способ получения композиционного материала
Классы МПК: | C08F292/00 Высокомолекулярные соединения, полученные полимеризацией мономеров на неорганических материалах C08F110/00 Гомополимеры ненасыщенных алифатических углеводородов, содержащих только одну углерод-углеродную двойную связь |
Автор(ы): | Ениколопов Н.С., Новокшонова Л.А., Кудинова О.И., Гринев В.Г., Крашенинников В.Г., Ковалева Н.Ю., Гаврилов Ю.А., Рудаков В.М., Бехли Е.Ю., Ладыгина Т.А., Тулупов Ю.И., Давыдчук Е.Л., Тарасова Г.М. |
Патентообладатель(и): | Ениколопов Николай Сергеевич, Новокшонова Людмила Александровна, Кудинова Ольга Ивановна, Гринов Виталий Георгиевич, Крашенинников Вадим Геннадиевич, Ковалева Наталья Юрьевна, Гаврилов Юрий Алексеевич, Рудаков Валерий Михайлович, Бехли Евгений Юрьевич, Ладыгина Татьяна Александровна, Тулупов Юрий Иванович, Давидчук Евгений Леонидович, Тарасова Галина Матвеевна |
Приоритеты: |
подача заявки:
1990-02-28 публикация патента:
10.02.1996 |
Сущность изобретения: прогревают при 20-100oС частицы бора размером 3-8 мкм, обрабатывают их соединением переходного металла (тетрахлорид титана или ванадия) в количестве 0,8
10-4 - 3,9
10-3 г на 1 г бора при 15-25oС до образования 0,46
10-7 - 0,36
10-6 моль соединения переходного металла на 1 м2 поверхности частиц бора. Затем обрабатывают частицы алюминийорганическим соединением и проводят в присутствии полученных частиц полимеризацию альфа-олефина. 1 табл.
Рисунок 1
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054001/183.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054001/183.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054001/183.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054001/183.gif)
Формула изобретения
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА полимеризацией альфа-олефинов на поверхности частиц неорганического наполнителя в присутствии катализатора, состоящего из соединения переходного металла и алюминийорганического соединения, отличающийся тем, что, с целью улучшения физико-механических показателей конечного продукта, снижения энергоемкости и интенсификации процесса, в качестве наполнителя используют элементарный бор со средним размером частиц 3 - 8 мкм и осуществляют предварительно прогрев частиц бора при 20 - 100oС, обработку их соединением переходного металла, выбранного из группы, включающей тетрахлорид титана и тетрахлорид ванадия, при массовом соотношении соединение переходного металла: бор от 0,8![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054001/183.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054001/183.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054001/183.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054001/183.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к получению композиционных материалов, которые могут найти применение для получения изделий конструкционного назначения. Известен способ получения материалов на основе синтетических полимеров, например, таких, как полиолефины, и борсодержащих соединений, полученных методом механического смешения компонентов [1] Известная композиция [1] содержит 10-30 мас. борной кислоты и боратов. Недостатком способа являются: низкие физико-механические характеристики материала (см.таблицу) за счет неравномерности распределения частиц бора в полимерной матрице вследствие а) технологических трудностей при введении механическим смешением элементарного бора, особенно, аморфных модификаций в полимерную матрицу; б) широкого гранулометрического состава частиц полимера (6-300 мкм), сильно отличающегося от гранулометрического состава порошка элементарного бора (3-8 мкм). Известен способ [2] получения композиций на основе полиолефинов и таких наполнителей, как перлит, графит, различные окислы и др. который заключается в том, что наполнитель подвергают сушке при 200-250оС в течение 1-3 ч. Затем наполнитель вводят в раствор, который вакуумируют или продувают инертным газом и вводят пары соединений переходного металла, например VCl4, которые при перемешивании наполнителя осаждают на поверхности наполнителя, затем для восстановления VCl4 до VCl3 температуру повышают до 100-150оС и выдерживают наполнитель при этой температуре 30-40 мин. Количество нанесенного катализатора составляет 0,01-0,1 от массы наполнителя. По окончании восстановления катализатора на поверхности наполнителя реактор термостатируют до температуры полимеризации и проводят процесс полимеризации олефинов газофазно или в среде органического растворителя, соответственно, при этом алюминийорганическое соединение сокатализатор подают газофазно или в виде раствора. Недостатком этого способа являются недостаточно высокие физико-механические показатели конечного продукта, его длительность, а также его энергоемкость в результате длительной выдержки наполнителя с адсорбированным на поверхности VCl4 при высокой температуре для восстановления до VCl3, причем за этим следует охлаждение наполнителя до температуры полимеризации. Целью изобретения является улучшение физико-механических показателей конечного продукта, снижение энергоемкости и интенсификация процесса. Поставленная цель достигается способом получения композиционного материала путем полимеризации олефинов на поверхности частиц неорганического наполнителя в присутствии катализатора. В качестве наполнителя используют элементарный бор со средним размером частиц 3-8 мкм и предварительно осуществляют прогрев частиц бора при 20-100оС, обработку их соединением переходного металла, выбранного из группы, включающей тетрахлорид титана и тетрахлорид ванадия, при массовом соотношении "соединение переходного металла: бор" от 0,8![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
П р и м е р 2. Процесс проводят в условиях, указанных в примере 1. Берут 30 г элементарного бора со средним размером частиц 3 мкм, 0,037 г VCl4, соотношение VCl4 и бора составляет 1,23
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
П р и м е р 3. В стеклянный реактор с мешалкой помещают 60 г элементарного бора со средним размером частиц 3 мкм, откачивают в течение 30 мин при остаточном давлении 10-1 мм рт.ст. при 100оС, затем охлаждают реактор до 15оС и при перемешивании вводят 0,110 г VCl4, соотношение VCl4 и бора составляет 1,8
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
П р и м е р 4. Процесс проводят, как описано в примере 3. Берут 9 г элементарного бора со средним размером частиц 8 мкм, 0,0348 г VCl4, соотношение VCl4 и бора составляет 3,86
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
П р и м е р 5. Закрепление соединения переходного металла VCl4 проводят, как описано в примере 3. Берут 9 г элементарного бора со средним размером частиц 3 мкм и 0,0348 г VCl4, соотношение VCl4 и бора составляет 3,86
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
П р и м е р 6. В стеклянный реактор помещают 100 г элементарного бора, откачивают при температуре 25оС при остаточном давлении 10-1 мм рт.ст. в течение 30 мин, после чего при перемешивании подают 0,008 г TiCl4. Соотношение TiCl4 и бора составляет 0,8
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054001/945.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054001/945.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
П р и м е р 9. Процесс проводят, как описано в примере 3. Средний размер частиц элементарного бора 3 мкм, соотношение VCl4 и бора составляет 1,8
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
![способ получения композиционного материала, патент № 2054011](/images/patents/418/2054004/729.gif)
Сравнение характеристик материала, полученного по предлагаемому способу и известному представлены в таблице. Как показывают данные таблицы сравнения материалы, получаемые по предлагаемому способу значительно превосходят по своим физико-механическим свойствам, как прочностным, так и деформационным, свойствам материалов аналогичного состава получаемых механическим смешением. Таким образом, преимуществом предлагаемого материала являются: улучшение технологических и эксплуатационных свойств в результате повышения физико-механических показателей, равномерного распределения наполнителя и полимера; возможность достижения высокого содержания поглощающего наполнителя элементарного бора в композите (нижняя граница толщины покрытия 0,015 мкм). Преимуществом предлагаемого способа является: снижение энергоемкости и упрощение технологии за счет снижения температуры и продолжительности стадии подготовки наполнителя и модификации его поверхности катализатором полимеризации, увеличение скорости полимеризации в 5-6 раз (сокращение времени получения композиционного материала заданного состава) в результате образования поверхностного комплекса закрепленного MeCl3 с хлоридом бора указанного состава.
Класс C08F292/00 Высокомолекулярные соединения, полученные полимеризацией мономеров на неорганических материалах
Класс C08F110/00 Гомополимеры ненасыщенных алифатических углеводородов, содержащих только одну углерод-углеродную двойную связь