СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1997 года по МПК C08J9/24 C08L27/06 

Изобретение относится к способам получения пористых поливинилхлоридных (ПВХ) материалов, используемых в качестве вибро-, звуко-, акусто-, теплозащитных материалов в автомобилестроении, судостроении, авиационной и других отраслях промышленности.

Известно, что легкие пористые ПВХ материала с улучшенными физико-механическими свойствами, например, высокой прочностью, эластичностью, сохраняющейся при низких температурах, чаще всего представляют собой многокомпонентные системы, включающие ряд целевых добавок вспенивателей, стабилизаторов, наполнителей, смазок и пр. Однако введение целевых добавок с улучшением одних показателей часто приводит к ухудшению других и вызывает удорожание материала.

Известен способ получения пористого материала путем формования ПВХ порошка валиком в холодном состоянии, причем на подложку наносят нижний слой из нетермообработанного ПВХ и верхний слой из ПВХ, предварительно термообработанного при 100 150^oC, или нижний и верхний слои из термообработанного ПВХ и промежуточный слой из нетермообработанного ПВХ с последующим нагреванием при 200^oC в течение 3 мин или при 280^oC в течение 1 мин [1] Воспроизведение этого способа показало, что его использование приводят к получению ПВХ материала, имеющего корпускулярную пористую структуру, общую пористость 48 49 кажущуюся плотность 0,72 г/см³, отношение разрушающего напряжения при растяжении к кажущейся плотности 4,3 МПа•см³/г, морозостойкость (разность модулей упругости при растяжении при -60^oC и 20^oC/700 МПа, эластичность (минимальный диаметр валика, при огибании которого материал не разрушается) 35 мм.

Ближайшим по технической сущности к предложенному способу является известный способ получения пористого материала путем тепловой обработки на специфицированного ПВХ порошка без добавок при 125 130^oC, формования порошка в свободном состоянии с помощью валика на движущейся подложке в виде слоя высотой менее 1 мм, последующего нагревания в туннельной печи при 180 - 220^oC, обработки водой и раствором поверхностно-активного вещества [2] Воспроизведение этого способа показало, что его использование приводит к получения ПВХ материала, имеющего корпускулярную пористую структуру, общую пористость 49 50 кажущуюся плотность 0,70 0,72 г/cм³, отношение разрушающего напряжения при растяжении к кажущейся плотности 4,9 7,0 МПа•cм³/г, морозостойкость 700 МПа, эластичность 30 мм.

Для увеличения прочности и эластичности ПВХ материала, сохраняющихся при низких температурах, предложен способ получения пористого материала путем нагревания слоя порошкообразного суспензионного или массового поливинилхлорида при температуре выше 180^oC, отличающийся тем, что поливинилхлорид нагревают в слое высотой 2 16 мм при 230 300^oC в течение 20 3 мин.

Техническим результатом изобретения является получение однокомпонентного пористого ПВХ материала ячеистой структуры с кажущейся плотностью 0,20 1,00 г/см³, эластичностью (минимальный диаметр валика, вокруг которого изгибается материал без разрушения) 2 4 мм, отношением разрушающего напряжения при растяжении к кажущейся плотности 7,5 15,5 МПа•см³/г, повышенной морозостойкостью (разность модулей упругости при растяжении при -60^oC и 20^oC равна 0 300 МПа).

Повышенные прочность и эластичность получаемого материала, сохраняющиеся при низких температурах, обусловлены его ячеистой структурой, которая в свою очередь является следствием признаков способа его получения образования слоя определенной высоты и его одностадийного нагревания.

Из уровня техники известного получения однокомпонентных пористых ПВХ материалов корпускулярной структуры путем образования слоя порошкообразного ПВХ высотой менее 1 мм и его одностадийного нагревания [1, 2] Из этого не вытекает возможность получения пористого ПВХ материала ячеистой структуры путем образования слоя порошкообразного ПВХ высотой 2 16 мм и его одностадийного нагревания.

В рамках предложенного способа может быть использован дополнительный прием, состоящий в том, что слой ПВХ перед нагреванием уплотняют, например, путем прокатки гладким формующим валиком или иным известным способом. Это позволяет при прочих равных условиях получать более легкий материал (в указанных пределах кажущейся плотности).

Осуществление способа при толщине слоя порошка менее 2 мм или температуре нагрева ниже 230^oC, или времени нагрева менее 3 мин приводит к получению материала с высокой кажущейся плотностью. Осуществление способа при толщине слоя более 16 мм или температуре нагрева выше 300^oC, или времени нагрева более 20 мин не позволяет получить материал, пригодный для использования.

Пример 1. Порошкообразный суспензионный ПВХ (ГОСТ 14332-78) насыпают слоем толщиной 2 мм и нагревают при температуре печи 250^oC в течение 5 мин. Получают пористый ПВХ материал ячеистой структуры, определенной методами оптической и электронной микроскопии. Определяют методом гидростатического взвешивания кажущуюся плотность ρ_м. Определяют разрушающее напряжение при растяжении по ГОСТ 17370-71 и рассчитывают отношение этого показателя к кажущейся плотности материала (σ_p/ρ_м). Оценивают эластичность образца материала толщиной 0,8 мм по минимальному диаметру валика, при огибании которого при комнатной температуре не происходит разрушения материала. Сохранение эластичности при низких температурах характеризуют разностью модулей упругости материала при растяжении при -60^oC и 20 ^oC.

Условия получения и свойства материала по этому и последующим примерам приведены в таблице.

Примеры 2 11. Осуществляют аналогично примеру 1, изменяя условия получения материала, причем в примерах 2 6 используют суспензионный ПВХ (ГОСТ 14332-78), в примерах 7 11 массовый ПВХ (ТУ 6-01-678-86). Получают материал ячеистой структуры.

Пример 12. Осуществляют аналогично примеру 6, причем слой ПВХ порошка формуют на металлической ленте гладким валиком. Получают материал ячеистой структуры.

Пример 13. Осуществляют аналогично примеру 11, причем слой ПВХ порошка формуют на металлической ленте гладким валиком. Получают материал ячеистой структуры.

Пример 14 (сравнительный, по способу [2]).

Суспензионный ПВХ (ГОСТ 14332-78) термообрабатывают при 125 130^oC, охлаждают, просеивают через сито N 04 и подают на металлическую ленту, на которой установлено формующее устройство. Сформованный слой высотой 0,8 мм спекают при 200^oC в течение 2 мин. Получают пористый материал корпускулярной структуры, который охлаждают, промывают, гидрофилизируют, а затем определяют свойства.

Пример 15 (сравнительный, по способу [1]).

Суспензионный порошкообразный ПВХ (ГОСТ 14332-78) термообрабатывают при 130^oC в смесителе, охлаждают, просеивают через сито N 04 (размер частиц 400 мкм) и подают во второй бункер ленточной машины. В первый бункер подают такой же ПВХ без термообработки. Из первого бункера ПВХ поступает на металлическую ленту, на которой установлен гладкий формующий валик. Отформованный слой толщиной 0,4 мм поступает под выходное отверстие второго бункера, откуда ПВХ поступает под профильный валик, отформованный второй слой толщиной 0,4 мм и с высотой ребра 0,7 мм, после чего двойной слой поступает в туннельную печь, где при 280^oC в течение 1 мин спекается в микропористый лист корпускулярной структуры. Материал охлаждают, промывают водой, гидрофилизируют раствором сульфанола, сушат и определяют свойства.

Пример 16 (сравнительный).

Пористый материал получают аналогично примеру 15, но спекание осуществляют при 250^oC в течение 3 мин. Получаемый материал имеет корпускулярную структуру.

Источники информации, упомянутые в описании
1. Авторское свидетельство СССР 651014, C 08 J 9/24//B 29 D 27/08, опубл. 1979.

2. Авторское свидетельство СССР 439497, C 08 F 47/08, опубл. 1974.

Использование: пористые материалы для автомобилестроения, судостроения, авиационной промышленности. Сущность изобретения: порошкообразный поливинилхлорид, полученный суспензионной полимеризацией или полимеризацией в массе подвергают термообработке при высоте слоя 2 - 16 мм при 230 - 300^oC в течение 3 - 20 мин. Перед термообработкой слой предпочтительно уплотнить. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения пористого материала термообработкой слоя порошкообразного поливинилхлорида, полученного суспензионной полимеризацией или полимеризацией в массе, отличающийся тем, что термообработку осуществляют при высоте слоя 2 16 мм при 230-300^oС в течение 3 20 мин. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед термообработкой слой порошкообразного поливинилхлорида уплотняют.