ППУ и выявлены наиболее эффективные из них.

Сафонов А.Н., Корниенко П.В., Ширшин К.В. //Журнал прикладной химии. 2023. Т. 96. № 4. С. 397-402.
Исследован процесс вспенивания частиц сополимера акрилонитрила и метакриловой кислоты в интервале температур 160-220°С. Методом ИК-спектроскопии установлено, что конечная полимерная матрица пенопластов состоит из глутаримидных фрагментов. Методом термогравиметрического анализа установлено, что полученные продукты имеют высокую температуру начала разложения (около 350°С). Изучено влияние длительного воздействия высоких температур (150-190°С) на физико-механические свойства пенопластов.

Сафонов А.Н., Корниенко П.В., Ширшин К.В., Зайцев С.Д. //Пластические массы. 2023. № 3-4. С. 16-19.

Исследованы особенности процесса получения пенопластов на основе поливинилхлорида и реакционноспособных изоцианатов в присутствии ангидридов карбоновых кислот в качестве сшивающих агентов. Показано влияние природы изоцианатов и их концентрации на процесс формирования имидных фрагментов в полимерной матрице, на физико-механические и температурно-деформационные свойства пенопластов. Определены температуры стеклования полученных материалов.

Светличный В.М., Полотнянщиков К.С., Иванькова Е.М., Иванов А.Г., Ваганов Г.В., Мягкова Л.А., Попова Е.Н., Юдин В.Е. //Пластические массы. 2023. № 9-10. С. 29-32.
Осуществлен синтез пенополиимидов, получаемых в результате термообработки лиофилизованных водорастворимыхтриэтиламмонийных солей полиамидокислот на основе диангидридов 3,3ʹ,4,4ʹ-дифенилоксид-, 3,3ʹ,4,4ʹ-бензофенон-тетракарбоновой кислот и 4,4ʹ-диаминодифенилового эфира. Проведено исследование структуры и морфологии полученных пеноообразцов. Представлены результаты по оценке механических свойств и термостойкости полученных пенополиимидов.

Титова Е.Ю. //Международный студенческий научный вестник. 2017. № 3. С. 96.

В настоящее время во многих зарубежных странах проводятся исследования, направленные на изучение такого типа пенопластов, как синтактные. Эти пенопласты представляют особый интерес для изучения по нескольким причинам. Пенопласты с закрытыми ячейками, образуемыми микросферами, позволяют в своем производстве использовать самые обычные связующие, а сами микросферы зачастую являются отходами различных энергетических производств. Это делает их доступным, недорогим наполнителем. Наряду с относительной простотой получения, синтактные пенопласты так же обладают интересными и уникальными свойствами. Несмотря на то, что с уменьшением плотности снижаются прочностные свойства газонаполненных полимерных композитов, они находят широкое применение как конструкционные материалы. Их применяют для теплоизоляции и звукоизоляции, повышения жесткости многослойных конструкций, для компенсации тепловых расширений различных материалов, демпфирования вибрационных нагрузок, создания непотопляемых судовых элементов, для обеспечения радиоэкранирования объектов и других целей.

Тульский Г.В., Пантелеева Т.С., Дворко И.М. //Новые материалы и технологии в машиностроении. 2022. № 35. С. 64-69.

Приведены свойства и возможное применение последних разработок полимерных пеноматериалов в промышленности. Рассмотрены методы получения и физико-механические характеристики пенопластов конструкционного назначения.

Федосов С.В., Малбиев С.А., Кусенкова А.А., Ветрова Ю.С., Грузинцева Н.А., Гусев Б.Н. //Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Материалы. Конструкции. Технологии. 2018. № 3. С. 26-43.

Рассматриваются основные виды теплоизоляционных эффективных изделий из полимерных материалов в промышленном и гражданском строительстве. Приведены их физико-механические свойства для различных частей здания (сооружения) в отечественном и зарубежном строительстве. Результаты исследований показывают, что значительные теплопотери происходят через оконные проемы, поэтому необходимо не только повышать термическое сопротивление ограждающих конструкций, но и применять новые типы окон с двойным и тройным остеклением стеклопакетами. Одними из самых эффективных видов теплоизоляции в мировом масштабе являются газонаполненные пластмассы, в частности, пенопласты, отличающиеся незначительной плотностью (10-50 кг/м3), очень малым водопоглощением. Пониженная теплостойкость и горючесть пенопластов не являются препятствием для использования их в трехслойных ограждающих конструкциях совместно с бетоном или кирпичом. Кроме того, пенопласты отличаются высокой технологичностью - простотой изготовления и применения. Полимерные теплоизоляционные материалы широко применяются для трехслойных несущих и ограждающих строительных конструкций с обшивками из различных материалов. Асбестоцементные плиты с деревянным каркасом изготавливают длиной 3 и 6 м, шириной соответственно 1,5 и 3 м и применяют для совмещенных бесфонарных покрытий, в основном одноэтажных зданий промышленного назначения с наружным отводом воды и кровлей из рулонных материалов. В качестве продольных ребер каркаса могут быть использованы клеефанерные швеллеры, которые позволяют снижать расход древесины в среднем на 15 %. В Ивановском государственном политехническом университете (ИВГПУ) разработано конструктивное решение нового композиционного полимерного теплоизоляционного материала. Изделие состоит из двух слоев тонкого теплоизоляционного материала (пенополистирола толщиной 10-20 мм), между которыми размещён средний слой, содержащий слой цилиндрических пенополиэтиленовых прокладок, контактирующих по внешним цилиндрическим поверхностям с нетканым волокнистым материалом, при этом цилиндрические пенополиэтиленовые прокладки и нетканый волокнистый материал заключены в тканые сетки и соединены с поверхностями пенополистирола. Предложено новое техническое решение композиционного теплоизоляционного материала с улучшенными механическими свойствами благодаря применению армирования с помощью тканых и нетканых синтетических сеток, а также цилиндрических вкладышей.

Чанг Ч.И.Д., Зенитова Л.А. //Вестник Технологического университета. 2021. Т. 24. № 2. С. 56-60.
В данной работе представлены исследования процесса взаимодействия компонентов синтеза полимерного композиционного материала на основе эластичного пенополиуретана (ППУ) и хитина (Х) - ППУ10Х. Методом ИКС выявлено, что наряду с основными реакциями, протекающими при синтезе пеноплиуретанов, происходит взаимодействие между гидроксильными, а также метилольными группами хитина и изоцианатными группами компонента Б с образованием уретановых связей. Устойчивость ПКМ к высоким температурам оценивалась методом ТГА в диапазоне температур от 30 до 300°C. Для ППУ, ППУ10Х и хитина термическое разложение происходит в две стадии. Первая стадия потеря массы в интервале 30-100oC, связанная с выделением низкомолекулярных летучих компонентов. Вторая стадия потери массы для ППУ и ППУ10Х происходит между 250-300°С связанна с разложением уретановой группы. Несмотря на то, что в ППУ10Х присутствует достаточное количество хитина как ППУ, так и ППУ10Х в интервале 30-100oC теряет намного меньше массы, чем сам хитин. Это объясняется наличием существенного количества влаги в хитине. Кроме того, присутствие хитина в ППУ10Х даже несколько уменьшило потерю массы материала в интервале 30-100oC. Композиционный ППУ10Х не только обладает хорошей нефтяной сорбционной способностью, но также могут использоваться в условиях высокой температуры. С другой стороны, теплопроводность материала ППУ10X соизмерима с теплопроводностью материала без наполнителей. Его коэффициент теплопроводности достигает 0,039 Вт/м.K. Это доказывает, что ППУ10X можно использовать в качестве материала термического сопротивления в зданиях или в промышленном тепловом оборудовании. Исследование нефтеудерживающей способности материалов показали, что полученный ПКМ ППУ10Х обладает высокой нефтеудерживающей способностью, позволяющей использовать его в качестве боновых заграждений, окружающих зону разлива нефти.

Чурсова Л.В., Соколов И.И., Лукина А.И. //Известия высших учебных заведений. Серия Химия и химическая технология. 2017. Т. 60. № 2. С. 67-73.
В статье рассмотрены вопросы создания облегченных полимерных синтактных материалов нового поколения с улучшенным, по сравнению с существующими аналогами, комплексом эксплуатационных и специальных свойств - сферопластика на основе высокодеформативного цианэфирного связующего и фенольного пенопласта замкнуто-ячеистой структуры для применения в составе элементов конструкций изделий авиационной техники.

Юрченко А.Д., Панфилов Д.А. //Пластические массы. 2019. № 9-10. С. 14-19.
Рассмотрены современные методы снижения горючести новолачных, эпоксидных и эпоксидно-новолачных олигомеров, используемых для производства конструкционных пеноматериалов. Приведены результаты исследований по применению в качестве трудногорючих матриц хлорированных смол, в качестве антипиренов полифосфатов, вспучивающегося графита и галлуазитных нанотрубок.

Alex J. Pritchard, Peter J. Martin, Mark P. McCourt, Mark P. Kearns, Eoin Cunningham //Polymer Engineering & Science. February 2024. Volume 64, Issue 2, Pages 469-480.
Эволюция пены при обработке расплава без давления, например при ротационном формовании, отличается от процессов, протекающих под высоким давлением, таких как формование вспененного полимера под давлением, что затрудняет сравнение. Это привело к необходимости разработки специальной методики для изучения этих систем. Была разработана уникальная процедура тестирования для фиксации и характеристики эволюции пены в пробирках в условиях отсутствия давления. Валидационное исследование показало, что процедура является надёжной, позволяет получать воспроизводимые образцы (средняя высота (AVG) 39,69 ± 1,70 мм и средняя плотность AVG 0,319 ± 0,012 г/см3) и даёт сопоставимые результаты с образцами, полученными с помощью промышленного процесса ротационного формования пенопласта. В ходе исследования изучалось влияние размера частиц полимера на получаемые структуры пены. Более мелкие (от 90 до 106 мкм) полимерные порошки давали более желаемые структуры, обеспечивая на 38,6% меньшую плотность пены и на 43,8% большую высоту пены, чем более крупные порошки (от 425 до 500 мкм). Время цикла было намного короче (~15 минут) по сравнению с промышленным процессом ротационного формования (более 40 минут) и требовало меньшего количества материалов, что делает его полезным для быстрой оценки характеристик. В будущих работах планируется применить новую процедуру для изучения влияния материала и условий обработки на пенные структуры, полученные в условиях без давления.

Alireza Bandegi, Maya Montemayor, Ica Manas-Zloczower //Polymers for Advanced Technologies. October 2022. Volume 33, Issue 10, Pages 3750-3758.
Полиуретановые (ПУ) термореактивные материалы широко используются в различных областях, и переработка большого количества ПУ термореактивных отходов остается актуальной проблемой. Переработка термореактивных отходов путем витримеризации является целесообразным, экономически эффективным и экологичным подходом. В этой работе триазабициклодецен (TBD) используется в качестве органокатализатора в процессе витримеризации для переработки и повторного использования термореактивных жестких пенополиуретанов. Результаты показывают, что при витримеризации постоянная сшитая структура полиуретановой термореактивной пены превращается в динамическую сеть. Витримеризованная сеть может быстро ослабить напряжение за 10 секунд при температуре до 120°C. Топологическая перестройка происходит в результате реакции обмена карбаматов, в основном по диссоциативному механизму. Остеклованная сетка сохраняет высокую механическую прочность с Модулем Юнга 2,7 ГПа и пределом прочности при растяжении 76,4 МПа и может быть повторно обработана без добавления дополнительного катализатора и без потери механических свойств. Сетку vitrimerized также можно вспенить, приложив небольшое давление при высоких температурах.

Alvin J. Ing, Anand Jayapadman, Woo-Veen Kim, Chelsea Ly, Kevin Ho-Shon, Paul Lilburn, Alan Carew, Benjamin J. H. Ng, Tajalli Saghaie, Jonathan P. Williamson //Respirology. December 2022. Volume 27, Issue 12, Pages 1064-1072.
Ранее мы описали устранение коллатеральной вентиляции (КВ) у пациента с тяжёлой хронической обструктивной болезнью лёгких (ХОБЛ) с помощью эндоскопической полимерной пены (EPF) перед эндоскопическим уменьшением объёма лёгких (ELVR) с помощью клапанов. Целью этого исследования было изучить эффективность этого метода в более крупной группе пациентов и сравнить результаты с результатами в аналогичной группе пациентов без КВ.

Anand Utpal Vakil, Natalie Marie Petryk, Changling Du, Bryanna Howes, Darnelle Stinfort, Serenella Serinelli, Lorenzo Gitto, Maryam Ramezani, Henry T. Beaman, Mary Beth Browning Monroe //Journal of Biomedical Materials Research Part A. May 2023. Volume 111, Issue 5, Pages 580-595.
Полиуретановые пены представляют собой настраиваемую платформу из биоматериалов, которую можно использовать в различных областях регенеративной медицины. Для успешного заживления ран важно достичь баланса между скоростью деградации каркаса и врастанием тканей, и для понимания этих процессов требуются обширные испытания in vivo. Тщательные испытания in vitro позволяют свести к минимуму количество животных, необходимых для сбора достоверных данных; однако сложно точно подобрать условия деградации in vitro, которые могли бы эффективно имитировать результаты in vivo. С этой целью мы провели комплексную оценку деградации пористых полиуретановых пен с памятью формы in vitro с регулируемой скоростью деградации с использованием перекиси водорода в различных концентрациях, чтобы определить среду, которая наиболее точно имитирует измеренную скорость деградации in vivo. Деградация материала изучалась в течение 12 недель in vitro в 1%, 2% или 3% перекиси водорода и in vivo в подкожных карманах у крыс породы Спрэг-Доули. Мы обнаружили, что условия деградации in vitro, которые лучше всего предсказывают скорость деградации in vivo, различаются в зависимости от количества механизмов деградации полимера и его гидрофильности. В частности, для более гидрофильных материалов, которые разлагаются как в результате гидролиза, так и в результате окисления, требуются более низкие концентрации перекиси водорода (1%) для имитации скорости разложения in vivo, в то время как для более гидрофобных каркасов, которые разлагаются только в результате окисления, требуются более высокие концентрации перекиси водорода (3%) для моделирования разложения in vivo. Эту информацию можно использовать для рационального выбора условий разложения in vitro, которые точно определяют скорость разложения in vivo, прежде чем проводить исследования на животных.

Andi Di, Carina Schiele, Seyed Ehsan Hadi, Lennart Bergström //Advanced Materials. November 28, 2023. Volume 35, Issue 48, 2305195.
Пены и аэрогели низкой плотности на основе переработанных и биоразлагаемых нановолокон и добавок являются многообещающими альтернативами теплоизоляционным материалам на основе ископаемого топлива. Сверхизолирующие пены получают из переработанных арамидных нановолокон (upANFA), полученных из арамидной пряжи, и нановолокон из целлюлозы (CNF), полученных из древесины. Гибридные пены на основе upANFA/CNF с содержанием upANFA до 40 мас.% демонстрируют высокую термическую стабильность и очень низкую теплопроводность 18–23 мВт м−1 К−1 в направлении, перпендикулярном выровненным нанофибриллам, в широком диапазоне относительной влажности (RH) от 20% до 80%. Установлено, что теплопроводность гибридных пен upANFA/CNF снижается с увеличением содержания upANFA (5–20 мас.%). Сверхизолирующие свойства гибридных пен CNF-upANFA связаны с низкой плотностью пен и сильным межфазным рассеянием фононов между очень тонкими и частично разветвлёнными upANFA и CNF в стенках гибридных пен. Дефибриллированные нановолокна из текстиля — это не только кевлар, и это исследование, как мы надеемся, вдохновит на переработку текстильных отходов в высокоэффективные продукты.

Binxia Yuan, Xinyi Fang, Jianben Liu, Yan Liu, Rui Zhu //Shock and VibrationVolume 2021, Issue 1.
В настоящее время масштабы электроэнергетической системы Китая становятся всё больше и больше, и борьба с низкочастотными помехами на подстанциях (особенно на трансформаторах) очень важна. Звукопоглощающие материалы стали одним из важных способов борьбы с низкочастотными помехами. Полиуретановый материал сам по себе не может удовлетворить требованиям по снижению низкочастотных помех, поэтому необходимо изучать его в сочетании с другими материалами. В статье гибкие пенополиуретановые композиты и композиты с наночастицами Al2O3 были получены методом пропитки. Этот метод прост, безопасен и легко контролируется. Были проанализированы морфология и коэффициент звукопоглощения вспененных материалов до и после заполнения. С помощью метода конечных элементов были созданы модели акустических полостей с одним отверстием из полиуретана и композита Al2O3-полиуретан. Для понимания процесса рассеивания энергии был изучен процесс поглощения и рассеивания звукового давления для одного отверстия. В то же время в результате изучения накопления и рассеивания акустической энергии был получен коэффициент потерь для одного отверстия, который позволяет предсказать изменение коэффициента звукопоглощения для полиуретановой пены и Al2O3-полиуретана.

Charles Kuranchie, Abu Yaya, Fred Aboagye-Antwi, Yaw Delali Bensah //International Journal of Polymer ScienceVolume 2024, Issue 1.
Полиуретановые пены — это универсальный класс полимерных материалов, физико-химические свойства и структура которых могут быть изменены с помощью добавок. В этом исследовании изучалось влияние натуральных добавок, отпугивающих насекомых, таких как масло нима (NO) и порошок гвоздики (CP), на состав и морфологию гибких полиуретановых пен (FPUF). Пены были изготовлены методом преполимеризации с использованием метода «коробка», применяемого в производстве пен. Композитный материал был получен путём варьирования индекса изоцианата (103 и 108), так как для реакции с добавками требовалось избыточное количество изоцианата. При индексе 103 состав не удался, так как пена разрушалась сразу после вспенивания. Однако при индексе 108 были успешно получены две основные категории пен: пены, содержащие либо NO, либо CP, и пены, содержащие обе добавки. Влияние этих добавок на состав было изучено путём наблюдения за реакцией пены с использованием показателей вязкости, липкости и времени вспенивания. Было замечено, что время расстойки теста увеличилось с ростом содержания NO/CP. С другой стороны, морфологию изучали с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) и оптического микроскопа (ОМ). СЭМ-изображения показали разрушение ячеистой структуры пены при содержании 1 мас.% NO, а также при содержании 1 мас.% CP. Ячеистая структура пен с одновременным добавлением NO и CP была такой же, как у чистых пен, и не имела разрушенных межклеточных соединений и перемычек из-за лучшей дисперсии добавок в полиуретановой матрице. Исследование показывает, что совместное добавление NO и CP изменяет морфологию FPUF, что может повлиять на их физико-механические свойства.

Dong-Sen Chen, Chun-Hua Chen, Wha-Tzong Whang, Chun-Wei Su // Advances in Polymer TechnologyVolume 2022, Issue 1.
В ходе этого исследования был успешно синтезирован и охарактеризован новый тип полиимидных пен (PIF) с химически внедренными гибкими алифатическими диаминовыми (1,6-диаминогексановыми (HMDA)) сегментами. Алифатические сегменты HMDA были случайным образом включены в длинные ароматические имидные связи. Полученные PIF с различным содержанием HMDA (от 0 до 20 мол.%) имели различную морфологию, например, меньшую плотность и больший диаметр ячеек (при более высоком содержании HMDA), а также увеличенное соотношение открытых ячеек. HMDA придал сополимеру гибкость, что привело к снижению жёсткости. По сравнению с использованием 4,4′-оксидианилина (ODA) в качестве единственного источника диамина, добавление HMDA, который стоит дешевле, повысит гибкость PIF и улучшит его технологичность, а также сделает производство более рентабельным. При определённых компромиссах в отношении термических и механических свойств этот предлагаемый метод может быть применим в промышленности.

J. Baumeister, J. Weise, E. Hirtz, K. Höhne, J. Hohe //Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. December 2014. Volume 45, Issue 12, Pages 1099-1107.
Облегчённая конструкция имеет особое значение для транспортных средств с чисто электрическим приводом, так как позволяет увеличить запас хода и повысить популярность на рынке. В рамках проекта «SmartBatt», финансируемого Европейской комиссией в рамках 7й Рамочной программы, была разработана аккумуляторная батарея мощностью 20 кВт·ч, вес которой на 10–15% меньше, чем у современных аналогов. Помимо улучшенной интеграции аккумуляторной батареи в кузов, для этого была использована новая концепция многослойного материала для корпуса батареи. В основе инновационной технологии «сэндвич» лежит размещение гранул алюминиевой пены, покрытых полимером, между предварительно отформованными алюминиевыми лицевыми листами. Последующее вспенивание полимера приводит к образованию «сэндвич»-структуры, основной слой которой состоит из сфер алюминиевой пены, погруженных в матрицу полимерной пены. Такой подход обеспечивает превосходный контроль процесса и позволяет изготавливать компоненты с целенаправленной локальной «сэндвич»-конструкцией. Механические свойства гибридных пен AlSi10-эпоксид были определены с помощью квазистатических и динамических испытаний на сжатие и сопоставлены с поведением монопен на основе эпоксидной смолы.

Jingqian Deng, Zuolong Liu, Zhongjie Du, Wei Zou, Chen Zhang //Journal of Applied Polymer Science. August 20, 2019. Volume 136, Issue 32, 47844.
Для улавливания CO2 был сконструирован полимерный вспененный материал как с открытой пористой структурой, так и с внутренней поверхностью, привитой полиэтиленмином (PEI). Пористую поли (трет-бутилакрилатную) пену сначала получали концентрированной эмульсионной полимеризацией, а затем карбоксильные группы вводили на поверхность раздела пористого полимера после реакции гидролиза. Затем поверхность пены была покрыта ПЭИ, и в итоге была получена пористая полимерная пена с покрытием из ПЭИ, предназначенная для улавливания CO2. Структура пен была охарактеризована с помощью инфракрасной спектроскопии, энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии. Адсорбционные свойства CO2 были измерены с помощью циклов адсорбции/десорбции. В результате полимерная пена содержала большое количество аминных групп (13,9 мас. % N) и поэтому обладала высокой способностью к адсорбции CO2 (5,91 ммоль г−1 при 40°C и 100 кПа). Кроме того, они также продемонстрировали высокую скорость адсорбции CO2, хорошую селективность при разделении CO2 и N2 и хорошую стабильность при циклической адсорбции/десорбции CO2.

Jörg Weise, André Felipe Queiroz Barbosa, Olga Yezerska, Dirk Lehmhus, Joachim Baumeister //Advanced Engineering Materials. October 2017. Volume 19, Issue 10, 1700090.
Были разработаны новые типы гибридных пен с матрицей из полимерной пены холодного отверждения. Они состоят из гранул пены AlSi10 и фазы эпоксидной полимерной пены холодного отверждения. Механические характеристики гибридных пен, такие как жёсткость, прочность на сжатие и растяжение, были определены с помощью квазистатических испытаний на сжатие и растяжение. Их общее механическое поведение сравнивается с гибридными пенами на основе APM (усовершенствованной морфологии пор), состоящими из аналогичных гранул алюминиевой пены в сочетании с однокомпонентными эпоксидными пенами горячего отверждения. Хотя последние в целом превосходят варианты с холодной усадкой на данном этапе развития, простота производства в сочетании с многообещающими показателями прочности и жёсткости будут способствовать дальнейшему применению нового материала.

Jung Min Kim, Haksu Kyung, Young Seok Song //Journal of Applied Polymer Science. June 20, 2022. Volume 139, Issue 24, 52331.
Целью этого исследования является получение и анализ пористой биоразлагаемой полимерной пены. Поли(диоксанон) (PDO) с трёхмерной структурой и высокой пористостью был получен методом выщелачивания частиц хлорида натрия (NaCl). Для понимания взаимосвязи между полимерной матрицей и солью в процессе производства было изучено влияние гранулометрического состава PDO и NaCl. Были проанализированы физические характеристики полученной пены, такие как формоустойчивость, степень выщелачивания, пористость, проницаемость, коэффициент набухания, плотность пор и механические свойства. Пены PDO с высокой стабильностью размеров были получены, когда частицы PDO были меньше частиц NaCl, а пористость пены PDO увеличивалась с уменьшением размера частиц PDO. Кроме того, был проанализирован модуль сжатия пены, чтобы оценить возможность её применения в тканевой инженерии.

Hai-Yang Chen, Zuan-Yu Chen, Min Mao, Yu-Yue Wu, Fan Yang, Li-Xiu Gong, Li Zhao, Cheng-Fei Cao, Pingan Song, Jie-Feng Gao, Guo-Dong Zhang, Yong-Qian Shi, Kun Cao, Long-Cheng Tang //Advanced Functional Materials. November 23, 2023. Volume 33, Issue 48, 2304927.
Полидиметилсилоксановая (PDMS) пена как один из полимерных пенных материалов нового поколения отличается плохой адгезией к поверхности и ограниченной функциональностью, что значительно ограничивает её потенциальное применение. Создание усовершенствованных пенных материалов из PDMS с несколькими функциями остаётся важнейшей задачей. В этом исследовании сообщается о беспрецедентных самоклеящихся вспененных материалах PDMS с червеобразной шероховатой структурой и реакционноспособными группами для изготовления многофункциональных вспененных нанокомпозитов PDMS, декорированных сетью нановолокон MXene / целлюлозы (MXene / CNF), соединенных между собой с помощью простой стратегии вспенивания силиконом и нанесения покрытия погружением с последующей модификацией поверхности силаном. Интересно, что такая самоклеящаяся пена PDMS обеспечивает сильную межфазную адгезию с гибридными нанопокрытиями MXene/CNF. Следовательно, оптимизированные нанокомпозиты из вспененного полидиметилсилоксана обладают превосходной поверхностной супергидрофобностью (угол смачивания водой ≈159o), регулируемой электропроводностью (от 10−8 до 10 См−1), стабильной циклической прочностью при сжатии в широком температурном диапазоне (от −20 до 200 ooC) и в сложных условиях (кислотные, щелочные и натриевые среды), превосходная огнестойкость (значение LOI >27% и низкий уровень дымообразования), хорошие теплоизоляционные свойства и надёжное определение деформации в различных режимах нагрузки и сложных условиях окружающей среды. Это открывает новые возможности для рационального проектирования и разработки усовершенствованных нанокомпозитных пен из полидиметилсилоксана с универсальными многофункциональными свойствами для различных перспективных областей применения, таких как интеллектуальный мониторинг в здравоохранении и пожаробезопасная теплоизоляция.

Hongyu Fan, Ali Tekeei, Galen J. Suppes, Fu-Hung Hsieh //International Journal of Polymer ScienceVolume 2012, Issue 1.
Было исследовано влияние добавления 1–7% микросфер и наноглинистых наполнителей на физические свойства полиуретановых (ПУ) пен, содержащих 15% полиола на основе соевого масла. Увеличение процентного содержания наполнителя снижало плотность ПУ-пены. Прочность ПУ-пен на сжатие незначительно снижалась при увеличении содержания микросфер с 1 до 3%, а затем увеличивалась. При содержании микросфер 7% прочность на сжатие была такой же, как у контрольных пен, изготовленных из 100% нефтяного полиола. Для полиуретановых пен, армированных наноглиной, прочность на сжатие практически не изменилась в диапазоне от 1 до 5%, но снизилась при 7% из-за меньшей плотности и более слабой структуры матрицы. Пены, содержащие от 5 до 7% микросфер или от 3 до 7% наноглины, имели плотность и прочность на сжатие, сравнимые с контрольными образцами или превосходящие их. Пены, армированные наполнителями, имели больше ячеек и меньший размер ячеек, чем пены, изготовленные из 15% соевого полиола, но без наполнителей. В процессе вспенивания на максимальные температуры, достигаемые полиуретановой пеной, не влияло присутствие от 1 до 7% микросфер или наноглины, но они были немного ниже, чем в контрольной группе. Кроме того, пеноматериалы с наполнителями имели примерно такую же теплопроводность, как и пеноматериалы на основе соевого полиола без наполнителей.

Iwona Zarzyka //The Scientific World JournalVolume 2014, Issue 1.
Работа посвящена исследованию, связанному с определением возможности применения новых экологически чистых борорганических полиолов в производстве жёстких пенополиуретанов. Полиолы были получены из производных гидроксипропилмочевины, этерифицированных борной кислотой и пропиленкарбонатом. Было определено влияние типа этерификации на свойства полиолов, а затем и на свойства пенополиуретанов. Было рассмотрено влияние азота и бора на свойства пенополиуретанов, например, на их физические, механические и электрические свойства. Присутствие бора улучшает стабильность размеров и термическую стабильность пенополиуретанов. Их можно использовать даже при температуре 150°C. К сожалению, добавление бора в пенополиуретаны ухудшает их водопоглощение, которое увеличивается по сравнению с пенополиуретанами, не содержащими бор. Однако наличие как бора, так и азота снижает горючесть пенополиуретанов. Основное влияние на снижение горючести получаемых пен оказывает наличие азота, но при правильном соотношении бора и азота можно легко заметить их синергетическое воздействие на снижение горючести.

Iwona Zarzyka-Niemiec //International Journal of Polymer ScienceVolume 2010, Issue 1.
N, N′-бис(2-гидроксиэтил)оксаламид (BHEOA) подвергли гидроксиалкилированию этиленкарбонатом (EC). С помощью инструментальных методов (ИК-спектроскопия, 1H-ЯМР, MALDI ToF, ГХ и ГХ-МС) было исследовано влияние условий реакции на структуру и состав полученных продуктов. Гидроксиалкильные и гидроксиалкоксипроизводные оксаламида (OA) были получены путём реакции BHEOA с 2–10-кратным молярным избытком этиленкарбоната (EC, 1,3-диоксолан-2-он). Полученные продукты обладают хорошей термостойкостью и подходящими физическими свойствами в качестве подложек для вспененных полиуретанов. Полученные продукты использовались при производстве жёстких пенополиуретанов, которые обладают повышенной термостойкостью и хорошими механическими свойствами.

Lyes Dib, Samia Bouhedja, Hamza Amrani //Advances in Materials Science and EngineeringVolume 2015, Issue 1.
Полимерные пены обладают свойствами звукопоглощения, которые играют важную роль в снижении уровня шума. Когда скелет приводится в движение, необходимо использовать обобщённую модель Био-Алъарда, которая учитывает деформацию скелета и жидкости, а также взаимодействие между ними. Цель этой работы — изучить качество звукопоглощения в пенополиуретане и показать, как структурные колебания этого материала влияют на звукопоглощение, изменяя механические параметры (модуль Юнга E, коэффициент Пуассона ν, коэффициент структурного демпфирования η и плотность ρ1). Мы рассчитали коэффициент звукопоглощения аналитически с помощью классической формулы Био (us, uf) и численно с помощью смешанной формулы Био (us, p) в 3D-модели COMSOL Multiphysics. Полученные результаты сравниваются между собой и показывают отличное соответствие. Затем мы изучили влияние изменения каждого механического параметра по отдельности на поглощение в диапазоне ±20%. Моделирование показывает, что эти параметры влияют на поглощение звука в диапазоне резонансной частоты fr.

Li Ma, Xixi Liu, Youjie Sheng, Ying Guo // Journal of Applied Polymer Science. June 10, 2022 .Volume 139, Issue 22, 52255.
Композиты из силиконового каучука (силиконовой резины [SRF]) — это новый тип полимерных вспененных материалов, которые обладают высокой эластичностью и термостойкостью, но легко воспламеняются. Для улучшения огнезащитных свойств композитов SRF. Метод соосаждения используется для получения модифицированных гидроталькитов (LDH) с различным молярным соотношением Ce/Al для применения в композитах SRF. Для характеристики модифицированных LDH с различными молярными соотношениями Ce/Al используются рентгеновская дифракция, сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) и ИК-Фурье-спектроскопия. Эффективность горения, термическое разложение и механические свойства композитных материалов изучаются с помощью предельного кислородного индекса (LOI), вертикального теста на горение, термогравиметрического анализа, конусного калориметрического теста и СЭМ. Результаты показывают, что значение LOI композита SRF с добавлением 3% LDH при молярном соотношении Ce/Al 0,3:0,7 составляет 31,2%, а скорость выделения тепла, скорость образования дыма и общее количество образующегося дыма в композите SRF снижаются на 53,64%, 34,92% и 66,19% соответственно. Кроме того, добавление модифицированных LDH приводит к повышению термической стабильности композита SRF. Результаты, полученные в ходе этого исследования, могут служить руководством для разработки экологически чистых SRF.

M. F. Uddin, H. Mahfuz, S. Zainuddin, S. Jeelani //Journal of NanotechnologyVolume 2009, Issue 1.
Мы сообщаем об улучшении баллистических характеристик пенополиуретана за счёт армирования его наноразмерными частицами TiO2. Частицы были диспергированы с помощью ультразвуковой кавитации, и их содержание составляло 3% от общей массы полимера. После армирования пенополиуретана были изготовлены сэндвич-панели, которые подвергались воздействию осколочных имитаторов снарядов (FSP) в 1,5-дюймовом газовом пистолете. Скорость снаряда была рассчитана таким образом, чтобы в каждом эксперименте происходило полное пробитие мишени. Результаты испытаний показали, что сэндвич с нанофазными сердечниками поглощал примерно на 20% больше кинетической энергии, чем их аналог neat. Соответствующее увеличение баллистического предела составило около 12% по сравнению с контрольными образцами neat. Явление проникновения также отслеживалось с помощью высокоскоростной камеры. Анализ цифровых изображений показал, что FSP оставался внутри нанофазного сэндвича примерно на 7 микросекунд дольше, чем у аккуратного сэндвича, демонстрируя улучшенную способность армированного наночастицами сердечника поглощать энергию. Режимы поглощения энергии были исследованы с помощью микроскопа и высокоскоростных изображений.

Márton Tomin, Ákos Kmetty //Journal of Applied Polymer Science. March 5, 2022. Volume 139, Issue 9, 51714.
Использование полимерных пен становится всё более важным из-за достижимого снижения веса и дополнительных свойств. Разработка пенных структур является популярной областью исследований, поскольку они обладают выдающейся способностью поглощать энергию, что связано с особыми механизмами деформации ячеистой структуры (деформация стенок ячеек и разрушение ячеек). Это свойство используется в спортивной индустрии, где основная задача таких продуктов — защищать здоровье спортсменов и обеспечивать безопасные условия для занятий спортом. В этом обзоре представлена исчерпывающая информация о передовых способах применения полимерных пен для поглощения энергии в спорте. В статье подробно представлены технологии переработки полимерных пенопластов, а также специальные спортивные нормативы, содержащие требования к спортивной продукции. Демпфирование удара полимерных пенопластов обычно определяется с помощью испытаний на удар при падении груза, которые использовались в нескольких предыдущих исследованиях. Однако сравнить опубликованные результаты является большой проблемой, поскольку параметры испытаний и тестируемые материалы отличаются. В настоящее время неисследованной областью является подробное изучение многослойных сэндвич-пен. Понимание влияния порядка слоёв на механические свойства поможет исследователям значительно улучшить эту область.

Mingrui Wu, Yen Wei, Yongqi Zhu, Yuefeng Bai, Yuting Wang, Xiumei Wang, Shih-Hsin Ho, Wei Wang, Ruoxin Li //Advanced Functional Materials. December 23, 2024. Volume 34, Issue 52, 2410729.
Изготовление многослойного испарителя с тонкой структурой и удаление солей, накапливающихся в процессе длительной эксплуатации, являются сложными задачами при опреснении морской воды. Представлен гибкий однослойный монолитный пористый испаритель (SRMPE), который плавает на поверхности морской воды без какой-либо опорной конструкции. Гидрофильный компонент этого сетчатого полимера регулирует состояние ассоциации воды в SRMPE, обеспечивая высокую скорость испарения 3,47 кг м−2 ч−1 и эффективность 94,3%. Благодаря большому потоку капиллярной воды (14,4 л м−2 ч−1) SRMPE обеспечивает превосходную и быструю самоочистку, удаляя порошок хлорида натрия (NaCl) (33% по массе) в течение 1,25 ч в имитаторе морской воды (солёность 3,5%) при 1 солнечном луче. Кроме того, даже после непрерывного облучения в течение 12 ч в высококонцентрированном рассоле (солёность 25%) на поверхности испарителя не образуется кристаллов соли. Это может стимулировать творческую работу учёных и инженеров по созданию простых, высокоэффективных, самоочищающихся поверхностных солнечных испарителей, не пропускающих соль.

Mingtao Yang, Jiang Li //Polymer Engineering & Science. September 2018. Volume 58, Issue 9, Pages 1678-1684.
Ультразвуковые колебания, как новая технология обработки полимеров, были внедрены в расплав полимера для повышения вспениваемости полипропилена с высокой прочностью расплава (HMSPP). Было систематически изучено влияние мощности ультразвуковых колебаний, содержания азодикарбонамида (AC) и талька на морфологию ячеек, размер ячеек, кажущуюся плотность, плотность ячеек и плотность зародышеобразования пены HMSPP. При добавлении ультразвука и талька в расплав HMSPP пена HMSPP имела более высокую плотность ячеек и меньший размер, а также более равномерное распределение. Интересно, что при добавлении талька в HMSPP форма ячеек изменилась с сферической на овальную. По сравнению с пеной HMSPP без ультразвуковых колебаний минимальная теплопроводность пены HMSPP с мощностью ультразвука 100 Вт достигла 0,055 Вт/мК. При добавлении талька в расплав HMSPP средняя величина потерь при передаче звука в пене HMSPP увеличилась и достигла 30,37 дБ, что на 13,7% выше, чем у пены HMSPP без талька и ультразвуковых колебаний. Экструзионное вспенивание с помощью ультразвука может стать основой для создания нового метода непрерывного и быстрого производства полимерной пены с низкой теплопроводностью и отличными звукоизоляционными свойствами. POLYM. ENG. SCI., 58:1678–1684, 2018.

Mohammad S. Tawfiq Makki, R. Mohammady Abdel-Rahman, K. Ommar Alfooty, Mohammad S. El-Shahawi //Journal of ChemistryVolume 8, Issue 2.
Были получены и охарактеризованы два новых тиазолидиноновых стероида, а именно сульфадиазино-имино-стероид (I) и 3-сульфонамоил-фенил-спиро[4-оксо-тиазолидин-2, 2`стероид] (II). Соединение II было физически иммобилизовано на пенополиуретане (ППУ) для предварительного концентрирования кадмия (II) из кислых водных сред, содержащих ионы йода. Была изучена кинетика стадии удержания кадмия (II) из водных растворов с помощью PUF, обработанных соединением II. Диффузия частиц была наиболее вероятным механизмом работы и не влияла на кинетику удержания кадмия (II) с помощью PUF, иммобилизованных соединением II. Представлена процедура предварительного концентрирования/разделения для твердофазной экстракции следовых количеств кадмия (II) из водных сред в виде его тройного комплексного иона, связанного с соединением II в образцах промышленных сточных вод, на обработанные соединением II полифторированные угли перед определением методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии (ФААС). Сорбент PUFs, обработанный соединением II, был успешно загружен в стеклянную колонку для полной экстракции и/или определения следовых концентраций кадмия (II) в образцах сточных вод с удовлетворительным выходом (95±2,6). Циклическая вольтамперометрия соединения II показала наличие двух четко определенных необратимых окислительно-восстановительных пар и позволила предположить, что его можно использовать в качестве комплексообразующего агента при stripping-вольтамперометрическом определении следовых концентраций токсичных ионов металлов в сточных водах.

Murat Ates, Selin Karadag, Aysegul Akdogan Eker, Bulent Eker //Polymer International. October 2022. Volume 71, Issue 10, Pages 1157-1163.
В этой обзорной статье представлены пенополиуретановые (ППУ) материалы, используемые в различных отраслях промышленности. ППУ-пены начали заменять металлы и пластмассы в различных инженерных областях, сочетая в себе твёрдость и прочность металла с гибкостью резины. ППУ-пены могут быть синтезированы с использованием различных изоцианатов, полиолов, удлинителей цепи и сшивающих агентов для различных конкретных областей применения, таких как композитные пены на биологической основе, гибкие жёсткие/мягкие ППУ-пены, полимерные пены и т. д. Существуют различные факторы, влияющие на изменение жёстких и мягких сегментов ППУ. В результате этих изменений образуются различные продукты, такие как уретаны, биуреты, аллопанаты и изоцианураты и т. д. В этой обзорной статье основное внимание уделяется базовой химии компонентов полиуретанов и последним разработкам в области промышленного применения полиуретановых пен, таких как изоляционные материалы, звукоизоляторы, холодильные и морозильные изоляторы, мебель, обувь, автомобильные материалы, покрытия и клеи, а также другие области применения.

Niexin Li, Ziqi Liu, Xingbo Shi, Donglei Fan, Haiping Xing, Jian Qiu, Minggang Li, Tao Tang //Advanced Engineering Materials. March 2022. Volume 24, Issue 3, 2100859.
В настоящее время непосредственное получение полимерной пены с отрицательным коэффициентом Пуассона (ауксиетической пены) из неполярных полимерных смол по-прежнему является сложной задачей. В данной работе представлен метод одностадийного вспенивания CO2 для непосредственного получения ауксиетической пены с закрытыми порами и различной ячеистой структурой (двухмодальная ячеистая структура и однородная ячеистая структура) из полипропиленовой (ПП) смолы путем введения гидрофильных добавок (NaCl) в ПП и регулирования условий вспенивания. Изучено влияние температуры вспенивания, времени насыщения и количества добавленного NaCl на коэффициент Пуассона. Сравнение с композитами из полипропилена и талька показывает, что присутствие NaCl играет решающую роль в формировании отрицательного коэффициента Пуассона пены. Кроме того, регулирование величины отрицательного коэффициента Пуассона достигается за счёт контроля количества NaCl в композитах из полипропилена и NaCl. Это исследование имеет важное значение для получения неполярных полимерных вспененных материалов.

Nihan Özveren, M. Özgür Seydibeyoğlu //International Journal of Polymer ScienceVolume 2017, Issue 1.
В этом исследовании были получены и охарактеризованы коммерческие и биоразлагаемые пенополиуретаны (PUF). В качестве полиолов использовались коммерческие полиэфирные полиолы, неочищенный глицерин, неочищенный глицерин без метанола и чистый глицерин. Неочищенный глицерин является побочным продуктом производства биодизеля и представляет собой разновидность остатков биотоплива. Смеси полиолов были приготовлены путём смешивания глицериновых типов и коммерческих полиолов в различных пропорциях: 10%, 30%, 50% и 80%. Все типы смесей полиолов были подвергнуты реакции с полимерными дифенилметандиизоцианатами (PMDI) для получения жёстких пен. Термические свойства полиуретановых пен были изучены с помощью термогравиметрического анализа (ТГА) и испытаний на теплопроводность. Структура полиуретановых пен была изучена с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR). Изменения в морфологии пен были исследованы с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Механические свойства полиуретановых пен были определены с помощью испытаний на сжатие. В этом исследовании выявляются важнейшие аспекты формирования полиуретановой пены с использованием различных полиолов, а также предлагаются новые способы применения неочищенного глицерина и неочищенного глицерина без метанола, которые являются побочными продуктами производства биодизеля.

Nhung Hac Thi, Duy Linh Pham, Nguyen Thi Hanh, Ho Thi Oanh, Thi Hai Yen Duong, Thanh Nhan Nguyen, Nguyen Duc Tuyen, Dinh Long Phan, Ha Thu Trinh, Ha Tran Nguyen, Tung Ngo Trinh, Mai Ha Hoang //Journal of ChemistryVolume 2019, Issue 1.
Жесткие пенополиуретаны (ЖППУ) с наполнителем из органоглины клоизита 20А и вспучивающегося графита (ВГ) были получены методом одностадийного вспенивания. Были исследованы огнестойкость, механические свойства и теплопроводность композитов. Испытание на вертикальное горение (UL-94V) и определение кислородного индекса (LOI) показали, что огнестойкость увеличивается пропорционально содержанию ВГ в полиуретановом композите. Однако наличие наполнителя ВГ ухудшает теплоизоляцию и прочность на сжатие композита. В этом отчёте мы доказали, что органоглина может повысить прочность на сжатие, теплоизоляционные свойства и огнестойкость полиуретановых композитов. Эта работа может способствовать разработке экологически чистых огнестойких материалов для «зелёного» роста.

Rosaria Ciriminna, Alexandra Fidalgo, Laura M. Ilharco, Mario Pagliaro //ChemistryOpen. April 2015.Volume 4, Issue 2, Pages 120-126.
Пористые микросферы на основе диоксида кремния, содержащие водный глицерин, могут быть потенциальными отвердителями для однокомпонентных пен (OCF). Преимуществом таких отвердителей является улучшенный экологический профиль, а также то, что они являются экологически чистыми материалами. Для получения микросфер диоксида кремния и кремнийорганических микросфер, содержащих водный глицерин, был использован удобный и масштабируемый золь-гель процесс. Эти микросферы диоксида кремния с метильными группами, названные «GreenCaps», обладают замечательной физической и химической стабильностью. Микросферы были охарактеризованы с помощью сканирующей электронной микроскопии, просвечивающей электронной микроскопии при пониженном давлении и криогенного анализа адсорбции—десорбции азота. Структура материалов также была проанализирована на молекулярном уровне с помощью инфракрасной фурье-спектроскопии с диффузным отражением (ДРЕЙФ). Как и ожидалось, степень метилирования влияет на степень инкапсуляции и структуру пор. Однако микросферы, метилированные аналогичным образом, могут значительно отличаться по площади поверхности и размеру пор из-за формирующего эффекта глицерина на кремнийорганическую структуру. Результаты анализа структуры показывают, что глицерин эффективно инкапсулируется, действует как шаблон, почти не вымывается со временем, но высвобождается при снижении давления. Правильное применение этих микросфер впоследствии может улучшить как экологические и санитарные показатели, так и технические характеристики (скорость отверждения, качество пены и тиксотропию пены) пенополиуретановых пен.

Ruoxin Li, Mingrui Wu, Haijun Ma, Yongqi Zhu, Hongyi Zhang, Qiaomei Chen, Chuhong Zhang, Yen Wei //Advanced Materials. July 18, 2024. Volume 36, Issue 29, 2402016.
Одним из самых экологичных и перспективных способов решения проблемы нехватки пресной воды является получение солнечного пара из морской воды. Большое количество фототермических материалов с многокомпонентными и многослойными, но при этом хрупкими и сложными структурами часто страдают либо от низкой скорости испарения, либо от высоких потерь энергии. В этой работе представлен однокомпонентный пенный испаритель со скоростью выработки пара до 4,32 кг м−2 ч−1 при солнечном излучении. Испаритель состоит из анилина-олигомера в качестве единственного светопоглощающего компонента, ковалентно связанного с полиэтиленгликолем и образующего монолитную полимерную пену. Плёнка, плавающая на поверхности морской воды, поглощает 99,5% солнечного света во всём спектральном диапазоне и имеет низкую теплопроводность (0,0077 Вт·К−1·м−1), что эффективно сохраняет тепло в материале и на границе раздела. После 3 месяцев непрерывного воздействия естественного солнечного света на открытом воздухе испаритель сохраняет стабильную и долговечную скорость испарения. Кроме того, материалы обладают хорошими механическими свойствами (модуль Юнга 7,48 МПа и относительное удлинение при разрыве 57,38%) и превосходной химической стойкостью в 10 распространённых органических растворителях и водных растворах с pH от 1 до 14. Это исследование представляет собой новую систему и стратегию для опреснения воды, выработки пара, очистки загрязнённой воды и сточных вод и т. д.

Ruiqi Wang, Bing Zhou, Yanchao Zhu, Zichen Wang //International Journal of Polymer ScienceVolume 2019, Issue 1.
Лигнин был модифицирован путём окисления для получения поликарбоновых кислот на основе лигнина (LPCAs). LPCAs можно вводить в жёсткие пенополиуретановые пены (RPUF) с помощью 1,4-диоксана. Были измерены коэффициент расширения и прочность на сжатие RPUF. При содержании LPCAs 0,67 мас.% (в пересчёте на полиол) прочность на сжатие RPUF была максимальной и примерно на 59,2% выше, чем у RPUF без добавок. Предполагалось, что механизм усиления LPCAs заключается в том, что взаимодействие между LPCAs и RPUF увеличивает прочность клеточных стенок. При содержании LPCAs менее 0,33 мас.% коэффициент расширения RPUF незначительно увеличивается. LPCAs не влияют на водостойкость RPUF, что позволяет использовать RPUF с LPCAs во влажной среде. Кроме того, расширяется область применения продуктов окислительной модификации лигнина.

Sarah M. Chau, Scott M. Herting, Dillon A. Noltensmeyer, Hamzah Ahmed, Duncan J. Maitland, Shreya Raghavan //Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials. July 2022. Volume 110, Issue 7, Pages 1535-1544.
Аневризмы головного мозга можно лечить с помощью эмболических спиралей, используя минимально инвазивные подходы. Выгодно модулировать биологическую реакцию платиновых эмболических спиралей. Наши предыдущие исследования показали, что устройства для эмболизации с полимерным покрытием с эффектом памяти формы (SMP), покрытые вспененными катушками (FCC), демонстрируют улучшенные реакции заживления на животных моделях по сравнению со стандартными устройствами с платиновыми катушками (BPC). Макрофаги - наиболее распространенный тип иммунных клеток, которые координируют усиление иммунного ответа на имплантируемые материалы. Таким образом, мы выдвинули гипотезу, что высокопористые покрытия из вспененного полимера SMP на эмболизирующих спиралях активируют про-регенеративный фенотип заживления. Чтобы проверить эту гипотезу, мы проанализировали количество и тип инфильтрирующих макрофагов в устройствах FCC или BPC, имплантированных в модель аневризмы кролика с эластазой. Устройства FCC вызывали большое количество инфильтрирующих макрофагов, которые через 90 дней после имплантации значительно смещались в сторону про-регенеративного фенотипа M2. Мы разработали тест in vitro, в котором макрофаги, полученные из моноцитов, помещались в тесную связь с устройствами FCC или BPC на 6–72 часа. Макрофаги, контактирующие с устройствами SMP FCC, демонстрировали смешанные фенотипы активации в течение 6 часов, а к 72 часам в значительной степени смещались в сторону фенотипа M2 по сравнению с макрофагами, контактирующими с устройствами BPC. Активацию макрофагов оценивали с помощью анализа экспрессии генов и оценки секреции цитокинов. В совокупности наши результаты показывают, что устройства FCC способствуют про-регенеративному фенотипу активации макрофагов по сравнению с устройствами BPC. Наши результаты, полученные в лабораторных условиях, подтверждаются наблюдениями in vivo, согласно которым модификация эмболических спиралей на основе SMP может способствовать более эффективному заживлению аневризмы за счёт поддержания провоспалительного фенотипа макрофагов.

Subeen Kim, Kelvin Li, Alaaeddin Alsbaiee, Jacob P. Brutman, William R. Dichtel //Advanced Materials. October 12, 2023. Volume 35, Issue 41, 2305387.
Термореактивные пенополиуретаны (ППУ) широко используются в промышленности, но их нельзя переработать обычным способом переработки расплава из-за их сшитой структуры. Введение катализаторов обмена карбаматов превращает термореактивный ППУ в ковалентные адаптивные сети (CAN), которые можно переработать при повышенных температурах. Однако при таком подходе получаются твёрдые полиуретановые плёнки, которые имеют меньше применений и меньший коммерческий спрос. В этой работе продемонстрировано одновременное повторное вспенивание термореактивных полиуретановых пен с использованием способности полиуретановых каучуков к переработке в расплавленном состоянии и возможностью роста ячеек за счёт образования газа в двухшнековом экструдере. Оптимальная рабочая температура процесса повторного вспенивания определяется с помощью химического, термического и структурного анализа экструдатов полиуретановых пен. Процесс экструзии пены в пену позволяет получать контролируемые, непрерывные и однородные структуры пены, характеризующиеся диаметром ячеек и их плотностью. Пенополиуретан низкой плотности получают с помощью процесса, имитирующего литье под давлением. Компрессионные свойства переработанного пенополиуретана сравниваются с синтезированным пенополиуретаном, чтобы продемонстрировать эффективность процессов повторного вспенивания. Эти результаты показывают, что пенополиуретан можно получать путём переработки, сохраняя при этом микроструктурную и химическую целостность. В будущем эта стратегия может быть применена к термореактивным пенополиуретанам с различным химическим составом и демонстрирует потенциал масштабирования.

Tugce Tezel, Volkan Kovan, Hasan Erdem Camurlu, Eyup Sabri Topal //Advanced Engineering Materials. June 2019. Volume 21, Issue 6, 1800840.
За последние десятилетия технология 3D-печати стала более совершенной. Для производства сложных деталей разрабатываются более быстрые и дешёвые методы. Также известно, что при выборе материалов полезно использовать гибридные материалы. Таким образом, механические свойства улучшаются за счёт использования нескольких материалов вместо одного. В этом исследовании гибридные материалы TPE (термопластичный эластомер) + воздух и TPE + пена разработаны для достижения более высоких характеристик, чем при использовании только материала TPE. TPE производятся с помощью 3D-принтера, использующего технологию FDM (послойное наплавление). Полученные гибридные материалы подвергаются испытанию на сжатие в соответствии со стандартом ASTM D695. Исследуется влияние различных коэффициентов заполнения и схем заполнения. В результате исследования было установлено, что наибольшая прочность на сжатие достигается при треугольной схеме заполнения. Эти механические характеристики увеличиваются при всех схемах заполнения с увеличением коэффициента заполнения. При сравнении гибридных материалов TPE + воздух и TPE + пена с гибридными материалами TPE + пена получаются более высокие значения модуля Юнга и предела прочности при сжатии (примерно на 95% больше). Такой подход к гибридным материалам, быстрое прототипирование и комбинированное использование вспененных материалов обеспечивают значительное увеличение прочности на сжатие и позволяют получить широкий спектр свойств материала.

Trang T.Y.D., Zenitova L.A. //Вестник Технологического университета. 2021. Т. 24. № 1. С. 26-31. Данное исследование содержит информацию о полимерном композитном материале (PCM) на основе эластичного пенополиуретана и хитина (PPU10X). Наличие хитина в структуре PCM, характеризующего эффективный материал для сорбции ионов металлов, позволяет предположить, что комбинированный материал также будет обладать таким же свойством. Оценена сорбционная емкость ионов Cr6+, Pb2+, Cu2+ и Zn2+. Изучено влияние начальной концентрации ионов в растворе. Обсуждается информация о распределении сорбата на поверхности исследуемого сорбента путем оценки моделей изотерм Ленгмюра, Фрейндлих, Темкина и Дубинина-Радушкевича. В данной работе также предложен возможный механизм сорбции ионов тяжелых металлов на поверхности материала PPU10X. Результаты показывают, что сорбция ионов Cr6+ наблюдается наилучшей, в то время как сорбция ионов Cu2+ наблюдается наименьшей. Сорбция ионов Zn2+и Cr6+ хорошо согласуется с изотермической моделью Ленгмюра. Между тем, сорбция ионов Pb2+ и Cu2+ хорошо согласуется с моделью изотермы Фрейндлиха. Наибольшая сорбционная емкость в соответствии с моделью изотермы Ленгмюра достигает 14 641 мг/г (для Zn2+) и 32 258 мг/г (для Cr6+), 14,62 мг/г (для Pb2+) и 6 653 мг/г (для Cu2+) соответственно. Предлагаемый механизм сорбции в основном основан на комплексировании, электростатическом взаимодействии, хелатировании ионов металлов с функциональными группами, присутствующими в структуре материала. Таким образом, видно, что PPU10X может быть использован в качестве сорбента для очистки сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов. Кроме того, этот потенциальный материал прост и удобен в использовании в технологии очистки сточных вод.

Xiaozhou Lü, Tingting Yu, Fancheng Meng, Weimin Bao //Advanced Materials Technologies. October 2021. Volume 6, Issue 10, 2100248.

Гибкие датчики давления на основе термопластичного полиуретанового (TPU) проводящего полимерного пеноматериала могут применяться для мониторинга состояния здоровья, обнаружения движения и создания электронной кожи. Для удовлетворения требований к долгосрочному использованию в диапазоне высокого давления проводящий полимерный пеноматериал TPU нуждается в улучшении диапазона обнаружения, стабильности и воспроизводимости. В этой статье предлагается гибкая проводящая пористая пена из восстановленного оксида графена (rGO)/термопластичного полиуретана (TPU) с ультрашироким диапазоном обнаружения давления и высокой стабильностью. Сначала с помощью сублимационной сушки изготавливается эластичная и гибкая полимерная пена из термопластичного полиуретана. Затем пена из rGO/термопластичного полиуретана готовится путём погружения в раствор оксида графена (GO) с последующим химическим восстановлением. Электромеханические свойства пены изучаются с помощью постепенного и циклического сжатия, что позволяет исследовать влияние различных нагрузок rGO на свойства пены. Результаты экспериментов показывают, что полученная пена обладает выдающимися характеристиками в диапазоне измерения давления (от 20 кПа до 1,94 МПа), чувствительности (0,0152 кПа−1), время отклика (166 мс) и стабильность (более 10 000 циклов при 0–35 кПа), что удовлетворяет требованиям длительного использования в диапазоне высокого давления. Пенополиуретан, используемый в качестве носимого датчика давления для отслеживания движений человека, демонстрирует удовлетворительные характеристики, открывая возможности для обнаружения высокого давления и создания высокостабильных электронных датчиков.

Xiao Yuan Chen, Shinsuke Nagamine, Masahiro Ohshima, Denis Rodrigue //Polymer Engineering & Science. March 2022. Volume 62, Issue 3, Pages 637-647.

В этой работе в качестве прекурсора использовался метилтриметоксисилан (MTMS), в качестве поверхностно-активного вещества — н-гексадецилтриметиламмоний бромид (CTAB), а в качестве сорастворителя — этанол/H2O. В качестве кислотных и щелочных катализаторов для приготовления ксерогелей диоксида кремния и ксерогеля внутри ячеек полиэтиленовой (ПЭ) пены использовался процесс золь-гель в сочетании с сушкой при атмосферном давлении. Ксерогели и пенообразные ксерогели из ПЭ и диоксида кремния были охарактеризованы с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), метода Брунауэра — Эммета — Теллера (БЭТ) и измерения теплопроводности. Результаты показывают, что ксерогели имеют трёхмерную нанопористую структуру, а удельная площадь поверхности ксерогеля SiO2 и пенообразного ксерогеля из ПЭ составляет 536 и 377 м2/г соответственно. Пенополиэтилен-ксерогель обладал очень низкой теплопроводностью (22–24 мВт/м·К) по сравнению с обычными изоляционными материалами, представленными на рынке (30–50 мВт/м·К). Теплоизоляционные свойства ПЭ-кремнезёмных ксерогелей были улучшены на 45% и 49% по сравнению с чистым пенополиэтиленом. Кроме того, модуль упругости при сжатии и плотность ПЭ-ксерогелевой пены были увеличены за счёт присутствия кремнезёмного ксерогеля. Считается, что эти вспененные материалы из ПЭ-ксерогелей являются отличными кандидатами для применения в качестве теплоизоляционных материалов с точки зрения соотношения цены и качества.

Xiaolong Wang, Jingna Zhang, Yiding Wang, Shengxue Qin, Yamin Pan, Yongqiang Tu, Xianhu Liu // Macromolecular Rapid Communications. October 2023. Volume 44, Issue 20, 2300333.

Разливы нефти и наличие маслянистых сточных вод наносят значительный экологический ущерб. Супергидрофобная полимерная пена с селективностью и адсорбционной способностью является многообещающим кандидатом для эффективного разделения нефти и воды. В этом исследовании предложен метод, сочетающий фазовое разделение и покрытие из диоксида кремния для получения супергидрофобной термопластичной полиуретановой (ТПУ) пены. ТПУ-пена демонстрирует супергидрофобность с углом смачивания водой 155,62° и максимальную адсорбционную способность 54,11 г/г−1. Кроме того, пену можно использовать в качестве фильтра для разделения нефти и воды, сохраняя эффективность фильтрации (41,2 м3 м2 ч−1) даже после десяти циклов фильтрации.

Xin Wang, Mingtao Zhang, Dirk W. Schubert, Xianhu Liu //Macromolecular Rapid Communications. September 2022. Volume 43, Issue 17, 2200177.

На протяжении десятилетий разливы сырой нефти и загрязнение нефтью сточных вод были самыми серьёзными экологическими проблемами и наносили ущерб здоровью населения. Поэтому разработка супергидрофобной полимерной пены для отделения нефти от воды с высокой селективностью и сорбционной способностью имеет большое значение. Здесь впервые предложен новый тип экологически чистой полипропиленовой (ПП) пены с супергидрофобными свойствами, в которой микросферы и микропористая структура сочетаются особым образом и изготавливаются с помощью усовершенствованного метода испарения растворителя. Полипропиленовая пена обладает исключительными супергидрофобными свойствами: угол смачивания водой составляет 151°, а максимальная адсорбционная способность при насыщении — 26 г/г−1. После более чем 15-часового циклического непрерывного эксперимента по перекачиванию нефти и воды она по-прежнему сохраняет высокую эффективность поглощения нефти — 98%, что обеспечивает основу для практического коммерческого применения. Что ещё более важно, изменение гидрофобных свойств описывается теорией растворов полимеров Флори — Хаггинса и параметрами взаимодействия Хаггинса, а также прогнозируется оптимальный диапазон соотношения растворов, что обеспечивает соответствующую теоретическую основу для реального промышленного производства.

Xingyan Huang, Cornelis F. De Hoop, Jiulong Xie, Chung-Yun Hse, Jinqiu Qi, Tingxing Hu //International Journal of Polymer ScienceVolume 2017, Issue 1.

Образцы лигнина, выделенные из микроволнового жидкого тростника, были использованы для приготовления полужёстких полиуретановых (ПУ) пен без очистки. Целью этого исследования было выяснить, как лигнин в матрице ПУ влияет на морфологические, химические, механические и термические свойства ПУ-пен. Изображения, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), показали, что лигнин в количестве 5 и 10% в ПУ-пен не влияет на форму и размер ячеек. Размер ячеек пены стал больше за счет увеличения содержания лигнина до 15%. Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR) показала, что между гидроксилом лигнина и изоцианатом происходят химические взаимодействия, свидетельствующие о том, что лигнин хорошо диспергирован в материалах матрицы. Кажущаяся плотность пены с 10% лигнина увеличилась на 14,2% по сравнению с контролем, в то время как пена с 15% лигнина имела уменьшенную кажущуюся плотность. Влияние содержания лигнина на механические свойства было аналогично влиянию на кажущуюся плотность. Пены, содержащие лигнин, были гораздо более термостойкими, чем контрольная пена, о чём свидетельствуют более высокая начальная температура разложения и максимальная температура разложения по данным термогравиметрического анализа (ТГА).

Y. Nezili, I. El Aboudi, D. He, A. Mdarhri, C. Brosseau, M. Zaghrioui, T. Chartier, A. Ghorbal, R. Ben Arfi, J. Bai //Journal of Applied Polymer Science. December 20, 2024. Volume 141, Issue 48, e56282.

В этой работе мы используем порошок измельчённой резины (GTR), полученный путём измельчения изношенных протекторов шин, в качестве армирующего агента в гибком полиуретане (PU). Для характеристики микроструктуры полученного порошка используется ряд стандартных методов, включая сканирующую электронную микроскопию (СЭМ), лазерную гранулометрию, инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье (FTIR) и рентгеновскую дифракцию (XRD). Для получения дополнительной физической информации о составе и термических характеристиках порошка GTR также проводится термогравиметрический анализ (TGA). Набор этих предварительных характеристик показывает, что частицы порошка GTR могут быть использованы в качестве армирующих наполнителей. В целях обеспечения хорошей совместимости с полиуретановой матрицей порошок GTR подвергается химической обработке для уменьшения содержания примесей на частицах порошка и создания функциональных групп на их поверхности. Впоследствии готовят серию образцов композита GTR/PU с различными массовыми долями GTR с использованием метода свободно поднимающейся пены. Затем проводится анализ композитов GTR/PU, чтобы оценить влияние содержания GTR и их химической предварительной обработки на термическую стабильность, механические свойства при сжатии, а также на звукопоглощение. В совокупности эти результаты указывают на значительное улучшение как термических, так и механических свойств композитов GTR/PU по сравнению с исходной матрицей из полиуретана. Кроме того, подчёркивается, что зависимость звукопоглощения показывает значительное смещение максимума коэффициента поглощения в сторону более низких частот в результате одновременного увеличения сопротивления воздушному потоку и извилистости, что может иметь большое потенциальное применение в области подводной акустики. Также обсуждаются эффекты химической обработки и количества GTR. Показано, что результаты улучшаются при использовании растворителя H2O2 по сравнению с NaOH, а оптимальные свойства достигаются для образцов полиуретана, содержащих 20 мас.% GTR, независимо от предварительной обработки.

Yunlei Zhang, Yao Chen, Yating Shen, Yongsheng Yan, Jianming Pan, Weidong Shi, Longbao Yu //ChemPlusChem. January 2016. Volume 81, Issue 1, Pages 108-118.

Возобновляемые углеводы в большом количестве используются в качестве экологически чистой и устойчивой альтернативы для производства ценных химических веществ и биотоплива. В этом исследовании мы химически интегрировали кислотно-основные двуфункциональные наночастицы мезопористого кремнезема (MSNs-SO3H-NH2) и макропористую полимерную вспененную матрицу poly (HIPE) (PH), полученную по шаблону "вода в масле" (без) с использованием эмульсии с высокой внутренней фазой (HIPE). После последующего процесса сульфирования SPHs@MSNs-SO3H-NH2 катализатор с иерархической пористой структурой и бифункциональными центрами был подготовлен и использован для высокоэффективного синтеза 5-гидроксиметилфурфурола с высокой добавленной стоимостью (HMF) из возобновляемой целлюлозы в ионной жидкости (i.например, система на основе хлорида 1-этил-3-метилимидазолия, [EMIM]Cl). Оценка каталитической активности показала, что спроектированные макропоры благоприятствовали быстрой массопереносу, в то время как высокая площадь поверхности для закрепления активных центров, обеспечиваемая мезопористой структурой, способствовала повышению эффективности катализатора. Теоретическое исследование также показало, что кислотные и основные активные центры синергетически влияют на реакцию преобразования. При оптимизированных условиях был получен удивительно высокий выход HMF (44,5 %). Кроме того, приготовленный катализатор был переработан в течение четырех последовательных циклов с общей потерей активности всего 4,9 %.

Zuan-Yu Chen, Shuai-Chi Liu, Yu-Xi Wu, Yu-Yue Wu, Li-Dong Peng, Ye-Jun Wang, Feng Nie, Li Zhao, Pei-Yuan Lv, Cheng-Fei Cao, Yang Li, Guo-Dong Zhang, Joonho Bae, Kun Cao, Long-Cheng Tang //Small. December 19, 2024. Volume 20, Issue 51, 2406102.

Благодаря высокой чувствительности в широком диапазоне напряжений, механической надёжности и быстрому отклику гибкие пьезорезистивные датчики из полимерной пены широко используются в различных областях. Однако надёжное применение этих датчиков в суровых условиях сильно ограничено из-за структурных повреждений и плохого межфазного взаимодействия между полимерами и проводящими наночастицами. Для решения вышеперечисленных проблем были разработаны и описаны прочные нанопокрытия MXene/CNT на поверхности пенопласта, в которых химическая сборка нанолистов MXene и физическое закрепление CNT приводят к прочному межфазному соединению, что наделяет пенопласт структурной надёжностью и неожиданными многофункциональными свойствами без ущерба для его основных характеристик. Таким образом, оптимизированные нанокомпозиты из пенопласта сохраняют выдающуюся гибкость при широком диапазоне температур (−60–210 °C) и эластичность (≈3% остаточной деформации после 1000 циклов). Кроме того, нанокомпозиты демонстрируют хорошую чувствительность в относительно широком диапазоне напряжений от 0 до 70% и замечательную стабильность в кислой и щелочной среде. Кроме того, пены с исключительной огнестойкостью (класс UL-94 V-0) могут обеспечивать стабильное функционирование датчиков (более 300 циклов) даже после воздействия пламени в течение 5 секунд, что делает их одним из самых надёжных материалов для датчиков на сегодняшний день. Очевидно, что эта работа расширяет возможности применения гибких пьезорезистивных датчиков на основе нанокомпозитов из силиконовой пены в различных суровых условиях.