Способ получения высоконаполненных композиционных материалов

 

Сущность изобретения: смешивают водорастворимую резольную фенолформальдегидную смолу с добавкой полимеров, регуляторов растворимости смолы и полимеров и регуляторы коагуляционно-пептизирующего действия и водную суспензию наполнителя с последующим введением на стадии тиксотропных гель - золь превращений остального необходимого количества наполнителя, удалением воды декантацией, отжатием и 1 - 3-кратной экструзионной обработкой смеси. 2 табл.

Изобретение относится к способам получения высоконаполненных композиционных материалов и может быть использовано в машиностроении, промышленности строительных материалов, химической промышленности.

Известен способ изготовления антифрикционного материала (1), включающий смешивание фенольной смолы с суспензией фторопласта на органическом растворителе, отделение растворителя и отверждение смеси.

Недостатками известного способа являются низкие механические свойства получаемого материала, вызванные небольшим процентным содержанием наполнителя, высокая стоимость получаемого материала, связанная с большим расходом органического растворителя, вредность и пожароопасность производства.

Указанные недостатки частично устранены в известном способе получения антифрикционного материала (2), который включает смешивание водорастворимой резольной смолы с водной суспензией наполнителя, удаление воды декантацией после коагуляции, отжатие воды и отверждение композиции.

Недостатком известного способа является неудовлетворяющие требованиям разрабатываемой техники физико-механи- ческие свойства получаемых композиционных материалов.

Целью изобретения является повышение физико-механических свойств получаемых композиционных материалов.

Технический продукт, который может быть получен при осуществлении предлагаемого способа, заключается в улучшении антифрикционных, декоративных, прочностных свойств, а также повышении теплостойкости и стойкости в агрессивных средах.

Поставленная задача решается следующим путем.

В известном способе получения высоконаполненного композиционного материала, совмещением водорастворимой резольной смолы с водной суспензией наполнителя и смешиванием до ожижения смеси, удалением воды декантацией и последующим отверждением композиционного материала для ожижения смеси используют добавки полимеров регулятора растворимости, смолы и полимеров и регуляторов когуляционно-пептизирующего действия, а наполнитель смешивают со смолой в два этапа, причем сначала совмещают водорастворимую резольную фенолформальдегидную смолу с частью наполнителя, вводят добавку полимеров, регулятор растворимости смолы и полимеров и регуляторы когуляционно-пептизирующего дейст- вия и смешивают компоненты до ожижения смеси вводят вторую часть наполнителя, а после удаления воды проводят 1-3-кратную экструзионную обработку смеси.

Введение избытка наполнителя на стадии ожижения смеси (стадия тиксотронных гель-золь превращений) позволяет получать композиционные материалы с содержанием наполнителя значительно большим, чем в прототипе, что обеспечивает повышение физико-механических свойств получаемых материалов.

Экструзионная обработка смеси позволяет ускорить технологический процесс за счет увеличения скорости синерезиса (выделения воды), а также значительно увеличивает прочность композиционного матери- ала из-за образования волокнистых структур.

Проведение экструзионной обработки более трех раз только увеличивает трудоемкость производства, не давая при этом дальнейшего улучшения свойств получаемых композиционных материалов.

Применение водорастворимой резольной смолы с добавкой полимера позволяет повысить физико-механические свойства получаемых композиционных материалов.

Регулятор растворимости резольной смолы и полимера добавляют для расширения диапазона получаемых композиционных материалов.

Регуляторы коагуляционно-пептизирующего действия вводят для оптимизации технологических параметров и получения композиционных материалов с заранее заданными свойствами.

П р и м е р 1. 160,7 мас.ч. водорастворимой резольной смолы ЦНИИФ С-50 (В. П.Кондратьев, Ю.Г.Доронин. Водостойкие клеи в деревообработке. М.: Лесная промышленность, 1988 г), содержащей 56% сухого вещества (водорастворимая резольная смола) и 20 мас. ч. эпоксидной смолы ЭД-20 (ГОСТ-10587-76) (добавка полимера) смешивают с 663 мас.ч. 46%-ной водной суспензии высокодисперсного фторопласта Ф-4Д (ТУ 6-05-1246-81) (наполнитель) с размерами частиц дисперсной фазы (0,1 1,0 мкм и 85 мас.ч. графита ГС-1 (ГОСТ 8295-73) (наполнитель) с 49 мас.ч. 10%-ного раствора аммиака (ГОСТ-9-77) (комплексный регулятор растворимости смол и пептизации). Компоненты перемешивают до ожижения смеси, после чего смесь перемешивают еще 1 мин и отстаивают 5 мин, после чего начинает отделяться вода.

Смесь помещают между мелкоячеистыми сетками, обжимают для удаления воды и с помощью поршневого экструдера на электрогидравлическом прессе (ТУ Р 337.00.00.000) экструдируют 2-3 раза при давлении 80 МПа.

Затем композитный материал отверждают методом термического экструзионного прессования на электрогидравлическом прессе (ТУ Р 337.00.00.000) при 473 - 493 К, под давлением 50 МПа в течение 3-5 мин.

П р и м е р 2. 108,1 мас.ч. водоэмульсионной резольной смолы СФЖ-309, содержащей 74% сухого вещества (водораство- римая резольная смола) смешивают с 5 мас.ч. полиорганосилоксана марки "жидкость N 5" (ТУ МХП 2416-54) (жидкий полимер), с 10 мас.ч. порошкообразного "полиформальдегида стабилизированного" (ВТУ КХ 362-62) (твердый полимер) и с 1415 мас.ч. (без учета мас.ч. едкого натра и сульфата лития) суспензии силикагеля, полученной смешиванием 405 мас.ч. силикагеля "Силасорб 600" зернения 7,5 мкм (наполнитель) с 8 мас.ч. едкого натра (ГОСТ-2263-71) (регулятор пептизирующего действия), с 2,8 мас.ч. сульфата лития (ГОСТ 1831-76) (регулятор коагуляционного действия) и с 1010 мас.ч. воды.

Смесь перемешивают до наступления состояния ожижения и добавляют в нее 1415 мас.ч. суспензии силикагеля (избыток наполнителя), продолжают перемешивание еще 1 мин.

Дальнейшая обработка смеси аналогична примеру 1.

В табл.1. показан пример 1 в вариантах: а) с введением в смесь комплексного регулятора растворимости резольной смолы-полимера и пептизации; в) без применения такого регулятора.

В табл.2. показан пример 2 в вариантах: а) с введением избытка наполнителя на стадии ожижения; в) с введением всего наполнителя за один раз (как в прототипе).

Данный пример доказывает существенность такого отличительного признака, как введение в смесь регуляторов растворимости резольной смолы - полимера и пептизации - коагуляции.

Данный пример доказывает существенность такого отличительного признака, как введение избытка наполнителя на стадии ожижения смеси.

Сравнение прочности композиционного материала по примеру 1.

Прочность на растя- жение материала, подвергнутого экстру- зионной обработке 43 МПа Прочность на растя- жение материала не подвергнутого экстру- зионной обработке 27 МПа
Данный пример доказывает существенность такого отличительного признака, как проведение 1-3 кратной экструзионной обработки смеси.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОНАПОЛНЕННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ совмещением водорастворимой резольной фенолформальдегидной смолы с водной суспензией наполнителя и смешением до ожижения смеси, удалением воды декантацией и отжатием с последующим отверждением, отличающийся тем, что для ожижения смеси используют добавки полимеров, регулятора растворимости смолы и полимеров и регуляторов коагуляционно-пептизирующего действия, а наполнитель смешивают со смолой в два этапа, причем сначала совмещают водорастворимую резольную фенолформальдегидную смолу с частью наполнителя, вводят добавку полимеров, регулятор растворимости смолы и полимеров и регуляторы коагуляционно-пептизирующего действия и смешивают компоненты до ожижения смеси, затем на стадии ожижения смеси вводят вторую часть наполнителя, а после удаления воды проводят 1 - 3-кратную экструзивную обработку смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2