Синтактические пены — это жесткие материалы, состоящие из полых микросфер, связанных смолой [27]. Для изготовления микросфер подходит практически любая смола, а также стекло, но в настоящее время ограничиваются использованием феноло - и карбамидоформальдегидных смол и стекла. Микросферы часто наполнены инертным газом —- обычно азотом.

Микросферы получают распылительной сушкой смеси, состо­ящей из смолы, растворителя и растворенного газа или вещества, выделяющего газ [28]. Кажущаяся плотность полых микросфер составляет 0,27 г/см3, а диаметр находится в пределах 10— 250 мкм [29].

Исходная смесь микросфер и связующего представляет собой мастикообразную массу, которая после вспенивания и отвержде­ния обрабатывается так же, как и другие пенопласты. Основная область применения — легкие многослойные конструкции. Микро­сферы смешивают, например, с полиэфирной смолой, отверждают при комнатной темйературе и используют как наполнитель в сло­истых пластиках. Изделия из жесткого пенопласта, содержащего микросферы, не подвергаются усадке. Однако из-за высокой сто­имости изготовления микросфер эти материалы йаходят лишь ограниченное применение, например в авиации.

Пластмассы с наполнителем — микросферами отличаются высокой твердостью, легкостью и очень низкой горючестью. Наряду со сферами используют также стеклянные и асбестовые волокна и другие материалы. Содержание стеклянных сфер в дено - пластах составляет 3—50% (масс.).

Недавно стали применять полые тонкостенные углеродные сферы (разработанные в США) диаметром от 1 до 300 мкм, кажу­щаяся плотность которых равна примерно 5% плотности обычных наполнителей. Главной областью применения этих микросфер является космонавтика, где необходимы армированные пласт­массы исключительно высокой термостойкости. Углеродные сферы используют также как объемный наполнитель в клеях, литьевых смолах и т. д. [30].

Разработка синтетических' ионитов на основе фенольных смол началась в 1934 г. после того, как Адамсом и Холмсом были обнаружены ионообменные свойства у продуктов поликонденсации фенолов или аминов с формальдегидом. С 1936 г. началось про­мышленное получение ионитов и интенсивные исследования, направленные на создание улучшенных типов ионообменных смол. Фенольные ионообменные смолы делятся на: катиониты — продукты поликонденсации фенолов или произ­водных фенола с альдегидами (а также продукты полимеризации стирола, дивинилбензола, метакрилатов и др.)> содержащие ки­слотные группы (S03H, СООН, ОН);

Аниониты — фенольные смолы (а также продукты совместной полщсонденсации анилина, фенилендиамина, альдегидов), содер­жащие четвертичные алифатическйе аминные концевые группы.

Ионогенные группы вводят либо в исходные мономеры в ввде заместителей, либо модифицируют полученную смолу, например сульфируют. Большинство ионитов сильно набухает,'но при этом не растворяется. Сильное сшивание матрицы ионита отрицательно сказывается на способности к набуханию и на подвижности про­тивоионов; при этом продукт в значительной степени утрачивает ионообменные свойства [1]. Поэтому поликонденсацию следует проводить так, чтобы степень сшивания линейных макромолекул не была слишком высока.

Объемная емкость ионитов различна и определяется особыми способами [2]. Различают рабочую обменную емкость и макси­мальную обменную емкость (табл. 8.1). Единицей измерения служит количество Са (в кг), сорбированного 1 м3 ионита (в пере­счете на СаО); иногда емкость выражают в мг-экв на 100 г ионита [2].

Наиболее распространенной областью применения ионитов является подготовка питьевой и производственной воды. Другие области применения — извлечение золота, серебра и меди, удале­ние радиоактивных продуктов деления, образующихся в урановых реакторах атомных электростанций и т. д. Благодаря современным

Ионообменным смолам намного реальнее стала возможность осу­ществления проекта Манхэттэна (концентрация и разделение продуктов деления урана). Кроме того, с помощью ионитов произ­водят разделение редкоземельных элементов-с получением про­дуктов спектральной чистоты.

Для получения ионитов необходимы три основных компонента (табл. 8.2):

Соединения, образующие «каркас» (полимерную матрицу); компоненты, содержащие или образующие функциональные группы;

Сшивающие агенты.

По структурным признакам Гриссбах классифицирует иониты следующим образом [3]:

Ионообменные адсорбенты с наружной и внутренней мицелляр - ной структурой;

Иониты с внутренней мицеллярной структурой (минералы объ­емного строения типа гидросиликатов или гели, к которым отно­сится большинство искусственных ионитов, в том числе осажден­ный пермутит и синтетические ионообменные смолы).

Набухаемость синтетических ионообменных смол в виде гелей зависит от степени сшивания; при поглощении ионов объемное набухание частиц смолы возрастает. По характеру пор синтети­ческие ионообменные смолы относятся к классу гетерокапилляр - ных, а природные — к гомокапиллярным.

Ионообменные смолы должны иметь возможно большее число ионогенных (функциональных) групп, т. е. обладать высокой обменной емкостью; они должны быть химически стойкими, иметь высокую механическую прочность.