Размер полистирола: Размеры и характеристики пенополистирола — Блог о строительстве

Чтобы утеплять пенопластом пол, нужно учитывать, что толщина утеплителя должна быть не меньше пятидесяти миллиметров. На этажах, находящихся выше, можно использовать утеплитель толщиной не меньше тридцати миллиметров. Если же экструдированный пенополистирол должен нести функцию звукоизолятора, то толщина его не должна опускаться ниже сорока миллиметров.

Внутри и снаружи

Теперь поговорим про толщину экструдированного пенополистирола, используемого для утепления стен. Утеплять стены можно как снаружи, так и изнутри, поэтому утепление, соответственно, делится на внутреннее и внешнее.

Для внутреннего утепления не нужно использовать пенопласт толще, чем двадцать-тридцать миллиметров, поскольку это может привести к излишней конденсации влаги, которая обеспечит мокроту стен, грибок и плесень. Обязательно должна быть продумана хорошая пароизоляция. Некоторые мастера вообще избегают утеплять стены внутри экструдированным пенополистиролом и заменяют его на более влагопоглощающие материалы.

Более приемлемым вариантом, чем внутреннее утепление является утепление экструдированным пенопластом стен снаружи.

Рекомендованная толщина материала от пятидесяти до ста пятидесяти миллиметров. Больше всего пенополистирол применяется для утепления цоколей. Если по расчетам выходит, что при данном тепловом сопротивлении толщина утеплителя меньше трех сантиметров, то утеплять здание бесполезно.

Резюмируем

Итак, повторим, как узнать толщину требуемого для утепления помещения экструдированного пенополистирола.

Для этого существует несколько способов:

• используя СНиПы выяснить расчетное сопротивление теплопередачи, а дальше самостоятельно по предназначенным для этого формулам вычислить нужную толщину экструдированного пенопласта;
• крупные компании, занимающиеся изготовлением и продажей экструдированного пенопласта, публикуют на своих сайтах специальные калькуляторы, с помощью которых можно сделать необходимые точные подсчеты;
• обратиться к профессионалам с опытом ремонта, строительства, утепления и ремонта домов в вашем регионе.

Размеры листов пенопласта: выбор длины и ширины

Перед тем, как приступить к работе по утеплению, важно правильно подсчитать расход материала. Это позволит избежать лишних трат или вынужденной остановки монтажа из-за нехватки пенополистирола. Также лучше купить сразу необходимое количество утеплителя и сэкономить на оптовой цене. Информация важна и для выбора транспорта. Часто для транспортировки используются грузовики с тентами, которые сохранят целостность хрупких изделий во время перевозки.

Для составления сметы важно точно знать размеры листа пенопласта: длину, ширину и толщину. Исходя из этого определяется необходимое количество плит. Данные о размерах доступны в каталогах магазина.

Стандартные размеры пенопласта

Вспененный полистирол – универсальный материал, который используют для утепления и звукоизоляции стен. Он обладает множеством полезных свойств: малым весом, пористой структурой. С ним удобно работать: клеить, разрезать. Пенопласт подходит для внешней и внутренней отделки.

Материал производится по техническим условиям, которые предполагают большое разнообразие размеров. Так длина и ширина варьируются от 1 до 5 метров с шагом 0,05 метров, а разрешенное отклонение не превышает 0,5%.  Однако чаще всего производители предлагают следующие параметры:

• 0,5х0,5 м;
• 0,5х1 м;
• 1х1 м;
• 2х1 м.

Такие стандартные характеристики утеплителя подходят для всех помещений. Их легко подобрать под разную геометрию стен, а при необходимости отрезать часть.

Толщина плит измеряется в миллиметрах и бывает такой: 20, 30, 40, 50, 100 мм. Пенопласт тоньше 20 мм очень хрупкий, а толще 100 мм неудобен в укладке.

Как не ошибиться с выбором размеров?

Профессиональные строители пользуются специальными компьютерными программами. Необходимо внести данные о помещении: высота потолков, ширина стен, дверные проемы, размеры окон. Автоматически будет сделана разметка и подобрана оптимальная длина и ширина пенопласта.

Если же такого программного обеспечения нет, составить смету можно самостоятельно, вооружившись рулеткой, карандашом и листочком бумаги. Построив чертеж на бумаге, можно сделать эскиз раскроя и определить количество листов с учетом их площади.

Выбираем длину и ширину листа

От площади плиты зависит скорость и удобство монтажа пенополистирола. Стандартные размеры кратны 0,5 метрам, поэтому часто совпадают с параметрами стен. Самый простой способ – это посчитать площадь поверхности, которую необходимо утеплить. Размеры листов подбираются с учетом общей геометрии для того, чтобы было меньше обрезков.

Важное значение имеют условия, в которых придется работать. С наружной стороны дома удобнее использовать большие плиты. Так укладка займет меньше времени и потребуется немного крепежных элементов.

Применение пенопласта для внутренних работ имеет свои нюансы:

• ограниченная площадь: межкомнатные перегородки, межэтажные перекрытия, определенное расстояние между стропилами;
• сложно поднять крупные плиты на этаж по тесным лестницам подъезда.

С одной стороны, покупать большие листы экономически выгоднее. Плита 1х1 м стоит дешевле двух 0,5х1 м. Меньше уходит крепежа, да и сроки монтажа сокращаются. Однако такой вариант имеет и вторую сторону медали: большой лист может сломаться, потребуется 2-3 человека для его укладки.

Важные нюансы, которые учитываются перед покупкой

При необходимости производитель сможет изготовить листы утеплителя по индивидуальным характеристикам. Однако стоимость такого заказа будет существенно выше. Лучше воспользоваться стандартными листами, которые выпускаются массово. Представленная в каталоге продукция поможет решить большинство строительных задач.

Для того, чтобы не ошибиться в выборе пенопласта, учитывайте следующие факторы.

• Узнайте, сколько человек будут выполнять работу. Если один, лучше отдать предпочтение негабаритным плитам. С ними в одиночку работать проще.
• Высота, на которой будут производиться действия, также влияет на выбор материала. На большой высоте сложно справляться с большими листами из-за ограниченных условий и сильного ветра.
• Линейные размеры играют определяющую роль. Чем меньше придется резать материал, тем быстрее и проще выполнить утепление. Оставшиеся куски уходят на обработку откосов, проемов, углов.

Количество пенополистирола определяет выбор транспорта. При перевозке важно сохранять упаковку, которая не даст листам рассыпаться и поломаться от тряски. Если листы не упакованы в пленку, можно зафиксировать их вместе при помощи скотча. Если площадь тентованного транспорта слишком большая и пенопласт не лежит вплотную друг к другу, зафиксируйте груз широкими лентами. Однако не стоит использовать силу.

Неровности на поверхности пенопласта не должны превышать 3 мм. Чтобы проверить геометрию материала, достаточно измерить диагонали упаковки. Между ними не должно быть большой разницы.

Наша компания занимается производством и продажей пенопласта. Наши специалисты помогут правильно посчитать материал, посоветуют оптимальную плотность и толщину, обеспечат доставку на объект. Бесплатную информацию по всем вопросам можно получить по телефонам +375 (33) 661-98-08 или +375 (44) 78-78-333.

Гранулы (шарики) пенопласта — Гранулированный пенополистирол

Гранулированный пенополистирол – это шарики пенопласта (сферические гранулы) белого цвета диаметром от 2 до 10 мм, наполненные газом изопентаном. Производство гранул пенополистирола основано на закипании при нагревании вспенивающего вещества — пентана , который содержится в гранулах полистирола. Он закипает и превращаетс я в газ, который увеличивает гранулы полистирола примерно в пятьдесят раз. Структура гранул при этом становится ячеистой с размером ячейки меньше, 0.15 мм.

Особенности пенополистирола

Пенополистирол-это наполненный воздухом , то есть вспененный материал на основе полистирола. Полистирол-это сырьё для производства пенополистирола, получаемый из мономера стирола путём полимеризации. Полистирол-это аморфный термопластичный полимер линейного строения. Его степень полимеризации 600-2500. Полистирол является хорошим диэлектриком, он легко перерабатывается, хорошо окрашивается, он не токсичен.Полистирол хорошо растворяется своим мономером, хлорированными и ароматическими углеводородами, ацетоном, сложными эфирами. Не растворим низшими спиртами,простыми эфирами,фенолами, алифатическими углеводородами. Имеет низкое влагопоглощение, устойчив к радиации, кислотам и щелочам, но разрушается концентрированной азотной и ледяной уксусной кислотами, хорошо склеивается. На воздухе при ультрафиолетовом облучении полистирол стареет, желтеет, появляются микротрещины, он мутнеет, становится хрупким. Разрушение полистирола происходит при температуре 200 град. С и при этом происходит выделение мономера.

Из-за своих прочностных и теплоизоляционных свойств, низкой стоимости, простоту обработки, экологичности, пенополистирол используется во многих сферах: упаковка товаров народного потребления, в производстве игрушек, мебели, одноразовая посуда, изотермическая тара для продуктов питания(например ящики для рыбы),средства плавучести на воде, утеплителя в стяжках, стенах, кровлях, изготовление декоративныхэлементов, модели для литья деталей и т.п.

Существует два вида гранул материала пенополистирол: пенопластовые гранулы и дроблёнка.

Пенопластовые гранулы это шарики идеальной сферической формы

Дроблёнка – продукт вторичной переработки обрезков пенопласта. Форма гранул дроблёнки не идеально сферическая

Рассмотрим пока первый вид пенопластовых гранул. Как мы уже ранее сказали, это шарики белого цвета разного диаметра. Используются они в разных сферах человеческой деятельности, т.к. обладают способностью выдерживать изменения температуры в диапазоне от – 60 до + 75 град. C, а также после сжатия они полностью возвращаются в первоначальную форму. Изнутри гранулы имеют плотную структуру с прочной оболочкой, которая на 98 % наполнена воздухом, в результате чего они обладают низким уровнем водопоглощения и теплопроводности. Это экологически чистый материал, гранулы легки в применении , транспортировке и очень долговечны, что делает их незаменимым помошником человечества в различных сферах деятельности.

Применение

Пенопластовые гранулы используются в качестве утеплителя и наполнителя при:

• устройстве стяжек пола, заливных кровель, при теплоизоляции стен.

• изготовлении пенополистиролбетонных блоков.

• изготовлении строительных смесей и растворов для их облегчения и утепления.

• при устройстве ограждающих конструкций в качестве тепло- и шумолизолирующего слоя.

• производстве упаковочных коробок.

• в системах водоочистки в качестве основы для фильтров.

• при изготовлении некаркасной мебели ( в основном кресла-мешки), мягких игрушек, подушек.

• при создании поделок и элементов интерьера в качестве декоративного средства.

• наполнения для понтонов.

• наживка для ловли рыб.

• для облегчения конструкций в беспилотниках , а также при подъёме затонувших кораблей.

Применение пенопластовых шариков может осуществляться тремя способами:

Методом засыпки, методом укладки и методом задувки.

Засыпка производится в полые места в стенах,

Метод засыпки чрезвычайно прост; заполняется полое пространство до полного и равномерного заполнения нужного пространства.

Метод укладки реализуется с использованием пенопластбетона, получаемого из смеси цемента с гранулами или дроблёнкой в два этапа:сначала первый слой -черновой, затем второй слой -чистовой. Стяжка при укладке должна периодически увлажняться, чтобы избежать трещин и низкой прочности. В результате пол становится тёплым, облегчённым, огнеупорным и влагостойким.

Метод задувки заключается в пневматическом воздействии воздуха под давлением на гранулы или дроблёнку с целью максимального заполнения всех пустот.

Таким образом , гранулы и дроблёнка пенополистирола являются отличной альтернативой традиционным утеплителям — листовому пенопласту , базальтовой вате, керамзиту, поскольку заполняют всё утепляемое пространство, в отличие от традиционных утеплителей. При утеплении ими не происходит образования мостиков холода или точки росы, то есть не произойдёт постепенного разрушения деревянных элементов постройки.

Теперь рассмотрим дроблёнку. Как мы уже говорили, это переработанные отходы пенопласта. Гранулы дроблёнки не правильной сферической формы, а формы, абсолютно произвольной. Средний размер гранул колеблется от 2 до 7мм. Дроблёнка значительно дешевле гранулированного пенопласта, а зачастую выполняет те же функции. Она применяется не только для шумо- и теплоизоляции.

Она применяется:

• Для теплоизоляции труб в траншеях.

• В виде амортизационного слоя.

• В качестве теплоизоляции фундамента и стен.

• В производстве полистиролбетона.

• Для устройства кровельных покрытий с плоским уклоном.

• Для устройства цементно-песчаной стяжки.

• Производство бескаркасной мебели.

• Как имитация снега в театрах, кинематографе на съёмках фильмов.

Преимущества дроблёнки

Наиболее очевидное преимущество дроблёнки перед пенопластовыми гранулами является её дешевизна.

Цена на дроблёнку предоставляется по запросу клиента.

Политерм

«Политерм» — гранулы пенопласта, вспененного пенополистирола, которые покрыты специально разработанным итальянским адгезивным клеевым составом. «Политерм» используется в качестве шариков для полистиролбетона. Они на объекте смешиваются с цементом и водой в соответствии с разаработанным рецептом.

Лёгкий способ замешивания даёт возможность быстро приготовить смесь и быстро залить её. Замешивают смесь бетоносмесителями разных объёмов. Для изготовления большого объёма смеси используют «Политерм-машины». Это передвижные установки большой производительности и с подачей смеси к месту укладки.

В одной упаковке «Политерма» 0,4 м3.

Политерм бывает 2 видов:

• Фракция 3-7 мм. Применяется для полистиролбетона для теплоизоляции стен, плоских кровель, полов и изготовления полистиролбетонных блоков.

• Фракция 2-3 мм. Применяется для производства сухих смесей, которые обладают теплоизоляционными свойствами.

Преимущества:

• Не подвержен усадке, биологическая и химическая стойкость, снижение себестоимости строительства, лёгкий, экологичный, долговечный материал.

• Цена предоставляется по запросу клиента.

Индивидуальные физико-химические свойства монодисперсных наночастиц полистирола и нанокомпозитов из них

Морфология синтезированных наночастиц

Морфология МПНЧ ПС разных размеров показана на рис. 1а – д. Хотя большинство MPNP, включая PS1, PS2, PS3 и PS5, являются полностью монодисперсными, PS4 (рис. 1d) является исключением и содержит незначительное количество более мелких наночастиц.

SEM-изображения показывают PS MPNP с различными размерами частиц: ( a ) PS1 (50 ± 6 нм), ( b ) PS2 (150 ± 12 нм), ( c ) PS3 (300 ± 8 нм), ( d ) PS4 (350 ± 6 нм) и (e ) PS5 (450 ± 10 нм) (масштабная линейка представляет 500 нм).Размеры частиц измеряли с помощью изображений Delsa Nano C, DLS и SEM (с использованием программного обеспечения Digital Micrograph Demo 6.3.5). Полученные результаты усреднялись.

Термические свойства наночастиц, зависящие от размера

На рис. 2а показаны кривые ДСК для PS MPNP различных размеров. На основе этих кривых температуры стеклования (T _g с), соответствующие каждому размеру, были измерены с использованием метода средней точки путем пересечения кривой DSC. Полученные значения представлены на рис.2b и сведены в таблицу 1. Кроме того, приращения удельной теплоемкости, имеющие место при T _g , представлены на рис. 2b. Видно, что T _g возрастает пропорционально размеру частиц от 92 до 108 ° C.

Тепловые свойства наночастиц ПС. ( a ) Спектры ДСК показывают увеличение T _g с увеличением размера частиц; ( b ) Значения T _g и C _p , извлеченные из спектров ДСК, явно демонстрируют прямую корреляцию между размером наночастиц и температурой теплового перехода и соответствующим выделяемым теплом; ( c ) Спектры ТГА указывают на более низкую температуру термической деградации наночастиц ПК с меньшими размерами.

Более высокая T _g для более крупных наночастиц (PS3, PS4 и PS5) может быть объяснена их меньшей открытой площадью поверхности и, следовательно, отсутствием чувствительности к нагреванию по сравнению с более мелкими (PS1 и PS2). Соответственно, поглощение тепла более крупными наночастицами происходит медленнее, а переход от стеклообразного состояния к резиновому происходит с гораздо более высоким потреблением энергии.В то время как MPNP PS1 требует всего 266 Дж для перехода, PS5 стоит 414 Дж. Такое открытие, то есть корреляция T _g и удельной теплоемкости с размером наночастиц, была ранее заявлена ​​другими исследователями, а также ^9,10 .

Связь между ΔC _p (r) (т. Е. Разницей теплоемкости между стеклообразным и каучукоподобным состоянием) и T _g (r) с размером наночастиц (r) можно объяснить с помощью следующих уравнений.(1 и 2) ¹⁰ :

$$ \ frac {\ Delta {C} _ {p} (r)} {\ Delta {C} _ {p} (\ infty)} = 1- \ frac { 1} {\ frac {r} {{r} _ {0}} — 1} $$

(1)

$$ {T} _ {g} (r) \ times {T} _ {g} (\ infty) = exp-2 [\ Delta {C} _ {p} (\ infty) — \ Delta {C } _ {p} (r)] 3R. $$

(2)

где \ (\ Delta {C} _ {p} (\ infty) \) — разница теплоемкостей между стеклом и жидкостью при T _г ( ∞ ). r ₀ — критический радиус, при котором все атомы наночастицы находятся на ее поверхности.R обозначает постоянную идеального газа. Приведенные выше уравнения четко подтверждают, что для MPNP с меньшим размером (r), заданным постоянным r ₀ , R, T _g ( ∞ ) и \ (\ Delta {C} _ {p} (\ infty) \) можно было ожидать более низких значений ΔC _p (r) и T _g (r).

ТГА также был проведен для изучения поведения деградации и термической стабильности PS MPNP при воздействии высоких температур. На рис. 2в представлены кривые ТГА для МФНЧ ПС при скорости нагрева 20 К.мин ⁻¹ . Как видно здесь, термическая деградация МЧП PS происходит в основном в диапазоне 260–470 ° C, в зависимости от размера частиц. В то время как деградация MPNP PS 50 нм начинается при 250 ° C (начало T ) (с потерей веса 2,85%), MPNP PS 450 нм подвергаются процессу деградации при 350 ° C (начало T ) (с первичная незначительная потеря веса 0,3%). Это несоответствие подразумевает более высокую термическую стабильность более крупных PS MPNP, скорее всего, из-за их меньшей открытой площади поверхности.Потеря веса продолжается до 440 ° C, после чего вес образца остается фиксированным, что подразумевает образование золы. Об идентичной зависимости от размера термодеструкции наночастиц также сообщили Мохамед и др. . ¹¹ правда для керамического материала.

Размерно-зависимые поверхностные фононные моды наночастиц

Рамановская спектроскопия — надежный метод исследования структурных характеристик наночастиц в зависимости от их размера.Любое изменение спектров комбинационного рассеяния света с уменьшением размера частиц можно легко проследить. Фактически, рамановский анализ не только позволяет определить размер наночастиц, но также предоставляет информацию о поверхностных модах наночастиц, обусловленных ее конечным размером. Что касается последнего, то преобладают поверхностные моды с уменьшением размера частиц и увеличением отношения поверхности к объему, в результате чего появляются новые полосы ¹² .

На рис. 3а показаны спектры комбинационного рассеяния для MPNP PS в диапазоне 3000–3100 см ^–1 , представляющие растяжение ароматического CH (при 3055 см ^–1 ) ¹³ .Как видно здесь, пиковая интенсивность уменьшается, а полосы комбинационного рассеяния уширяются по мере усадки наночастиц. О таком поведении ранее сообщали Choi et al . ¹² . По их утверждению, для наночастиц TiO ₂ меньшего размера полосы комбинационного рассеяния сдвигаются в сторону более высоких волновых чисел, а их интенсивности относительно уменьшаются. Когда размер частиц находится в нанометровом масштабе, колебательные свойства претерпевают два важных изменения. Во-первых, сокращение объема происходит внутри наночастицы за счет радиального давления, вызванного размером.Это структурное изменение увеличивает силовые постоянные в результате меньшего межатомного расстояния. Во-вторых, усадка частицы сильно влияет на ближайшие соседние оболочки. Этот эффект приводит к увеличению среднеквадратичного относительного смещения (MSRD), тем самым уменьшая амплитуды колебаний ближайших соседних связей ¹⁴ , как аналогично зарегистрировано в нашем исследовании.

( a ) и ( b ) НПВО-FTIR для PS MPNP различных размеров.

Оптические свойства наночастиц, зависящие от размера

FTIR — еще один метод колебательной спектроскопии, который дает полезную информацию о химической структуре полимерной системы. Любое изменение в спектрах FTIR, зависящее от размера частиц, может быть связано с изменением режимов колебаний и атомно-атомной связи, вызванных переупорядочением, вызванным размером.

На рис. 3b показаны спектры поглощения FTIR для PS MPNP в диапазоне 2800–3100 см ^–1 .В этой выбранной зоне пик, появляющийся при 2940 см ^-1 , характерен для изгибного колебания вне плоскости C-H в бензольном кольце ¹⁵ . По-видимому, наночастицы размером 50 и 150 нм, то есть ПС1 и ПС2, демонстрируют гораздо большее ИК-поглощение по сравнению с остальными размерами частиц. Такое зависящее от размера оптическое свойство PS MPNP, размер которых составляет около нескольких сотен нанометров, полностью отличается от «эффекта квантового ограничения», обычно наблюдаемого в сверхмалых полупроводниковых частицах (менее 10 нм в диаметре) ¹⁶ .С другой стороны, теория Ми, традиционно используемая для металлических наночастиц, здесь не применима. Фактически, рассеяние Ми оправдывает смещение положения пика поглощения, а не его уширение или усиление. Интенсивное ИК-поглощение малых наночастиц можно отнести к необычной площади поверхности этих наночастиц, связанной с более высокой плотностью поверхности, составляющей атомы, или изменением состояния решетки ¹⁷ . Увеличение площади поверхности вызывает смягчение решетки и тем самым снижает энергии межмолекулярного кулоновского взаимодействия и расширяет запрещенные зоны.Аналогично нашим результатам, влияние размера частиц на ИК-поглощение других органических наночастиц, включая 1-фенил-3 — ((диметиламино) стирил) -5 — ((диметиламино) фенил) -2-пиразолин (PDDP) ¹⁶ также не поступало.

Термомеханические свойства композитов из наночастиц, зависящие от размера

ПВС — это экологически чистый, недорогой, нетоксичный и биосовместимый полимер, который широко привлекает внимание исследователей для разработки покрытий, нановолокон и сыпучих материалов ¹⁸ .В частности, нанокомпозиты ПВС были привлекательными для широкого спектра применений, включая биомедицину ¹⁹ , разделение газов ²⁰ , резистивное переключение ²¹ , оптоэлектронику ²² и другие. Несмотря на замечательный потенциал нанокомпозитов ПВС, он механически слаб и нуждается в армировании. ¹⁸ . В этом отношении контролируемое построение материала путем разработки характеристик нанонаполнителей, например вызвать желаемые термомеханические свойства непросто.Здесь мы включаем PS MPNP разных размеров в ПВС, чтобы оптимизировать его механические свойства, при этом коррелируя размер наночастиц и механические свойства нанокомпозита ПВС. Как упоминалось ранее, полученные результаты могут быть благоприятными для масштабируемого производства такого рода нанокомпозитных материалов для различных применений экономичным / энергоэффективным способом.

На рис. 4a – e показаны морфология и режим распределения PS MPNP в матрице PVA. Как видно на СЭМ-изображениях, наночастицы равномерно распределены по матрице ПВС.Есть два основных фактора, определяющих равномерное распределение MPNP PS. С одной стороны, метод компаундирования и испарение воды приводят к регулярному расположению частиц. С другой стороны, предполагается, что оставшееся поверхностно-активное вещество на поверхности наночастиц может оптимально взаимодействовать с полярными функциональными группами ПВС (например, через водородные связи), рис. 4f. Совместно эти два фактора приводят к однородной дисперсии наночастиц в матрице. Эта характеристика весьма перспективна с точки зрения изотропности структурных свойств получаемого нанокомпозита.Стоит отметить, что во многих технических приложениях наночастицы имеют тенденцию к агломерации, тем самым образуя кластеры, размер которых превышает нанорежим. Соответственно, при наличии таких больших кластеров, нарушающих поведение наночастиц, межфазная область, то есть зона, в которой происходит взаимодействие между наполнителем и полимером, заметно уменьшается. ²³ . В результате объемная доля межфазной границы сокращается, и ее влияние на механические свойства нанокомпозита нейтрализуется.Кроме того, индуцированные агломерацией наночастицы накапливаются в определенных областях, а другие области полимера остаются незанятыми, и их свойства не затрагиваются ^{24,25,26,27,28} . Поэтому гомогенизация распределения наночастиц в полимерной матрице имеет большое значение.

SEM демонстрируют режим распределения PS MPNP ( a : 50 нм, b : 150 нм, c : 300 нм, d : 350 нм и e : 450 нм) через матрицу ПВС; ( f ) Схематическое изображение вероятного взаимодействия (водородная связь, отмечена кружком) между поверхностно-активным веществом (SDS) и молекулами ПВС (в идеале, последовательно в цис-формате).

Чтобы механически охарактеризовать нанокомпозиты PS / PVA, были рассмотрены испытания на растяжение и прямой доступ к памяти для отображения механических характеристик материалов в режимах статического и динамического нагружения. Испытания были направлены на сопоставление механических свойств нанокомпозита с размером частиц включения, а также на определение того, насколько стабильной и надежной является граница раздела наночастиц и матрицы.

В таблице 2 и на рис. 5а показаны свойства образцов при растяжении, включая модуль Юнга, E, предел прочности при растяжении (σ _M ) и относительное удлинение (ε _M ).Согласно таблице 2, нанокомпозиты заметно превосходят чистый ПВС по модулю упругости и прочности на разрыв. Однако они демонстрируют значительно меньшее удлинение при разрыве. Эти оптимизированные механические характеристики в основном приписываются упрочняющему эффекту включенных MPNP, которые препятствуют подвижности цепи полимерной матрицы ^29,30 . Наночастицы действуют как физические барьеры, и вероятная водородная связь между ними и матрицей, опосредованная поверхностно-активным веществом, усугубляет деформируемость нанокомпозитов.Среди нанокомпозитов, как видно на рис. 5а, как модуль упругости, так и предел прочности на растяжение повышаются за счет уменьшения размера MPNP PS. Как видно из таблицы 2, прочность на разрыв и модуль упругости образца с MPNP 50 нм составляют 101 и 3950 МПа соответственно. Тогда как для образца с МПНЧ 450 нм такие величины составляют 72 и 3360 МПа соответственно. В отличие от модуля упругости и прочности на разрыв, относительное удлинение снижается для образцов с МПНЧ ПС менее 300 нм. Удлинение разрушения составляет от 23% до 75% для образцов, содержащих мелкие (50 нм) и большие (450 нм) частицы соответственно.Такие механические характеристики могут быть объяснены несоответствием в количестве и характере MPNP, распределенных в матрице PVA. Более мелкие частицы более жесткие и превосходят по численности более крупные. Соответственно, более обширная область матрицы находится в непосредственном контакте с небольшими MPNP, а не с более крупными, что приводит к более высокому модулю упругости и прочности на разрыв. Однако, учитывая относительно плохое связывание (посредством вторичных межмолекулярных сил) PS MPNP и PVA, окружающая область каждой частицы фактически рассматривается как пустота и точка начала растрескивания.Соответственно, более мелкие и более жесткие частицы придают матрице более высокую прочность и жесткость, поскольку они ограничивают подвижность и деформацию матрицы за счет применения механического ограничения. Как Fu et al . ³¹ заявляют, что подвижность полимерных цепей увеличивается вблизи наночастиц благодаря заметной тенденции притяжения между сегментами цепи и потенциалу отталкивания, налагаемому на полимер соседними наночастицами. Несмотря на улучшение жесткости, маленькие наночастицы образуют более плотные пустоты, вызывая меньшее удлинение.При приложении растягивающего усилия трещины начинают появляться, как только напряжение превышает критическое значение. В общем, в случае таких нанокомпозитных систем, где эффективная передача нагрузки между наполнителем и матрицей затруднена, осушение на границе раздела фаз формирует крошечную полость в виде крышки над наночастицей. Такая полость вызывает дополнительную концентрацию напряжений вокруг ее острого края, вызывая возникновение трещин с меньшими затратами на напряжение по сравнению с нанокомпозитами с более высокой межфазной прочностью без осушения ³¹ .{-1/2} $$

(3)

, где σ _c и σ _m обозначают прочность композита и матрицы, соответственно, V _p представляет объемную долю частиц и k _p ( V _p ) является константой, которая зависит от объемной доли, d _p также обозначает размер (диаметр) частиц.

Механические свойства нанокомпозита ПС МПНП / ПВС. ( a ) результаты испытаний на растяжение; ( b ) Схема подразумевает более высокую механическую стойкость нанокомпозита, содержащего меньшие MPNP, по сравнению с нанокомпозитом с более крупными MPNP. ( c ) модуль накопления и ( d ) коэффициент потерь нанокомпозитов.

Такая корреляция также определяется другим способом для аналогичного эпоксидного композита с диоксидом кремния, как (Уравнение 4) ³³ :

$$ {\ sigma} _ {c} = {\ sigma} _ {m} + S / {D} _ {s} $$

(4)

, где S — постоянная, а Ds i.е. расстояние между частицами выражается как (уравнение 5):

$$ {D} _ {s} = 2 {d} _ {p} (1- {V} _ {p}) / 3 {V} _ { p} $$

(5)

По-видимому, обе модели подразумевают, что меньший размер нанонаполнителя придает соответствующему композиту большую прочность на разрыв, как мы наблюдали в нашем нанокомпозите.

СЭМ-изображения поверхности излома образцов (рис. 6а, б) показывают, что более хрупкое разрушение имеет место для образцов с меньшим размером PS MPNP.Что касается более крупных MPNP, количество пустот заметно меньше, и они могут частично участвовать в процессе растяжения вместе с полимерной матрицей. Рисунок 6c – e четко указывает на удлинение частиц (до 1 мкм) вдоль полимера. Таким образом, нанокомпозиты ПС / ПВС, инкапсулирующие более крупные частицы, совместно демонстрируют более высокое удлинение до 75%. Напротив, при использовании частиц малого размера происходит расслоение и образуются пустоты, которые препятствуют передаче напряжения на границе раздела частицы / полимера ^34,35 .Аналогичным образом, ранее сообщалось о таком же влиянии размера частиц и, в частности, частиц малого размера на вязкоупругие свойства и реологию акрилового полимера ³⁶ .

СЭМ-изображение поверхностей поперечного сечения излома нанокомпозита PS MPNP / PVA, разрушенного в испытании на растяжение ( a – e представляют собой нанокомпозиты, содержащие 50, 150, 300, 350 и 450 нм PS MPNP) , соответственно).

Влияние размера частиц на динамические механические свойства нанокомпозитов ПВС можно контролировать с помощью ДМТА во время их нагрева, а также с помощью таких величин, как коэффициент потерь ( tanδ ) и модуль накопления ( E ’).

На рис. 5с показано изменение модуля упругости ( E ’) нанокомпозитов PS MPNP / PVA в зависимости от температуры. По-видимому, модуль упругости для всех образцов снижается при 60–75 ° C из-за стеклования матрицы ПВС. По сравнению с ПВС нанокомпозиты достигают минимумов при несколько более низкой температуре, а их минимумы имеют место при большем модуле упругости. Это наблюдение указывает на более высокую жесткость нанокомпозитов, особенно тех, которые содержат более мелкие MPNP, и с другой стороны, меньшая энергия, необходимая для сегментарной подвижности, вероятно, из-за наличия пустот, позволяющих расширять структуру.Выпуклость, возникающая на каучуковом плато для нанокомпозитов, возникает из-за усиливающего эффекта наночастиц для полимерной матрицы ³⁷ , который заметно выше для наночастиц меньшего размера. Как указывалось ранее, наночастицы меньшего размера обеспечивают большую площадь поверхности, что приводит к более сильному взаимодействию с матрицей.

Коэффициент потерь tan δ, то есть отношение модуля потерь (E ”) к модулю накопления (E’), описывает релаксационные процессы в нанокомпозитах PVA и PS MPNP / PVA.На рисунке 5d показано изменение tanδ нанокомпозитов ПВС в зависимости от температуры. На основании этих спектров можно оценить Tg там, где tgδ достигает пиков. Удивительно, но включение PS MPNP немного сдвигает пики tanδ в сторону более низких температур. Величина этого сдвига зависит от размера частиц, поэтому более мелкие частицы вызывают больший сдвиг. При нагревании увеличивается свободный объем сегмента цепи и способность цепей двигаться в различных направлениях. В зависимости от степени и диапазона подвижности определяются два основных тепловых перехода α и γ.Обычно γ-переход происходит при более низкой температуре, в отличие от α-перехода или стеклования, приводящих к каучукообразному состоянию полимера. Согласно рис. 5d и таблице 1 для пленки ПВС γ- и α-переходы происходят при температуре около 39,6 ° C и 110,5 ° C. Что касается нанокомпозитов ПВС, γ- и α-переходы запускаются при 34–45 ° C и 100–110 ° C соответственно, в зависимости от размера частиц. Наличие одного пика α-перехода для нанокомпозитов ПВС может указывать на частичную смешиваемость или какое-то взаимодействие между наночастицами и матрицей ³⁷ .Этот вывод дополнительно подтверждается при рассмотрении равномерного распределения наночастиц по матрице (рис. 4a – c). Хотя не наблюдается значительного вклада в переходы ПВС наночастицами, рис. 5d показывает, что коэффициент потерь, т.е. пик релаксации, уменьшается для нанокомпозита по сравнению с чистым ПВС. Такие потери усиливаются для нанокомпозитов, содержащих более мелкие MPNP, из-за более высокой жесткости (модуля упругости) этой группы образцов, возникающей из-за большой площади поверхности таких наночастиц, соприкасающихся с матрицей.

Как следует из рис. 5c, d, поведение стеклования нанокомпозитов PS MPNP / PVA относительно непредсказуемо по сравнению с наблюдаемым с помощью DSC. Это может быть связано с тем фактом, что в DMTA изменение tan δ в области размягчения стекла и каучука зависит не только от локальных сегментарных движений модуля потерь при более низкой температуре, но и от усиления наполнителя. влияет как на накопление, так и на модуль потерь при более высоких температурах. В литературе есть много противоречивых сообщений о влиянии включений на стеклование полимерной матрицы.В то время как несколько исследований указывают на усиление T _г за счет включения сажи, диоксида кремния или других частиц, есть несколько других, которые не показывают заметного влияния на T _г или даже потерю Т _г ³⁸ . В конце концов, степень и природа межфазных взаимодействий между полимером и включениями могут играть решающую роль в таком поведении.

Стандарты размера частиц полистирола (PS-ST)

Прослеживаемые NIST стандарты размера частиц от microParticles GmbH разработаны для калибровки размеров различных инструментов для определения размера частиц, включая проточные цитометры, дисковые центрифуги CPS, системы измерения Coulter и оптические счетчики частиц.Они доступны в виде монодисперсных частиц в диапазоне дискретных размеров от 100 нм до 250 мкм. Частицы состоят из полистирола или сополимеров полистирола. В диапазоне диаметров микрометров их средний диаметр и распределение по размерам измеряются в основном с помощью метода зоны электрического зондирования (устройства CoulterMultisizer) и оптической микроскопии. Измерительные устройства калибруются с помощью стандартных образцов NIST. Стандарты размера частиц от microParticles GmbH поставляются в виде 2% водной суспензии с сертификатом анализа.

Показать 1 до 910 всего 36 частиц)

EPS GEOFOAM BACKFILL IN ENGINEERING PROJECTS

EPS Geofoam может быть отличным вариантом при поиске легкой засыпки, заполнения пустот или заменителя почвы для гражданского строительства.Блок EPS Geofoam — это пенополистирол, сформированный в большой легкий блок, часто используемый в качестве заменителя грунта для инженерных и строительных проектов.

Insulation Company of America (ICA) — это компания-производитель пенополистирола с надписью «Сделано в Америке», расположенная в Аллентауне, штат Пенсильвания. Большая часть бизнеса ICA — это поставки блоков EPS Geofoam для различных гражданских и строительных проектов в Среднеатлантическом регионе и их продажа напрямую сети оптовых продавцов EPS. ICA предоставит бесплатное предложение Geofoam для вашего проекта и организует прямую доставку.

Многие государственные и государственные транспортные проекты требуют, чтобы подрядчики использовали только утвержденные строительные материалы. Блоки EPS Geofoam теперь широко приняты по всей стране в качестве одобренного и предпочтительного заменителя почвы.

Обратная засыпка Geofoam имеет множество преимуществ, которые делают ее привлекательной альтернативой почве, песку и другим материалам, включая: легкий, экономичный, простой в маневрировании и долговечность.

Министерство транспорта Содружества Пенсильвании опубликовало БЮЛЛЕТЕНЬ 15 — PUB 35, перечень подходящей продукции для строительства государственных проектов.На веб-сайте говорится: «Этот бюллетень представляет собой список предварительно отобранных материалов, которые могут использоваться в строительных проектах департамента. Цель Бюллетеня 15 — предоставить подрядчикам, консультантам, персоналу отделов, производителям, поставщикам и другим лицам легкий доступ к полному и точному списку одобренных продуктов и их одобренного использования ». Блоки EPS Geofoam одобрены в качестве подходящего строительного материала для проектов. Эта принадлежащая женщине производственная компания из пенополистирола из Пенсильвании, Insulation Company of America, является утвержденным поставщиком проектов Geofoam в Пенсильвании.

Для вашего следующего проекта, который требует почвы или заменителя почвы, попросите компанию по производству пенопласта, принадлежащую женщине, на вашем заднем дворе, чтобы узнать конкурентоспособное предложение!

Использование Geofoam в качестве заменителя грунта становится предпочтительным методом строительства. Преимущества могут превратить мухи слона в горы сбережений.

Давайте разберем некоторые из преимуществ:

Geofoam легкий и управляемый

Нет необходимости в установке тяжелого оборудования. Geofoam стабилизирован, что позволяет увеличить производительность и придерживаться графика строительства.Это означает экономию средств на стройплощадке.

Geofoam устойчив к погодным условиям

Задержки дождя из-за влажной почвы и песка могут стоить строительной площадке тысячи долларов. Засыпка геопеной не смывается.

Легко указать

Geofoam может быть изготовлен в виде блоков различных размеров, различной плотности, и его легко разрезать для любого применения. Все дело в математике. Выясните, какая прочность требуется, и Geofoam может быть изготовлен в соответствии с вашими требованиями.Чтобы максимизировать эффективность, ICA имеет регулируемую форму для изготовления блоков нестандартного размера, чтобы избежать отходов. Но если у вас есть отходы, EPS также можно перерабатывать.

До неузнаваемости

В хорошем смысле! Как и невоспетый герой, Geofoam незаметно скрывается за многими проектами, делая их возможными, безопасными и долговечными.

Все эти преимущества могут существовать отдельно, но что у них общего? Использование долговечной и предсказуемой Geofoam позволяет сэкономить ДЕНЕГ.

Стоит ли делать покупки вокруг при поиске материалов для легкой засыпки? Мы так думаем! Спросите Insulation Company of America о бесплатном расчете стоимости вашего проекта Geofoam — вы можете быть удивлены.

Запросить БЕСПЛАТНОЕ предложение Geofoam

Размер наночастиц и свойства поверхности определяют корону белка с возможными последствиями для биологических воздействий

Растет понимание того, что понимание фундаментальных взаимодействий наноразмерных объектов с живым веществом будет играть центральную роль в наномедицине, а также в вопросах нанобезопасности. По этой причине мы считаем, что точное и обширное картирование короны биомолекулы (например, белка) вокруг наночастицы становится ключевой задачей бионанауки.Следовательно, мы считаем, что понимание принципов, управляющих формированием короны, например, связи между свойствами наноматериалов и составом короны, задаст новые направления для бионанауки. В биологических средах (например, в плазме человека) мы предполагаем, что поверхность частицы «одета» короной из биологических макромолекул, которые можно условно разделить на «мягкий» компонент, в котором преобладает быстрый динамический обмен биомолекул между средой и частицами, и «жесткая» корона, составляющие биологические макромолекулы которой имеют высокое сродство к поверхности частицы.Длительное время пребывания биомолекул (например, белков) в жесткой короне облегчает их выделение и идентификацию (1, 2). Это неплотное разделение на твердые и мягкие коронки было проиллюстрировано в некоторых примерах (1, 2), в которых используется простой метод «гранулирования» (вращение частиц и среды, удаление супернатанта и затем промывание гранулы для удаления слабо связанных молекул). Было обнаружено, что это согласуется с идентификацией твердой короны с помощью других методов. Этот метод следует применять с осторожностью (2), потому что на этапах промывки могут не удастся удалить избыточные (обильные) несвязанные белки, но он применялся с некоторым успехом (3–7).В нескольких исследованиях короны белков вокруг частиц полистирола использовались окрашенные серебром гели 2D PAGE для обнаружения белков, элюированных из частиц, с последующим вырезанием пятен, расщеплением трипсином и обнаружением пептидов с помощью масс-спектрометрии (3–7). Хотя наши результаты для более распространенных белков аналогичны тем, которые обсуждались ранее, с помощью одномерных гелей и масс-спектрометрии мы показали, что жесткая корона намного сложнее, чем считалось ранее. Это важно, потому что белки, связанные с наночастицами в течение достаточного времени, вероятно, будут биологически вовлечены в какой-либо транспорт или другой процесс, и мы ни в коем случае не должны ожидать, что их изобилие будет отражать биологическое воздействие.Важно отметить, что мы также обнаружили, что независимо от материала наночастиц как свойства поверхности, так и размер частиц влияют на состав твердой короны. Это имеет важное значение для нашей концепции наноматериалов в биологической среде, поскольку подразумевает, что объемные характеристики (намного) менее важны, чем поверхностные. В самом деле, даже при разработке стандартов или правил в нанонауке, возможно, потребуется принять во внимание значение представленных здесь исследований.Систематические исследования частиц полистирола с различными размерами и поверхностным зарядом, в сочетании с обзором гомологического ряда наночастиц сополимера N -изопропилакриламида (NIPAM) / N-трет-бутилакриламида (BAM), используются для иллюстрации диапазона возможности образования жесткой короны.

Результаты и обсуждение

В этом исследовании мы исследуем влияние размера наночастиц и поверхностного заряда на формирование белковой короны из плазмы человека.Механизм свертывания крови ингибируется ЭДТА, чтобы создать модельную систему для биологической жидкости. Плазма была взята однажды у здоровых людей (подробнее см. Материалы и методы ). Высокомонодисперсные наночастицы полистирола (50 нм и 100 нм), которые широко доступны для будущих биологических исследований, представляют собой пример контролируемого систематического изменения свойств, которые могут влиять на корону белка, и где можно отслеживать судьбу и перенос частиц.Для каждого размера мы выбираем положительно заряженные (за счет модификации амином), номинально «нейтральные» немодифицированные (простые) частицы полистирола и отрицательно заряженные (за счет карбоксильной модификации), как описано в таблице 1. Размер, дзета-потенциал и другие свойства частиц. были определены в условиях буферизации, соответствующих исследованиям плазменного коронного разряда (см. Таблицу 1), и, как это обычно бывает с коммерчески поставляемыми образцами, наблюдались значительные отклонения от номинальных характеристик. В одном случае было обнаружено, что частицы (с помощью динамического рассеяния света) плохо диспергируются, что свидетельствует о чрезвычайной осторожности, которую необходимо проявлять при определении характеристик образца перед такими исследованиями.Таким образом, частицы полистирола, модифицированного амином, размером 100 нм не соответствовали критериям монодисперсности и заряда, для которых они были куплены. Согласно измерениям динамического светорассеяния агрегированные частицы и измерения дзета-потенциала в PBS дали отрицательный поверхностный заряд вместо положительного, как показано в таблице 1.