Способ получения карбонизованного пенопласта
О П И С А Н И Е „„531824
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.0475 (21) 2130247/05 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.10.76. Бюллетень № 38 (4б) Дата опубликования описаиия25.07.77 (51) М. Кл. 08 1 9/36
С08 1 7/08
Гасударственный комитет
Соввтв Министров СССР оа делам нзооретеинй и открытий (53) УДК 678.742.32:
: 62 — 405.8 (088.8) А. 3, Митрофанов, О. Г. Тараканов, П. А. Окунев, В. М. Мамонтов и Н. А. Козлов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель
Владимирский политехнический институт
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОНИЗОВАННОГО
ПЕНОПЛАСТА
Изобретение относится к области термообработки пористых иэделий, в частности к способу получения карбонизованных пенопластов, которые, обладая достаточной механической прочностью, мо-. гут быль использованы для производства теплоизоляционных фильтрующих материалов, работающих в инертной или восстановительной средах, и конструкционных материалов, используемых в летательных аппаратах.
Известны способы карбонизации полиуретановых и фенолформальдегидных пенопластов (1) и (2) .
Во время карбонизации по известным способам происходят большие весовые потери пенопластов, процесс нагрева идет с малой скоростью, а карбони- 15 зованный пенопласт имеет малую механическую прочность. Прототипом изобретения является известный способ получения карбонизованного пенопласта путем окисления пенопласта на воздухе и дальнейшей его термообработки в инертной среде. 20
В качестве пенопласта используют пенополиуретан, модифицированньш порошкообразным наполнителем. Процесс окисления проводят на воздухе при 150 — 200 Г в течение 8--24 ч, при 200 С 15 ч и при 250», затем охлаждают, а гермообработку 25
2 о проводят в угольной засыпке до 750 С со ско ростью нагрева 5 — 10 С/ч.
Карбониэованный таким образом пенопласт может быть графитизирован в инертной атмосфере путем нагрева до 2800 С (3).
Недостатками известного способа являются длительность процесса термообработки (80 — 100 ч), большие потери веса (до 70%), большая усадка (45%), низкая прочность карбонизованного пенопласта — 59 кг/см при объемном весе 500 кг/м .
Цель изобретения — повышение выхода и прочности карбонизованного пенопласта.
Эта цель достигается тем, что в качестве пенопласта используют пенопласт на основе сополимера акрилонитрила и 10 — 20 вес.% акриловой кислоты, модифицированный 10 — 40 вес.% волокнистого наО полнителя, окисление проводят лри 160 — 230 С со скоростью нагрева 10 — 15 С/ч, а термообработку до
700 — 1500 С со скоростью нагрева 60 — 200 С/ч.
Изделия из сополимеров с большим содержанием акрилонитрила могут быть подвергнуты карбонизации после стадии предварительного окисления, во время которой происходит удаление подвижного водорода и других продуктов, не способных к карбонизашги 3а счет кислорода воздуха. За счет
531824
15
5о
10 1100
73
102
66
20 1100
123
165
40 1100
91
110
88
84
63
56
53
147
20 1100
59
40 1100
71
79
71
64
Рнмсчапн . Объемиьш вес пенопласта 500 кг/м . разницы в коэффициентах термического расширения юполнителя и сорбированного на нем полимера, в системе возникают напряжения, которые стре мятея оторвап волокна от полимера, в результате образуются Микротрещины вдоль волокон наполнителя, не нарушая микроструктуры и формы т1енопласта. По этим микротрещинам кислород проникает внутрь пенопласта, который окисляется по всему объему.
Ныретый до 230 С наполненный волокнистым наполнителем пенопласт подвергают нагреву в инертной среде до 700 — 1500 С со скоростью
60 — 200 С/ч. В это время происходит карбоннзация пенопласта, причем прочность с повышением температуры возрастает за счет цементации микротрещин вторичными продуктамн пнролнза.
Пример 1. Пенопласт, полученный по прессовой технологии на основе акрнлонитрила и
Известный
Предлагаемый
С содер жанне м углеграфитного волокна, % (температура термообработки, С) С содержанием кремнеземистого волокна, % (температура термообработки, С)
10 1100
10% акриловой кислоты, модифицированный углеграфитным волоком, подвергают термообработке на воздухе со 160 до 230 С со скоростью 10 С/ч.
Потери в весе составляют 4%. Затем пенопласт теряет в весе 20 o, имеет объемный вес 220 кг/м, прочность на сжатие 45 кг/м, ударную вязкость
0323 кг см/см
Пример 2. В отличие от примера 1 в качестве наполннтеля берут кремнеэемистые волокна. Пенопласт при карбонизации теряет в весе 30%, имеет объемный вес 200кг/м, прочность при сжатии
13 кг/м, ударную вязкость 0,12 кг «см/см .
В табл. 1 приведена зависимость свойств карбониэованного пенопласта от содержания в сополиме. ре наполнителя и температуры термообработки пенопласта, для сравнения приведены свойства известного пенопласта
Таблица1
531824
Таблица2
67
SS
40 1100
500
61
72
66
% кремнеземистого волокна (температура термообработкн, C) 700
1 1100
1500
48
61
43
1 100
1500
54
72
56
51
П р и м е ч а н и е . Объемный вес пенопласта 500 кг/м .
Составитель Н. Просторова
Техред Н. Андрейчук
Корректор Л. 1(акипа
Репа к гор Е. Хорипа
Заказ 11 32/686
Тираж 630 Подписное
11ПИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, 4/5 йп:ш;и 1ИIП "Патент", г. Ужгород, ул. Про«капая. 4
Пример 3. В отличие от примера l берут сополимер акрилонитрила с 20% акриловой кислоты. Пенопласт при термообработке на воздухе теряет в весе 6%, во время карбонизации в инертной среде — 25%, имеет объемньп1 вес 200 кг/м, прочность при сжатии 30 кгс/см, ударную вязкость
0,20 кг.см/см .
В табл. 2 приведена зависимость свойств карбо% углеграфнжого волокна (температура термообработки, С)
10 1100
1500
Формула изобретения
Способ получения карбоннзованного пеноплас та путем окисления пенопласта на воздухе и дальнейшей его термообработки в инертной среде, о тлича ющий ся тем, что, с цепью повышения выхода и прочности конечного продукта, в качестве пенопласта используют пенопласт на основе сополимера акрилонитрила и 10 — 20 вес.% акриповой кислоты, модифицированный 10--40 вес.% волокнистонизованных пенопластов, полученных предлагаемым способом (из пенопластов на основе сополимера акрилонитрила с 20% акриловой кислоты), от содержания наполнителя и температуры обработки.
Таким образом, способ по изобретению позволяет получать карбонизованные пенопласты с большим выходом и высокой прочностью. го наполннтеля, окисление проводят в интервале температур 160--230 С со скоростью нагрева
10 — 15 С/ч, а термообработку до 700-1500 С со скоростью нагрева 60 — 200 С/ч.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Патент США 1 1 3345440, кл. 264-29, 1967.
2. Патент Великобритании Н )016449, кл С! А, 1966.
3. Патент США N 3387940, кп. 23-209.2, 1968.
