Модифицированная полимерная композиция и способ ее получения

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к области разработки модифицированных полимерных композиций с улучшенными физико-механическими свойствами. Техническим результатом, на обеспечение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение безопасности процесса получения пористости у наночастиц оксида кремния SiO₂. Технический результат достигается тем, что полимерная композиция, используемая в качестве связующего, содержит смолу, ковалентно-связанную через кислород с поверхностью модификатора, представляющего собой наночастицу оксида кремния SiO₂, отличается тем, что для получения пористости у наночастиц оксида кремния SiO₂ вместо хлористого водорода используется азот. Применение азота вместо хлористого водорода в технологическом цикле получения полимерной композиции исключает опасность отравления людей и окружающей среды при авариях на производстве. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к области разработки модифицированных полимерных композиций с улучшенными физико-механическими свойствами.

Уровень техники

Известна модифицированная полиэфирная композиция и способ ее получения (RU №2566756 С2, 27.10.2015 Бюл. №30, МПК С08К 3/20, C08L 67/02, В82В 3/00, В82В 1/00). Данный патент взят за прототип.

Недостатком прототипа является то, что для получения пористости у наночастиц SiO₂ применяется хлористый водород, который является опасным газом для здоровья человека и окружающей среды.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом, на обеспечение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение безопасности процесса получения пористости у наночастиц SiO₂.

Технический результат достигается тем, что полимерная композиция, используемая в качестве связующего, содержит смолу, ковалентно-связанную через кислород с поверхностью модификатора, представляющего собой наночастицу оксида SiO₂, отличающаяся тем, что для получения пористости у наночастиц оксида SiO₂ вместо хлористого водорода используется азот.

Осуществление изобретения

Предлагаемое изобретение относится к новой полимерной композиции, содержащей в основе эпоксидную или полиэфирную смолу и модификатор на основе оксида SiO₂, которую можно применять для получения изделий, обладающих улучшенными физико-механическими характеристиками. В частности, изделия, полученные на основе предложенной модифицированной полимерной композиции, обладают повышенной твердостью, прочностью на разрыв/сжатие/изгиб. Характеристики модификатора приведены в таблице 1.

Применение данного модификатора в составе полимерной композиции с массовой долей до 2,5% позволяет существенно улучшить физико-механические характеристики конечного продукта, выполненного из такой композиции, в частности повысить прочность на изгиб, прочность на разрыв, прочность на сжатие и твердость по Бриннелю.

Применение хлористого водорода в технологическом цикле получения полимерной композиции подразумевает наличие дорогостоящего узла подачи хлористого водорода в блок получения модификатора полимерной композиции, требующего постоянного обслуживания и надзора. При авариях на таком оборудовании возможны выбросы опасного для жизни и здоровья людей и окружающей среды хлористого водорода. Применение азота вместо хлористого водорода в технологическом цикле получения полимерной композиции исключает опасность отравления людей и окружающей среды при авариях на производстве.

Модифицированную полимерную композицию без использования хлористого водорода можно получить несколькими способами.

Способ 1

Полимерную композицию для изготовления стеклопластиковых изделий смешивают с наночастицами диоксида кремния в количестве 2,5% при температуре 80°С.

Способ 2

Полимерную композицию для изготовления стеклопластиковых изделий смешивают с наночастицами диоксида кремния в количестве 2,5% при температуре 80°С, при этом наночастицы диоксида кремния предварительно обрабатывали азотом при температуре 140-1 80°С в течение 8-10 часов.

Способ 3

Полимерную композицию для изготовления стеклопластиковых изделий смешивают в гомогенизаторе с наночастицами диоксида кремния в количестве 2,5% при температуре 80°С в течение 30 минут.

Способ 4

Полимерную композицию для изготовления стеклопластиковых изделий смешивают в гомогенизаторе с наночастицами диоксида кремния в количестве 2,5% при температуре 80°С в течение 30 минут, при этом наночастицы диоксида кремния предварительно обрабатывали азотом при температуре 140÷180°С в течение 8÷10 часов.

Результаты испытаний физико-механических показателей стеклопластикового стержня, изготовленного на основе модифицированной полимерной композиции, приведены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2 наибольших значений физико-механических показателей по сравнению с немодифицированной полимерной композицией удалось достичь при получении полимерной композиции способом 4. При этом при применении наночастиц диоксида кремния в качестве модификатора смолы в полимерной композиции при любом способе получения физико-механические показатели материала возрастают по сравнению с применением немодифицированной полимерной композиции.

Таким образом, применение модификаторов позволяет получить изделия, обладающие улучшенными физико-механическими показателями, при сохранении сопоставимой массы изделия и стоимости.

1. Способ получения полимерной композиции путем смешивания смолы с наночастицами оксида кремния SiO₂ в массовой доле 2,5% при температуре 80°С, причем перед смешиванием со смолой наночастицы оксида кремния SiO₂ предварительно обрабатываются азотом при температуре 140-180°С в течение 8-10 часов.

2. Способ получения полимерной композиции по п. 1, отличающийся тем, что содержит полиэфирную смолу.

3. Способ получения полимерной композиции по п. 1, отличающийся тем, что содержит эпоксидную смолу.

4. Способ получения полимерной композиции по п. 1, отличающийся тем, что смешивание смолы с наночастицами оксида кремния SiO₂ осуществляется в гомогенизаторе в течение 30 минут.