Способ получения полимерной пресс-композиции
Владельцы патента RU 2463314:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет "СГТУ" (RU)
Изобретение относится к способам получения композиционных материалов на основе химических волокон и ионообменных смол. Полиакрилонитрильное волокно пропитывают смесью, содержащей мономеры - парафенолосульфокислоты с формалином и дисперсный графит. Затем синтезируют смолу на поверхности и в структуре полиакрилонитрильного волокна в течение 30 мин и прессуют при давлении 0,1 МПа. Соотношение компонентов, масс.ч; Полиакрилонитрильное волокно: смесь мономеров: дисперсный графит 1:15:0,5÷1,5. Изобретение позволяет получить полимерный пресс-материал с ионообменными свойствами и пониженным электрическим сопротивлением. 2 табл., 3 пр.
Изобретение относится к способам получения композиционных материалов на основе химических волокон и ионообменных смол и может быть использовано для получения полимерных композиционных материалов с ионообменными свойствами.
Известен способ получения полимерных композиционных материалов, заключающийся в поликонденсации фенола и формальдегида в присутствии щелочного катализатора на поверхности и в структуре химических волокон. Поликонденсацию при этом проводят из жидкой фазы при повышенной температуре с дальнейшей термообработкой, дополиконденсацией и прессованием при повышенном давлении и температуре [Авт.свид. 1616930 СССР, МПК 5 C08G 8/28, C08L 61/10. Способ получения полимерной пресс-композиции / С.Е.Артеменко, М.М. Кардаш, Т.П.Титова, В.Н.Студенцов; Саратовский политехнический институт. - №4286818; Заяв. 20.07.1987; Опубл. 30.12.1990].
Основным недостатком этого способа является то, что полученные материалы имеют высокое электрическое сопротивление и не обладают ионообменными свойствами.
Наиболее близким к изобретению является способ получения полимерного композиционного материала, включающий нанесение катионообменной смолы (пропиточный состав, состоящий из смеси мономеров) на волокнистый наполнитель и прессование при повышенной температуре, отличающийся тем, что нанесение смолы осуществляют в процессе ее синтеза на поверхности и в структуре волокна из раствора мономеров в течение 30 мин при соотношении волокнистого наполнителя к раствору мономеров 1:15, а прессование проводят при давлении 0,1 МПА [Патент - 2128195 РФ, МПК 6 C08J 5/04. Способ получения полимерной пресс-композиции / С.Е.Артеменко, М.М. Кардаш, О.Е.Жуйкова, Саратовский государственный технический университет (Технологический институт). - №95118370/04; Заяв. 24.10.1995; Опубл. 27.03.1999.]
Основным недостатком является то, что полученные материалы имеют высокое электрическое сопротивление и обладают невысокой обменной емкостью.
Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, являются повышение обменной емкости получаемого пресс-материала с ионообменными свойствами и понижение электрического сопротивления.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе получения полимерного композиционного материала, включающем пропитку смесью мономеров - парафенолосульфокислота с формалином, полиакрилонитрильного (ПАН) волокна, синтез смолы на поверхности и в структуре ПАН волокна в течение 30 мин и прессование при давлении 0,1 МПа, предварительно вводят в смесь мономеров дисперсный графит при следующем соотношении компонентов 1:15:0,5÷1,5 (ПАН волокно: смесь мономеров: дисперсный графит).
Способ осуществляется следующим образом:
1. Смешение мономеров и катализатора при непрерывном перемешивании и охлаждении.
2. Добавление в полученную смесь мономеров дисперсного графита.
3. Пропитка полученным составом ПАН волокна.
4. Синтез проводят при 45°С в течение 30 мин.
5. Сушку проводят при 60°С в течение 30 мин.
6. Отверждение проводят при 100° и давлении 0,1 МПа в течение 24 ч.
Пример 1:
а) Приготовление смеси мономеров проводят смешением парафенолосульфокислоты с формалином при непрерывном перемешивании и охлаждении.
б) Введение в смесь мономеров 0,5 частей дисперсного графита;
в) Пропитку 1-ой части ПАН волокна 15 частями смеси мономеров с введенным 0,5 части дисперсного графита;
г) Синтез смолы на поверхности и в структуре ПАН волокна проводят в термокамере при 45° в течение 30 мин;
д) Сушку проводят при 60° в течение 30 мин;
е) Отверждение проводят при 100° и давлении 0,1 МПа в течение 24 ч.
Пример 2:
Процесс проводится в условиях примера 1. Соотношение компонентов ПАН волокно: смесь мономеров: дисперсный графит 1:15:1.
Пример 3:
Процесс проводится в условиях примера 1. Соотношение компонентов ПАН волокно: смесь мономеров: дисперсный графит 1:15:1,5.
Введение менее 0,5 частей дисперсного графита не оказывает значительного влияния на свойства материала, а введение более 1,5 частей ухудшает обменную емкость.
Свойства полученных материалов приведены в табл.1 «Свойства пресс-материалов».
Основные преимущества предлагаемого способа
1. Полученный полимерный композиционный материал характеризуется высокими ионообменными свойствами, низким электрическим сопротивлением.
2. Достигается химическое взаимодействие полимерной матрицы с армирующим наполнителем и дисперсным графитом, вследствие чего формируется более термостойкая монолитная структура. Табл.2.
3. Достигается необходимый уровень электрохимических показателей полимерных ионообменных мембран, применяемых в электродиализаторах.
| Таблица 1 | ||||
| Способ получения полимерного пресс-материала | ||||
| Эксплуатационные характеристики | Прототип | Примеры | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Обменная емкость, мг·экв/г | 2,3 | 2,5 | 2,8 | 2,4 |
| Удельное поверхностное сопротивление, Ом | 6,0·106 | 6,0·106 | 5·105 | 3·105 |
| Удельное объемное сопротивление, Ом·м | 12,1·105 | 8,5·105 | 8,1·105 | 6,6·105 |
| Таблица 2 | |||
| Способ получения полимерного пресс-материала | |||
| Материал | Тепловой эффект | ||
| Синтез | Отверждение | ΣΔH Дж/г | |
| ΔН, Дж/г | ΔН, Дж/г | ||
| Прототип | 1490 | 590 | 2080 |
| Пример 1 | 1810 | 1150 | 2960 |
| Пример 2 | 5810 | 1790 | 7600 |
| Пример 3 | 7810 | 2390 | 10200 |
Способ получения полимерного пресс-материала, включающий пропитку полиакрилонитрильного волокна смесью мономеров - парафенолосульфокислоты с формалином, синтез смолы на поверхности и в структуре полиакрилонитрильного волокна в течение 30 мин и прессование при давлении 0,1 МПа, отличающийся тем, что предварительно вводят в смесь мономеров дисперсный графит при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: полиакрилонитрильное волокно:смесь мономеров:дисперсный графит 1:15:0,5÷1,5.
