Связующее

 

Изобретение относится к связующим на основе наволачного фенолоформальдегидного олигомера (НФФО) для получения пресс-порошков, предназначенных для работы в условиях повышенных нагрузок. Связующее содержит, %: НФФО 60,5-76,5, гексаметилентетрамин 4,5-8,5, комплекс ванадия 15,0-35,0. Комплекс ванадия представляет собой продукт взаимодействия метаванадата натрия и бисаминофенолоформальдегидного олигомера, полученный при извлечении ванадия из сбросных технологических растворов переработки шлаков черной металлургии. Изобретение позволяет повысить исходную механическую прочность на раздавливание и прочность после термического нагружения при 300^oС в течение 30 мин. 2 табл.

Изобретение относится к области производства фенолоформальдегидного связующего новолачного типа, которое может быть использовано для широкого круга изделий, в частности, работающих при повышенных нагрузках.

Известно связующее для изготовления абразивного инструмента, содержащее новолачный фенолоформальдегидный олигомер и отвердитель - гексаметилентетрамин, при этом на 100 мас.ч. олигомера добавляют 6-10 мас.ч. гексаметилентетрамина (авторское свидетельство СССР 531829, кл. С 08 L 61/14, 1976).

Недостатком известного связующего является относительно низкая механическая прочность на раздавливание и недостаточная теплостойкость, приводящая к снижению прочности в результате термического нагружения при 300^oС.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является связующее (патент РФ 2010818, кл. С 08 L 61/10. Бюл. 7 от 15.04.94), содержащее порошкообразный новолачный фенолоформальдегидный олигомер (НФФО), отвердитель - гексаметилентетрамин (ГМТА) и модификатор, в качестве которого используют отход восстановления диоксида кремния, при следующем соотношении компонентов, (мас.ч) мас.%: Новолачный фенолоформальдегидный олигомер - (100) 79,9-87,7 Гексаметилентетрамин - (6-12) 5,2-9,8 Отход восстановления диоксида кремния - (5-15) 4,4-12,1 Недостатком связующего по прототипу является относительно низкая механическая прочность, что ограничивает возможности создания пресс-материалов, работающих при повышенных нагрузках.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение прочности связующего, что достигается тем, что в связующем, содержащем новолачный фенолоформальдегидный олигомер, гексаметилентетрамин и модификатор, в качестве последнего содержится комплекс ванадия, представлящий собой продукт взаимодействия метаванадата натрия и бисаминофенолоформальдегидного олигомера, полученный при извлечении ванадия из сбросных технологических растворов переработки шлаков черной металлургии, при следующем соотношении компонентов связующего, мас.%: Новолачный фенолоформальдегидный олигомер - 60,5-76,5 Гексаметилентетрамин - 4,5-8,5 Комплекс ванадия - 15,0-35,0 Комплекс ванадия(V-ФФО) общей формулы VO(C₃₆H₄₉O₅N₂) представляет собой продукт взаимодействия метаванадата натрия и бисаминофенолоформальдегидного олигомера. V-ФФО образуется при извлечении ванадия из сбросных технологических растворов переработки передельных шлаков черной металлургии и представляет собой порошок, в котором ванадий находится в стабилизированном лигандной оболочкой наноразмерном состоянии (Букин В.И., Смирнова А.Г., Резник А.М. Экстракция ванадия (V) азотсодержащими олигомерами// Изв. ВУЗов. Цветная металлургия. 2000. 3, с. 16-22).

Применение V-ФФО способствует образованию равномерно сшитой пространственной сетки связующего, обладающей высокой прочностью до и после нагревания.

Связующее готовят следующим образом. Порошки исходных компонентов загружают в лопастной смеситель в соответствии с рецептурой (таблица 1) и смесь перемешивают в течение 10 мин.

Пример 1. 81 г порошкообразного фенолоформальдегидного олигомера, 6 г гексаметилентетрамина и 13 г комплекса ванадия перемешивали 10 мин в лопасном смесителе, затем полученное связующее для изготовления образцов вальцевали при температуре 130-140^oС, измельчали в шаровой мельнице и просеивали через сито с отверстием 0,5 мм. Образцы прессовали при 160^oС, давлении 10 МПа в течение 10 мин.

Испытания на раздавливание исходных образцов и прошедших термическое нагружение при 300^oС и выдержке 30 мин проводили на разрывной машине УМ-5. Результаты испытаний представлены в таблице 1.

Примеры 2-8 выполняли, как указано выше при соотношении компонентов связующего, приведенных в таблице 1.

В таблице 2 представлены составы и свойства композиций для получения пресс-порошков, предназначенных для работы в условиях повышенных нагрузок. Пресс-порошки изготовлены нами с использованием связующих по предлагаемому изобретению (пример 5 таблицы 1) и по прототипу (пример 3). В качестве наполнителя использован порошок отвержденной фенолоформальдегидной смолы, Пресс-порошки и стандартные образцы из них готовили по известной технологии, принятой в производстве фенопластов.

Использование в качестве модификатора наноразмерного комплекса ванадия позволяет повысить исходную прочность на раздавливание связующего при оптимальном содержании компонентов в 1,8-2 раза. А после термического нагружения при 300^oС и выдержке в течение 30 мин в 1,4 раза.

При содержании комплекса ванадия менее 15 мас.% наблюдается значительное снижение прочности образцов после термического нагружения несмотря на то, что исходная прочность наивысшая. Это указывает на возможность использования такого связующего для создания изделий, работающих при обычных условиях. При содержании модификатора выше 35,0 мас.% наблюдается очень высокая активность взаимодействия комплекса ванадия с фенолоформальдегидным олигомером, что ухудшает технологические свойства и приводит к снижению механической прочности связующего.

Предлагаемое связующее может быть использовано для создания фенольных пресс-порошков, предназначенных для работы в условиях повышенных нагрузок, о чем свидетельствуют данные таблицы 2.

Формула изобретения

Связующее для получения пресс-порошков, предназначенных для работы в условиях повышенных нагрузок, содержащее порошкообразный фенолоформальдегидный олигомер, гексаметилентетрамин и модификатор, отличающееся тем, что в качестве модификатора оно содержит комплекс ванадия, представляющий собой продукт взаимодействия метаванадата натрия и бисаминофенолоформальдегидного олигомера, полученный при извлечении ванадия из сбросных технологических растворов переработки шлаков черной металлургии, при следующем соотношении компонентов связующего, мас. %:
Новолачный фенолоформальдегидный олигомер - 60,5-76,5
Гексаметилентетрамин - 4,5-8,5
Комплекс ванадия - 15,0-35,0

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2