полимерная композиция

Классы МПК:C08L61/10 продукты феноло-формальдегидной конденсации
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московская государственная академия тонкой химической технологии имени М.В. Ломоносова" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-03-23
публикация патента:

Изобретение относится к полимерной композиции для изготовления фенопластов, используемых в качестве конструкционных материалов для изготовления тонкостенных деталей сложной конфигурации. Полимерная композиция выполнена на основе новолачной фенолоформальдегидной смолы и уротропина и включает древесную муку, углеродный наполнитель и смазку. В качестве углеродного наполнителя она содержит шунгит, а новолачную фенолоформальдегидную смолу и уротропин используют в виде порошкообразного фенольного связующего с содержанием свободного фенола не более 1,0 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.%: связующее - 38,4-43,7; древесная мука - 3,0-10,2; шунгит - 45,2-56,6; смазка - 1,0-2,0. Технический результат - снижение удельного объемного электрического сопротивления полимерной композиции и повышение прочностных характеристик. 1 табл.

Формула изобретения

Полимерная композиция для изготовления фенопластов на основе новолачной фенолоформальдегидной смолы и уротропина, включающая древесную муку, углеродный наполнитель и смазку, отличающаяся тем, что в качестве углеродного наполнителя она содержит шунгит, а новолачную фенолоформальдегидную смолу и уротропин используют в виде порошкообразного фенольного связующего с содержанием свободного фенола не более 1,0 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Связующее38,4-43,
Древесная мука 3,0-10,2
Шунгит 45,2-56,6
Смазка1,0-2,0

Описание изобретения к патенту

Изобретение предназначено для изготовления фенопластов, используемых в качестве конструкционных материалов для изготовления тонкостенных деталей сложной конфигурации, например антистатической тары и деталей газовых счетчиков.

Известна полимерная композиция - графитопласт АТМ-1, включающая фенолоформальдегидную смолу и углеродный наполнитель в виде искусственного электродного графита. Известная композиция обладает высокой электропроводностью: удельное объемное электрическое сопротивление материала составляет полимерная композиция, патент № 2428442 полимерная композиция, патент № 2428442 =9*10-5 Ом*м [Шембель Н.Л. Электропроводные пластмассы с углеродными наполнителями / Н.Л.Шембель, Ю.В.Рыбкина, Л.П.Тащилова, В.Н.Кулезнев // Работоспособность полимерных материалов для низковольтной изоляции. - М., МДНТП им. Ф.Э.Дзержинского. - 1985. - С.66-70].

Недостатком известной композиции является относительно низкая механическая прочность при сжатии (80 МПа) и изгибе (26 МПа), а также высокая хрупкость (а=1,6 кДж/м2) и низкая текучесть расплава (менее 40 мм).

Высоконаполненные графитопласты и углеродопласты на основе термореактивных смол являются электропроводными жесткими, хрупкими прессовочными материалами, что ограничивает возможность изготовления тонкостенных изделий и деталей сложной конфигурации.

Известна полимерная композиция, содержащая фенолоформальдегидную смолу, углеродный наполнитель в виде графита, каолин, тальк и измельченную древесину при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Резольная фенолоформальдегидная смола 18-20
Графит 10-20
Каолин2-5
Тальк 2-5
Измельченная древесинаДо 100

Известная композиция имеет следующие свойства: прочность при сжатии 104-119 МПа, твердость 18,2-19,8 МПа, удельное объемное электрическое сопротивление: полимерная композиция, патент № 2428442 полимерная композиция, патент № 2428442 =1010-1012 Ом*м [А.с. СССР № 1643574, МКИ C08L 61/10, Антифрикционная самосмазывающаяся пресс-композиция, опубл. 23.04.91. Бюл. № 15].

Недостатком известной композиции является относительно низкая механическая прочность при сжатии и твердость, а также высокое значение полимерная композиция, патент № 2428442 полимерная композиция, патент № 2428442 , что ограничивает возможности ее применения для деталей, требующих защиты от статического электричества.

Наиболее близким техническим решением является полимерная композиция, включающая новолачную фенолоформальдегидную смолу, уротропин, древесную муку, углеродный наполнитель в виде двух марок графита, смазку и другие добавки: СаО и тальк [ТУ 2253-052-05015227-96. «Массы прессовочные фенольные марок АФ3-010-72 и АФ3В-010-72»].

Состав и свойства композиции приведены в таблице в графе - прототип.

Недостатком известного технического решения является относительно невысокая прочность и высокое удельное объемное электрическое сопротивление полимерная композиция, патент № 2428442 полимерная композиция, патент № 2428442 =1011 Ом*м, что не обеспечивает защиту деталей от возникновения статического электричества.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение удельного объемного электрического сопротивления полимерной композиции и повышение прочностных характеристик.

Данный технический результат достигается тем, что полимерная композиция на основе новолачной фенолоформальдегидной смолы и уротропина, включающая древесную муку, углеродный наполнитель и смазку, в качестве углеродного наполнителя содержит шунгит, а новолачную фенолоформальдегидную смолу и уротропин используют в виде порошкообразного фенольного связующего с содержанием свободного фенола не более 1 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Связующее38,4-43,7
Древесная мука 3,0-10,2
Шунгит 45,2-56,6
Смазка1,0-2,0

Полимерную композицию и изделия из нее готовят известными приемами, принятыми в производстве фенопластов и изделий из них. [Кацнельсон М.Ю., Балаев Г.А. Пластические массы: Свойства и применение: Справочник. - 3-е изд., перераб. - Л.: Химия, 1978. - 384 с.].

Пример 1. Связующее, стеарат цинка и шунгит в соответствии с рецептурой, приведенной в таблице, взвешивают, загружают в барабан смесителя и смешивают в течение 1 ч, после чего вальцуют на горячих вальцах. Вальцованную массу измельчают, просеивают через сито № 2, стандартные образцы изготавливают методом литьевого или компрессионного прессования при температуре 150-170°С, давлении 30 МПа и времени выдержки под давлением 5 мин. Свойства композиции 1 приведены в таблице.

Примеры 2-5 выполняют, как описано выше, с тем отличием, что компоненты берут в количествах, указанных в таблице.

полимерная композиция, патент № 2428442
Состав и свойства полимерных композиций
Примеры1 23 45 Прототип
1. Состав, мас.%полимерная композиция, патент № 2428442 полимерная композиция, патент № 2428442 полимерная композиция, патент № 2428442 полимерная композиция, патент № 2428442 полимерная композиция, патент № 2428442 полимерная композиция, патент № 2428442
Фенолоформальдегидная смола- -- -- 42,4
Уротропин - -- -- 6,4
СаО - -- -- 0,9
Тальк - -- -- 4,0
Графит ГЛС-3- -- -- 17,0
Графит ЭУТ-11- -- -- 18,4
Древмука 1,0 3,06,1 8,910,2 10,0
Смазка 2,0 2,02,0 2,0*1,0* 0,9*
Связующее 32,0 38,443,0 43,743,6 -
Шунгит 65,0 56,648,9 45,445,2 -
2. Свойства: полимерная композиция, патент № 2428442 полимерная композиция, патент № 2428442 полимерная композиция, патент № 2428442 полимерная композиция, патент № 2428442 полимерная композиция, патент № 2428442 полимерная композиция, патент № 2428442
Плотность, 103 кг/м3 1781,65 1,601,59 1,581,6
полимерная композиция, патент № 2428442 изг, МПа 6663 6980 7060
а, кДж/м2 1,6 2,72,9 4,03,5 2,5
полимерная композиция, патент № 2428442 полимерная композиция, патент № 2428442 , Ом*м 0,142,1 3,33,7 4,01011
W за 24 ч, %0,04 0,050,06 0.110,11 0,16
Текучесть, мм15 140180 >200160 110
Тм, °С170 163 160155 156150
ПРИМЕЧАНИЕ (к таблице). полимерная композиция, патент № 2428442 изг - изгибающее напряжение при разрушении; а - удельная ударная вязкость; полимерная композиция, патент № 2428442 полимерная композиция, патент № 2428442 - удельное объемное электрическое сопротивление; W - водопоглощение за 24 ч; Тм - теплостойкость по Мартенсу.

Смазка - стеарин, в остальных примерах смазка - стеарат цинка.

В качестве смазки используют стеарин или стеарат цинка.

Применение порошкообразного фенольного связующего исключает необходимость применения операции измельчения фенолоформальдегидной смолы и уротропина, а также улучшает санитарно-гигиенические условия производства благодаря содержащейся в связующем малотоксичной новолачной фенолоформальдегидной смолы с содержанием свободного фенола не более 1 мас.% (ТУ 2257-074-05015227-2002. «Связующие фенольные порошкообразные»).

Введение древесной муки в количестве выше указанного приводит к снижению текучести расплава и повышению водопоглощения.

Снижение содержания смазки приводит к ухудшению технологических свойств, а повышение содержания смазки приводит к снижению теплостойкости.

Применение шунгита, представляющего собой измельченный в порошок природный минерал, содержащий углерод, обеспечивает высокие технологические, физико-механические и электрические свойства композиций при оптимальном соотношении компонентов. Это позволяет использовать их в качестве конструкционных материалов для изготовления тонкостенных деталей сложной конфигурации.

Благодаря высокой электропроводности детали не подвержены электризации, что важно хранении и транспортировке электронных схем, комплектующих современные электронные приборы, а также при проведении операций обезжиривания в пожаро- и взрывоопасных растворителях, работе на трение в среде горючего газа или нефти.

Таким образом, предлагаемая полимерная композиция позволяет изготавливать методом литья под давлением, литьевого или компрессионного прессования детали сложной конфигурации, например антистатическую тару и детали газовых счетчиков.

По сравнению с прототипом предлагаемая полимерная композиция обеспечивает защиту изделий от возникновения статического электричества и таким образом повышает безопасность применения деталей из нового материала. Она также имеет более высокие механические свойства, содержит всего 4 компонента против 8 компонентов прототипа, что снижает затраты на исходное сырье, трудоемкость процесса получения материала и изделий. При этом улучшаются экологические условия работы при производстве и переработке фенопластов в изделия, так как вместо используемой в прототипе новолачной фенолоформальдегидной смолы СФ-010, в которой по ТУ допускается содержание свободного фенола до 8%, в предлагаемой композиции используют порошкообразное фенольное связующее, в состав которого входит новолачная фенолоформальдегидная смола с содержанием свободного фенола не более 1,0 мас.%.

Класс C08L61/10 продукты феноло-формальдегидной конденсации

композиция для получения катионообменного волокнистого материала -  патент 2524393 (27.07.2014)
связующее для изготовления абразивного инструмента -  патент 2516551 (20.05.2014)
композиционный фрикционный полимерный материал -  патент 2499008 (20.11.2013)
композиция для получения пенофенопласта -  патент 2495891 (20.10.2013)
композиция для получения пенопласта -  патент 2477734 (20.03.2013)
способ получения высокопрочного фрикционного пресс-материала -  патент 2473571 (27.01.2013)
смоляная дисперсия -  патент 2470955 (27.12.2012)
способ изготовления пресс-материала -  патент 2470046 (20.12.2012)
композиция для огнепреградительного покрытия и способ ее изготовления -  патент 2458949 (20.08.2012)
полимерный композиционный антифрикционный материал -  патент 2451702 (27.05.2012)
Наверх