Способ получения полимерной пресс-композиции

Способ получения полимерной пресс-композиции

Реферат

Изобретение относится к способам получения композиционных материалов на основе неорганических волокон и термореактивных смол поликонденсацией связующего фенольного типа в поры и на поверхность наполнителя и может быть использовано для получения конструкционных и строительных материалов.

Известен способ получения полимерной пресс-композиции, включающий операцию пропитки волокнистого наполнителя жидкой смесью фенола, формальдегида и едкого натра, поликонденсации при нагревании и термообработке, отличающийся тем, что с целью интенсификации процесса поликонденсации в качестве наполнителя используют наполнитель на основе вискозных и полиакрилонитрильных волокон, в жидкую смесь для пропитки волокнистого наполнителя вводят эпоксидиановую смолу с содержанием эпоксидных групп 22 масс.% и динамической вязкостью при 25°С 16-22 Па·с при массовом соотношении фенола, формальдегида, едкого натра, эпоксидиановой смолы 1:0,36-0,416:0,02-0,025:0,05-0,2 соответственно, а поликонденсацию проводят в течение 4-25 минут - аналог (А.С. 1616930; Заявл. 20.07.87; Опубл. 30.12.90; Бюл. №48).

Недостатками данной пресс-композиции являются пониженные механические свойства получаемого полимерного композиционного материала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения полимерной пресс-композиции, включающий пропитку волокнистого наполнителя жидкой смесью фенола, формальдегида и гидроокиси натрия с последующей поликонденсацией резольного фенолформальдегидного олигомера при нагревании в течение 15 минут при массовом соотношении волокнистый наполнитель и резольный фенолформальдегидный олигомер 1:1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют гибридный волокнистый наполнитель, состоящий из гидратцеллюлозного и полиакрилонитрильного волокон, взятых в массовом соотношении 80:20 - прототип (Пат. 2021301; Заявл. 31.10.91; Опубл. 15.10.94; Бюл. №19).

Недостатками данной полимерной пресс-композиции являются пониженные механические свойства получаемого полимерного композиционного материала.

При создании изобретения была поставлена задача: создание высокопрочных строительных конструкций, ответственных изделий для приборо- и машиностроения, автомобильного и авиационного транспорта, ограждающих конструкций мостостроения и других изделий с повышенными механическими свойствами.

Для достижения поставленной задачи в способе получения полимерной пресс-композиции, включающем пропитку волокнистого наполнителя жидкой смесью мономеров фенола с формальдегидом в присутствии катализатора гидроокиси натрия с последующей поликонденсацией резольного фенолформальдегидного олигомера при температуре 90°С и при массовом соотношении волокнистый наполнитель: резольный фенолформальдегидный олигомер 1:1, последующую сушку и прессование, в качестве волокнистого наполнителя используют базальтовую нить, смесь мономеров и катализатора берут в соотношении 1:1,4:0,02, соответственно, поликонденсацию проводят в течение 60 минут, сушку в течение 15 минут при 120°С, прессование в течение 9 минут при 150°С при давлении 25 МПа. Дополнительно на стадии синтеза фенолформальдегидного олигомера вводят модификатор - поливинилбутираль или капро-лактам, или олигооксипропиленгликоль в количестстве 0,02-0,09 масс.ч. от массы фенола.

В качестве волокнистого наполнителя использовали базальтовую нить производства Беличского завода (Украина).

Для пропитки использовались следующие компоненты:

фенол (ГОСТ 6417-52);

формалин (ГОСТ 1625-75);

едкий натр (ГОСТ 4328-66);

поливинилбутираль (ТУ 9439-85);

капролактам (ГОСТ 7850-86);

олигооксипропиленгликоль (ТУ 2226-023-104880-57-95).

Предлагаемый процесс осуществляют следующим образом.

Пример 1. Базальтовую нить пропитывают жидкой смесью мономеров - фенола с формальдегидом в присутствии катализатора гидроокиси натрия в соотношении 1:1,4:0,02 соответственно - с последующей поликонденсацией резольного фенолформальдегидного олигомера при 90°С в течение 60 мин. После сушки при 120°С в течение 15 мин материал перерабатывают прямым прессованием при 150°С в течение 9 мин при давлении 25МПа. Массовое соотношение базальтовая нить: резольный фенол-формальдегидный олигомер - 1:1.

Пример 2. Процесс проводят по примеру 1. Дополнительно на стадии синтеза фенолформальдегидного олигомера вводят модификатор - поливинилбутираль, взятый в количестве 0,02 масс.ч. от массы фенола.

Пример 3. Процесс проводят по примеру 1. Дополнительно на стадии синтеза фенолформальдегидного олигомера вводят модификатор - поливинилбутираль, взятый в количестве 0,05 масс.ч. от массы фенола.

Пример 4. Процесс проводят по примеру 1. Дополнительно на стадии синтеза фенолформальдегидного олигомера вводят модификатор - поливинилбутираль, взятый в количестве 0,07 масс.ч. от массы фенола.

Пример 5. Процесс проводят по примеру 1. Дополнительно на стадии синтеза фенолформальдегидного олигомера вводят модификатор - поливинилбутираль, взятый в количестве 0,09 масс.ч. от массы фенола.

Пример 6. Процесс проводят по примеру 1. Дополнительно на стадии синтеза фенолформальдегидного олигомера вводят модификатор - капролактам, взятый в количестве 0,02 масс.ч. от массы фенола.

Пример 7. Процесс проводят по примеру 1. Дополнительно на стадии синтеза фенолформальдегидного олигомера вводят модификатор - капролактам, взятый в количестве 0,05 масс.ч. от массы фенола.

Пример 8. Процесс проводят по примеру 1. Дополнительно на стадии синтеза фенолформальдегидного олигомера вводят модификатор - капролактам, взятый в количестве 0,07 масс.ч. от массы фенола.

Пример 9. Процесс проводят по примеру 1. Дополнительно на стадии синтеза фенолформальдегидного олигомера вводят модификатор - капролактам, взятый в количестве 0,09 масс.ч. от массы фенола.

Пример 10. Процесс проводят по примеру 1. Дополнительно на стадии синтеза фенолформальдегидного олигомера вводят модификатор - олигооксипропиленгликоль, взятый в количестве 0,02 масс.ч. от массы фенола.

Пример 11. Процесс проводят по примеру 1. Дополнительно на стадии синтеза фенолформальдегидного олигомера вводят модификатор - олигооксипропиленгликоль, взятый в количестве 0,05 масс.ч. от массы фенола.

Пример 12. Процесс проводят по примеру 1. Дополнительно на стадии синтеза фенолформальдегидного олигомера вводят модификатор - олигооксипропиленгликоль, взятый в количестве 0,07 масс.ч. от массы фенола.

Пример 13. Процесс проводят по примеру 1. Дополнительно на стадии синтеза фенолформальдегидного олигомера вводят модификатор - олигооксипропиленгликоль, взятый в количестве 0,09 масс.ч. от массы фенола.

Данные по примерам сведены в таблице.

Как следует из приведенных примеров, все физико-механические свойства разработанных полимерных композиционных материалов на основе базальтовой нити выше свойств полимерной пресс-композиции на основе гидрат целлюлозных и поликапроамидных волокон: в 2,8 раза увеличивается устойчивость к изгибу и в 1,2 раза устойчивость к удару (прототип). Положительный эффект модификации выражается в увеличении физико-механических свойств базальтопластиков: в 3,3 раза увеличивается устойчивость к изгибу и в 1,2-1,7 раза устойчивость к удару по сравнению полимерной пресс-композиции (Пат. 2021301; Заявл. 31.10.91; Опубл. 15.10.94; Бюл. №19).

Таблица
Пример	Модификатор	Количество модификатора, масс.ч. от массы фенола	Разрушающее напряжение при изгибе, МПа	Ударная вязкость, кДж/м2	Водопоглощение при 2x часовом кипячении, %	Твердость по Бринеллю, МПа
Прототип		-	222	165	-	-
Пример 1		-	635	200	0.15	420
Пример 2	Поливинилбутираль	0,02	690	165	0.17	432
Пример 3	0,05	710	165	0.19	445
Пример 4	0,07	740	200	0.20	452
Пример 5	0,09	720	165	0.18	440
Пример 6	Капролактам	0,02	680	310	0.15	440
Пример 7	0,05	700	290	0.19	446
Пример 8	0,07	660	260	0.13	410
Пример 9	0,09	640	255	0.13	400
Пример 10	Олигооксипропиленгликоль	0,02	720	250	0.20	444
Пример 11	0,05	670	210	0.20	442
Пример 12	0,07	700	170	0.23	432
Пример 13	0,09	685	168	0.21	430

Источники информации

1. Пат. 2021301 РФ, МКИ 5 С 08 J 5/04. Способ получения полимерной пресс-композиции /С.Е. Артеменко, М.М. Кардаш, Т.П. Титова и др. - №5029435/05; Заявлено 31.10.91; Опубл. 15.10.94 //Изобретения. - 1994. - №19. - С.108.

2. A.C. 1616930, МКИ 5 С 08 G 8/28. Способ получения полимерной пресс-композиции /С.Е. Артеменко, М.М. Кардаш, Т.П. Титова и др. - №4286818/23-05; Заявлено 20.07.87; Опубл. 30.12.90 //Открытия. Изобретения. - 1990. - №48. - С.165.

1. Способ получения полимерной пресс-композиции, включающий пропитку волокнистого наполнителя жидкой смесью мономеров фенола с формальдегидом в присутствии катализатора гидроокиси натрия с последующей поликонденсацией резольного фенолформальдегидного олигомера при температуре 90°С и при массовом соотношении волокнистый наполнитель:резольный фенолформальдегидный олигомер 1:1, последующую сушку и прессование, отличающийся тем, что в качестве волокнистого наполнителя используют базальтовую нить, смесь мономеров и катализатора берут в соотношении 1:1,4:0,02, соответственно, поликонденсацию проводят в течение 60 мин, сушку в течение 15 мин при 120°С, прессование в течение 9 мин при 150°С при давлении 25 МПа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии пропитки волокнистого наполнителя в смесь мономеров вводят модификатор - поливинилбутираль, или капролактам, или олигооксипропиленгликоль, взятый в количестве 0,02-0,09 мас.ч. от массы фенола.