Двухстадийный способ получения массивных блочных изделий на основе политетрафторэтилена и молекулярных композитов из ультрадисперсного политетрафторэтилена и наночастиц кремния и титана

Изобретение направлено на разработку двухстадийного способа получения массивных блочных изделий из суспензионного политетрафторэтилена и неагломерированных наночастиц наполнителя, представляющего собой молекулярный нанокомпозит на основе ультрадисперсного политетрафторэтилена и наночастиц диоксида титана или диоксида кремния, синтезированный из газовой фазы пиролизом с последующим осаждением аммиачной водой на первой стадии. На второй стадии материал дополнительно проходит механическую обработку в механоактиваторе в течение 15 мин, таблетирование в пресс-форме при давлении Р 100 МПа в течение 60 с, спекание с содержанием наполнителя 0,05-0,5 мас.ч. на 100 мас.ч. суспензионного политетрафторэтилена при температуре Т 365-370°С в течение 60 мин без избыточного давления. Техническим результатом является улучшение физико-механических свойств композита. 4 ил.

 

Изобретение относится к области синтеза молекулярного нанокомпозита, основанного на смешении молекулярного нанокомпозита, синтезированного в газовой фазе, и суспензионного политетрафторэтилена в механоактиваторе, и производства из полученного материала блочных изделий. В качестве наполнителей для суспензионного политетрафторэтилена (ПТФЭ) служат молекулярные композиты из ультрадисперсного ПТФЭ и наночастиц оксида титана (ТФП) и оксида кремния (КФП), полученные пиролизом с последующим осаждением аммиачной водой.

Политетрафторэтилен (ПТФЭ) из-за ряда его физических и химических свойств (химическая и термическая стойкость, гидрофобность, низкий коэффициент трения и др.) является перспективной полимерной матрицей для композитов. Однако такие свойства ПТФЭ как нерастворимость и высокая вязкость расплава затрудняют введение наполнителей в полимерную матрицу и получение композитов с гомогенным распределением неагломерированных наночастиц наполнителя.

Аналогом является способ получения композита на основе политетрафторэтилена и ультрадисперсных керамик, состоящих из нитрида кремния и оксидов бора, алюминия, кремния в сочетании с органическим модификатором - флуорексом 1510 [Патент РФ 2099365. Классы МПК: C08J 5/16, C08L 27/18. Опубликован: 20.12.1997 г.]. Аналогичный способ относится к области антифрикционных материалов на полимерной основе, которые могут использоваться для изготовления уплотнительных элементов пар вращательного и возвратно-поступательного перемещения и других элементов герметизаторов.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения гомогенного композита композиционного материала на основе ПТФЭ и диоксида кремния SiO2. Смешанные компоненты материала конденсируют в газовой фазе, полученный сублимат обрабатывают 5% масс .раствором аммиака, далее эмульсию отделяют от раствора и сушат при температуре 100…170°С [Патент РФ 2469056. Классы МПК: C08L 27/18, C08K 3/36, C08J 5/16, C08J 5/00. Опубликован: 10.12.2012 г.]. Полученный композиционный материал может быть использован в качестве антифрикционной добавки самостоятельно или добавки в порошок ПТФЭ промышленного продукта с целью улучшения его прочностных свойств.

Предлагаемый способ отличается тем, что позволяет распространить известный метод легирования органических и неорганических материалов на технологию получения в механоактиваторе молекулярных композиционных полимеров на основе политетрафторэтилена и наночастиц кремния и титана для производства блочных изделий. Способ позволяет управлять теплофизическими и триботехническими свойствами и структурой получаемых полимерных композитов.

Технической задачей изобретения является создание способа получения политетрафторэтилена и молекулярных композитов из политетрафторэтилена и металлических и керамических наночастиц.

Поставленная задача решается путем смешения порошка суспензионного ПТФЭ и нанокомпозитов ПТФЭ и SiO2, TiO2, полученных путем пиролиза с последующей обработкой аммиачной водой. В качестве полимерной матрицы используется суспензионный ПТФЭ (ГОСТ 10007-80). Композиты готовятся в режиме механического смешения, таблетирования и спекания с содержанием ТФП, КФП 0,05-0,5 мас.ч. на 100 мас.ч. ПТФЭ, в частности 0,05; 0,1; 0,5 мас.ч. на 100 мас.ч. ПТФЭ.

Режимы приготовления образцов: смешение в механоактиваторе в течение 15 мин при частоте вращения n=1000 об/мин. Таблетирование в плунжерной пресс-форме при давлении Р=100 МПа в течение 60 сек. Спекание при Т=365-370°С в течение 60 мин. без избыточного давления. Полученные блочные композиты получили название ПТФЭ+ТФП и ПТФЭ+КФП.

В отличие от известного способа дополнительно молекулярные композиты подвергаются обработке в механоактиваторе.

Полученные вышеописанным способом нанокомпозиты отличаются тем, что металлические и керамические наночастицы, закрепленные на поверхности частиц ультрадисперсного ПТФЭ, теряют способность к агломерации, в то же время экстремально взаимодействуют с внешними компонентами полимерной системы, сохраняя основной комплекс физических характеристик, образуют определенные управляемые микро- и макроструктуры, ответственные за изменение эксплуатационных показателей готовых изделий различного функционального назначения.

Сложное строение наполнителей, содержащих TiO2 и SiO2, их взаимодействие с матрицей, а также наличие низко- и высокомолекулярных фракций полимерного компонента, используемого в качестве ультрадисперсного модификатора, должно сказаться на отличии от исходного ПТФЭ теплофизических, термических, диэлектрических, релаксационных, физико-механических и трибологических свойств композитов.

Рентгеновский анализ показал, что наполнители влияют на соотношение между кристаллической и аморфной фазами полимера. Для оценки влияния граничных слоев системы полимер-наполнитель на межмолекулярное и межфазное взаимодействие частиц наполнителя с матрицей были проведены исследования тепловых эффектов методом сканирующей дифференциальной калориметрии, получены температурные зависимости удельной скорости поглощения энергии образцов композитов.

На основании данных теплофизических исследований энергетического состояния блочных комбинированных нанокомпозитов на основе ПТФЭ было заключено, что ультрадисперсные молекулярные наполнители ТФП и КФП в концентрации до 1,0 мас.ч. резко повышают взаимодействие в граничном слое полимер-наполнитель, делают структуру более жесткой за счет образования большего количества связей между полимерной матрицей и активными участками поверхности наноразмерного наполнителя.

Разница в энергетическом состоянии комбинированного нанокомпозита в сравнении с исходным ПТФЭ обуславливает улучшение всего комплекса показателей системы для полимерных систем ПТФЭ+КФП (фиг. 1) и ПТФЭ+ТФП (фиг. 2) в зависимости от концентрации наполнителя: повышение скорости поглощения энергии Wmax, снижение теплопроводности λ, повышение деформационной теплостойкости Tтп и износостойкости в условиях абразивного износа Im (время абразивного износа 20, 40, 60 мин).

Таким образом, выявлена возможность регулирования структуры и свойств полимерных композитов на основе ПТФЭ малыми добавками дисперсного металл-керамо-полимерного нанокомпозита на основе ультрадисперсного ПТФЭ и титано- и кремнийсодержащих наночастиц. Разработанная технология позволяет распространить известный метод легирования органических и неорганических материалов на технологию получения молекулярных композиционных полимеров на основе политетрафторэтилена для производства промышленных изделий, например подшипников скольжения (фиг. 3) и рабочих колес вакуумного насоса (фиг. 4).

Двухстадийный способ получения массивных блочных изделий из суспензионного политетрафторэтилена и неагломерированных наночастиц наполнителя, представляющего собой молекулярный нанокомпозит на основе ультрадисперсного политетрафторэтилена и наночастиц диоксида титана или диоксида кремния, синтезированный из газовой фазы пиролизом с последующим осаждением аммиачной водой на первой стадии, отличающийся тем, что на второй стадии материал дополнительно проходит механическую обработку в механоактиваторе в течение 15 мин, таблетирование в пресс-форме при давлении 100 МПа в течение 60 с, спекание с содержанием наполнителя 0,05-0,5 мас.ч. на 100 мас.ч. суспензионного политетрафторэтилена при температуре 365-370°С в течение 60 мин без избыточного давления.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу получения композиционных полимерных материалов, которые могут быть использованы для изготовления уплотнительных деталей. Способ получения полимерных композиций на основе политетрафторэтилена включает предварительное диспергирование минерального наполнителя флогопита и шпинели магния в планетарной мельнице.

Изобретение относится к смешанным композициям фторполимеров, используемым для получения покрытий. В состав композиции входят: низкомолекулярный политетрафторэтилен (LPTFE), имеющий среднечисловую молекулярную массу (Mn) менее 500000 и начальную температуру плавления (Tm) 332°C или менее, в виде жидкой дисперсии частиц со средним размером 1,0 мкм или менее, где жидкая дисперсия включает менее 1,0 вес.% поверхностно-активного вещества от массы дисперсии LPTFE, при этом дисперсию получают эмульсионной полимеризацией и ее не подвергают агломерации, деградации при воздействии температуры, или облучению, и перфторалкокси (PFA) в форме жидкой дисперсии частиц со средним размером частиц 1,0 мкм или менее и имеющий скорость течения в расплаве (MFR) по меньшей мере 4,0 г/10 мин, где содержание PFA в вышеуказанной композиции составляет от 37 до 65 вес.%, а содержание LPTFE составляет от 35 до 63 вес.% от общего содержания твердых веществ вышеуказанных LPTFE и PFA.

Настоящее изобретение относится к способу получения формовочного порошка политетрафторэтилена, а также к способу получения агломерированного продукта из политетрафторэтилена.

Изобретение относится к антифрикционным материалам. Антифрикционный композиционный материал на основе бронзофторопласта с наполнителем состоит из оловянно-свинцовистой бронзы, фторопласта и ультрадисперсных алмазов при следующем соотношении компонентов масс.%: фторопласт - 5-6; ультрадисперсные алмазы - 0,065-0,187; оловянно-свинцовистая бронза - остальное.

Изобретение относится к полимерной композиции конструкционного назначения на основе фторопласта и порошковых наполнителей и может быть использовано при изготовлении уплотнений для фланцевых соединений ёмкостей, содержащих агрессивные вещества, и устройств, работающих в агрессивной среде.

Изобретение относится к области получения резиновых смесей на основе перфторированных соединений, такие композиции предназначены для использования в качестве уплотнительных материалов в химической, нефтеперерабатывающей промышленности и микроэлектронике.

Изобретение относится к области материаловедения и может быть использовано для получения дисперсных низкомолекулярных фторуглеродных материалов при создании химически стойких и антикоррозийных покрытий.

Изобретение относится к эластомерным композициям на основе сополимера тетрафторэтилена и перфторалкилвиниловых эфиров и может применятся в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к получению синтетических формованных изделий, например, для изготовления снижающих трение лент, используемых в качестве промежуточного слоя гибких жидкостных трубопроводов, например, для транспортирования нефти.

Изобретение относится к отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции для формирования самосмазывающейся прокладки. Отверждаемая ультрафиолетовым излучением полимерная композиция для самосмазывающейся прокладки включает: (мет)акрилатное соединение, имеющее цикл изоциануровой кислоты, описываемое формулой (1): в которой «X» представляет группу, которая содержит акрилоильную группу и состоит только из С, Н и О, а «Y» и «Z» представляют группы, каждая из которых состоит только из С, Н и О, и политетрафторэтиленовую смолу в качестве твердого смазочного материала, причем (мет)акрилатное соединение, имеющее цикл изоциануровой кислоты, содержится в количестве от 20% по весу до 90% по весу, и политетрафторэтиленовая смола содержится в количестве от 10% по весу до 50% по весу относительно общего количества отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции.
Изобретение относится к способу производства меловальной композиции для запечатываемого материала-основы. Способ включает в себя смешивание анионных непористых частиц коллоидного диоксида кремния с диаметром 0,5-150 нм и водной дисперсии синтетического полимера и/или хлорида полиалюминия, а также раствора связующего.

Изобретение может быть использовано при изготовлении изделий из резины. Способ получения обработанного наполнителя включает обработку суспензии, содержащей необработанный наполнитель, который не является предварительно высушенным, с помощью композиции, содержащей агент для обработки.

Изобретение может быть использовано в производстве изделий на основе полимерных композиций, таких как шины. Осажденный диоксид кремния имеет удельную поверхность БЭТ от 45 до 550 м2/г.
Изобретение относится к полимерным композициям на основе полибутилентерефталата (ПБТ) и может быть применено при создании качественных конструкционных изделий в автомобилестроении, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к каучуковой композиции и шине, использующей композицию в качестве протекторного каучука. Каучуковую композицию получают в результате введения в композицию каучукового компонента (А), включающего натуральный каучук в количестве, составляющем 70 мас.% и более, и каучуковый сополимер стирол-бутадиена, и дальнейшего введения в композицию совместно с каучуковым компонентом в количестве 100 мас.ч.: (В) по меньшей мере одного типа термопластичных смол, выбираемых из числа смол на С5-основе, смол на С5-С9-основе, смол на С9-основе, смол на терпеновой основе, смол на основе терпена-ароматического соединения, дициклопентадиеновых смол и смол на алкилфенольной основе, в количестве от 5 до 50 мас.ч.; и (С) наполнителя, включающего диоксид кремния и технический углерод, в количестве от 20 до 120 мас.ч., причем диоксид кремния представляет собой влажный диоксид кремния с площадью удельной поверхности БЭТ в диапазоне 200-250 м2/г и его содержание составляет 90 мас.% и более.

Изобретение относится к автомобильной промышленности. Шипованная шина изобретения содержит шиповые шпильки (шипы противоскольжения) (20), устанавливаемые в поверхность участка (1) протектора, контактирующую с дорожным покрытием.

Изобретение может быть использовано при изготовлении изделий из каучука. Способ получения обработанного наполнителя включает обработку суспензии, содержащей необработанный наполнитель, который не является предварительно высушенным, с помощью композиции для обработки, содержащей агент для обработки.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для строительства автомобильных дорог. Покрытие содержит полимерную основу, наполнитель - полифракционный диоксид кремния и технологические добавки, включающие трехмерно сшивающий агент - серу, тиксотропный усилитель и пигмент эластомера - технический углерод, катализатор трехмерного сшивания каучуков и усилитель вулканизации, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: два каучука - 9,0-18,0, полифракционный диоксид кремния - 77,0-86,5, технологические добавки - 4,5-5,0.

Изобретение относится к вулканизующимся резиновым смесям и их вулканизатам, применяемым для производства протекторов нешипованных зимних шин. Вулканизующася резиновая смесь включает по меньшей мере следующие компоненты: 100 масс.
Изобретение относится к полимерным композиционным материалам и может быть использовано при изготовлении различных изделий производственно-технического назначения, работающих в условиях воздействия агрессивной рабочей среды.

Изобретение может быть использовано в производстве изделий на основе полимерных композиций, таких как шины. Осажденный диоксид кремния имеет удельную поверхность БЭТ от 45 до 550 м2/г.

Изобретение направлено на разработку двухстадийного способа получения массивных блочных изделий из суспензионного политетрафторэтилена и неагломерированных наночастиц наполнителя, представляющего собой молекулярный нанокомпозит на основе ультрадисперсного политетрафторэтилена и наночастиц диоксида титана или диоксида кремния, синтезированный из газовой фазы пиролизом с последующим осаждением аммиачной водой на первой стадии. На второй стадии материал дополнительно проходит механическую обработку в механоактиваторе в течение 15 мин, таблетирование в пресс-форме при давлении Р 100 МПа в течение 60 с, спекание с содержанием наполнителя 0,05-0,5 мас.ч. на 100 мас.ч. суспензионного политетрафторэтилена при температуре Т 365-370°С в течение 60 мин без избыточного давления. Техническим результатом является улучшение физико-механических свойств композита. 4 ил.

Наверх