2588-0101 Вестник Евразийской науки The Eurasian Scientific Journal ООО «Издательство «Мир науки» https://esj.today/42SAVN325.html Влияние структуры на свойства жидкой теплоизоляции Influence of structure on the properties of liquid thermal insulation Нефедов Алексей Андреевич Нефедов Алексей Андреевич Nefedov Aleksei Andreevich ytatljd_777@bk.ru https://orcid.org/0009-0008-4012-5453 Виноградова Анна Вячеславовна Виноградова Анна Вячеславовна Vinogradova Anna Vyacheslavovna ann-vin@yandex.ru https://orcid.org/0000-0001-6039-429X Котоменкова Ольга Геннадьевна Котоменкова Ольга Геннадьевна Kotomenkova Olga Gennadievna kot-og@yandex.ru https://orcid.org/0000-0003-0034-0315 ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого» (Санкт-Петербург, Россия) Peter the Great Saint Petersburg Polytechnic University (Saint Petersburg, Russia) 24 07 2025 2025 17 3 42SAVN325 27 05 2025 10 07 2025 2025 Нефедов Алексей Андреевич, Виноградова Анна Вячеславовна, Котоменкова Ольга Геннадьевна Nefedov Aleksei Andreevich, Vinogradova Anna Vyacheslavovna, Kotomenkova Olga Gennadievna CC BY 4.0 https://esj.today/42SAVN325.html

В статье представлен краткий обзор научных исследований, посвященных взаимосвязи структуры и свойств полимерных композитов, содержащих в своем составе полые микросферы, выявлены основные факторы влияния строения на свойства рассматриваемых композитов. К таким факторам относятся: размерные характеристики полых микросфер, в том числе их внешний диаметр, отношение внутреннего к внешнему диаметру, отношение толщины стенок к диаметру сферы, равномерность распределения сфер в полимерной матрице, объемная доля полых микросфер в материале, плотность материала и составляющих его микросфер. Авторами представлены эмпирические результаты исследований влияния микроструктуры на функциональные характеристики жидкой теплоизоляции отечественного производства, определяющих качество и конкурентоспособность данной продукции. Проведена оценка свойств образцов жидкой теплоизоляции, включающая анализ микроструктуры с использованием микроскопии, проведение модельных испытаний для оценки теплоизоляционных и звукоизоляционных свойств. В рамках работы рассматриваются принципы формирования оптимальной структуры покрытия за счёт подбора размера и объёма наполнителя, а также влияние совместимости микросфер с полимерной матрицей на общее качество покрытия. Выявлена зависимость теплоизоляционных и звукоизоляционных свойств жидкой теплоизоляции от размерно-морфологических характеристик полых микросфер и их объемной доли в композиционном материале. Результаты исследования позволяют установить устойчивые тенденции между структурой материала и его функциональными характеристиками, что открывает возможности для целенаправленного проектирования эффективных теплоизоляционных систем с заданными свойствами и параметрами.

The article presents a brief overview of scientific research focused on the relationship between the structure and properties of polymer composites containing hollow microspheres. The key structural factors influencing the properties of the studied composites are identified. These include: the dimensional characteristics of hollow microspheres, such as their outer diameter, the ratio of inner to outer diameter, the ratio of wall thickness to sphere diameter, the uniformity of sphere distribution within the polymer matrix, the volume fraction of hollow microspheres in the material, and the density of both the composite material and its microspheres. The authors present empirical results of studies on the influence of microstructure on the functional characteristics of domestically produced liquid thermal insulation. A comprehensive assessment of the properties of liquid thermal insulation samples was conducted, including microstructural analysis using microscopy and model testing to evaluate thermal and acoustic insulation performance. The study explores the principles of forming an optimal coating structure through the selection of the size and volume of the filler, as well as the impact of microsphere-polymer matrix compatibility on the overall quality of the coating. A clear dependence was established between the thermal and acoustic insulation properties of the liquid insulation and the dimensional-morphological characteristics of the hollow microspheres, along with their volume fraction in the composite material. The results of the study make it possible to identify stable trends between the structure of the material and its functional characteristics, which opens up opportunities for the targeted design of efficient thermal insulation systems with specified properties and parameters.

 Ключевые слова строительные материалы композитные материалы полимерные покрытия теплоизоляция жидкая теплоизоляция полые микросферы теплоизоляционные свойства звукоизоляционные свойства качество Keywords building materials composite materials polymer coatings thermal insulation liquid thermal insulation hollow microspheres thermal insulation properties sound insulation properties quality Нефедов, А.А. Инновации в ассортименте теплоизоляционных материалов / А.А. Нефедов // Молодежная неделя науки института промышленного менеджмента, экономики и торговли: Сборник трудов всероссийской студенческой научно-учебной конференции. В 6-ти частях, Санкт-Петербург, 27 ноября — 02 2023 года. — Санкт-Петербург: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС. — 2023. — № 4. — С. 351–354. — EDN JXPDRF. — URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=65509195 (дата обращения 20.04.2025). Иванов, И.Е. Экспериментальные исследования эффективности жидкой теплоизоляции по ГОСТ 7076-99 / И.Е. Иванов // Наука и образование: сохраняя прошлое, создаём будущее: сборник статей X Международной научно-практической конференции: в 3 частях, Пенза, 10 июня 2017 года. Том Часть 3. — Пенза: "Наука и Просвещение" (ИП Гуляев Г.Ю.), 2017. — №. 3. — С. 85–89. — EDN YRZVMZ. — URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=29337555 (дата обращения 20.04.2025). Анисимов, М.В. Экспериментальное определение коэффициента теплопроводности сверхтонких жидких композиционных теплоизолирующих покрытий / М.В. Анисимов, В.С. Рекунов // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2015. — Т. 326, № 9. — С. 15–22. — EDN UZCBYR. — URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=24908839 (дата обращения 20.04.2025). Байков, И.Р. Исследование свойств жидких керамических теплоизоляционных материалов / И.Р. Байков, О.В. Смородова, С.В. Китаев // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. — 2018. — Т. 10, № 5. — С. 106–121. — DOI 10.15828/2075-8545-2018-10-5-106-121. — EDN YNHEHB. — URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=36402454 (дата обращения 20.04.2025). Calovi, M. Durability and Thermal Behavior of Functional Paints Formulated with Recycled-Glass Hollow Microspheres of Different Size / M Calovi, S. Rossi — DOI: 10.3390/ma16072678. // Materials. — 2023. — Т.16, № 7. — С. 2678. — URL: https://www.mdpi.com/1996-1944/16/7/2678 (дата обращения 21.04.2025). Xing, Z. Investigation of the Thermal Conductivity of Resin-Based Lightweight Composites Filled with Hollow Glass Microspheres / Z. Xing, H. Ke, X. Wang, T. Zheng, Y. Qiao, K. Chen, X. Zhang, L. Zhang, С. Bai, Z. Li — DOI: 10.3390/polym12030518. // Polymers. — 2020. — Т. 12, № 3. — С. 518. — URL: https://www.mdpi.com/2073-4360/12/3/518 (дата обращения 21.04.2025). Yu, Z. Surface modified hollow glass microspheres-epoxy composites with enhanced thermal insulation and reduced dielectric constant / Z. Yu. X. Du, P. Zhu, T. Zhao, R. Sun, J. Chen, N. Wang, W. Li — DOI: 10.1016/j.mtcomm.2022.104046. // Materials Today Communications. — 2022. — Т. 32. — С. 104046. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352492822008984?via%3Dihub (дата обращения 21.04.2025). Патент № 2502763 C1 Российская Федерация, МПК C09D 5/08, C09D 5/02. антикоррозионное и теплоизоляционное покрытие на основе полых микросфер: № 2012121306/05: заявл. 23.05.2012: опубл. 27.12.2013 / А.С. Платов. — EDN AOUZMS. — URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=37521680 (дата обращение 22.04.2025). Yung, K. Preparation and properties of hollow glass microsphere-filled epoxy-matrix composites / K. Yung, В. Zhu, T. Yue, C. Xie — DOI: 10.1016/j.compscitech.2008.10.014. // Composites Science and Technology. — 2009. — Т. 69, № 2. — С. 260–264. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266353808004181?via%3Dihub (дата обращения 22.04.2025). Vahtrus, M. Mechanical and thermal properties of epoxy composite thermal insulators filled with silica aerogel and hollow glass microspheres / M. Vahtrus, S. Oras, M. Antsov, V. Reedo, U. Maeorg, A. Lohmus, K. Saal, R. Lohmus — DOI: 10.3176/proc.2017.4.03. // Proceedings of the Estonian Academy of Sciences. — 2017. — T. 66, № 4. — C. 339–346. — URL: https://www.researchgate.net/publication/321424567_Mechanical_and_thermal_properties_of_epoxy_composite_thermal_insulators_filled_with_silica_aerogel_and_hollow_glass_microspheres (дата обращения 22.04.2025). Sun, J. Enhanced Thermal Insulation of the Hollow Glass Microsphere / Glass Fiber Fabric Textile Composite Material / J. Sun, F. Cai, D. Tao, Q. Ni, Y. Fu — DOI: 10.3390/polym13040505. // Polymers. — 2021. — Т. 13, № 3. — С. 505. — URL: https://www.mdpi.com/2073-4360/13/4/505 (дата обращения 23.04.2025). Liao, Y. Thermal conductivity of powder silica hollow spheres / Y. Liao, X. Wu, H. Liu, Y. Chen — DOI: 10.1016/j.tca.2011.09.011. // ThermochimicaActa. — 2011. — Т. 526, № 1-2. — С. 178–184. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040603111004849?via%3Dihub (дата обращения 24.04.2025). Li, B. Effect of microstructure and physical parameters of hollow glass microsphere on insulation performance / B. Li, J. Yuan, Z. An, J. Zhang — DOI: doi.org/10.1016/j.matlet.2011.03.062. // Materials Letters. — 2011. Т. 65, № 12. — С. 1992–1994. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167577X11003041?via%3Dihub (дата обращения 24.04.2025). Hu, Y. Silicon rubber/hollow glass microsphere composites: Influence of broken hollow glass microsphere on mechanical and thermal insulation property / Y. Hu, R. Mei, Z. An, J. Zhang — DOI: 10.1016/j.compscitech.2013.02.015. // Composites Science and Technology. — 2013. — Т. 79. — С. 64–69. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266353813000808?via%3Dihub (дата обращения 24.04.2025). Doumbia, A.S. Hollow microspheres-poly-(propylene) blends: Relationship between microspheres degradation and composite properties / A.S. Doumbia, A. Bourmaud, D. Jouannet, T. Falher, F. Orange, R. Retoux, L. Le Pluart, L. Cauret — DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2014.12.024. // Polymer Degradation and Stability. — 2015. — Т. 114. — С. 146–153. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141391014004571?via%3Dihub (дата обращения 25.04.2025). Ozkutlu, M. Effects of hollow glass microsphere density and surface modification on the mechanical and thermal properties of poly (methyl methacrylate) syntactic foams / M, Ozkutlu, C. Dilek, G. Bayram — DOI: 10.1016/j.compstruct.2018.02.088. // Composite Structures. — 2018. — Т. 202. — С. 545–550. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0263822318301387?via%3Dihub (дата обращения 25.04.2025). Patankar, S. Hollow glass microsphere HDPE composites for low energy sustainability / S. Patankar, Y. Kranov — DOI: 10.1016/j.msea.2009.10.019. // Materials Science and Engineering: A. — 2010. — Т. 527, № 6. — С. 1361–1366. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509309011484?via%3Dihub (дата обращения 25.04.2025). Jiwei Li. Preparation and characterization of hollow glass microsphere reinforced poly (butylene succinate) composites / L. Jiwei, L. Xuegang, L. Xiaoyan — DOI: 10.1016/j.matdes.2012.11.054. // Materials & Design. — 2013. — T. 46. — C. 902–909. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0261306912008126?via%3Dihub (дата обращения 25.04.2025). Liu, L. Synergistic flame retardant effects between hollow glass microspheres and magnesium hydroxide in ethylene-vinyl acetate composites / L. Liu, J. Hu, J.L. Zhuo, C.M. Jiao, X.L. Chen, S.X. Li — DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2014.03.019. // Polymer Degradation and Stability. — 2014. — Т. 104. — C. 87–94. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141391014001116?via%3Dihub (дата обращения 26.04.2025). Pakdel, E. Functional cotton fabric using hollow glass microspheres: Focus on thermal insulation, flame retardancy, UV-protection and acoustic performance / E. Pakdel, M. Naebe, S. Kashi, Z. Cai, W. Xie, A. Yuen, M. Montazer, L. Sun, X. Wang — DOI: 10.1016/j.porgcoat.2020.105553. // Progress in Organic Coatings. — 2020. — T. 141. — C. 105553. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030094401931505X?via%3Dihub (дата обращения 26.04.2025). Yang, H. Mechanical, thermal and fire performance of an inorganic-organic insulation material composed of hollow glass microspheres and phenolic resin / H. Yang, Y. Jiang, H. Liu, D. Xie, C. Wan, H. Pan, S. Jiang — DOI: 10.1016/j.jcis.2018.06.075. // Journal of Colloid and Interface Science. — 2018. — T. 530. — C. 163–170. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979718307239?via%3Dihub (дата обращения 26.04.2025). Kang, B. Synergistic effect of hollow glass beads and intumescent flame retardant on improving the fire safety of biodegradable poly (lactic acid). / B. Kang, X. Lu, J. Qu, T. Yuan — DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2019.04.013. // Polymer Degradation and Stability. — 2019. — T. 164. — C. 167–176. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141391019301314?via%3Dihub (дата обращения 26.04.2025).