СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ГРАФИТОСОДЕРЖАЩЕЙ КОМПОЗИЦИИ Российский патент 2000 года по МПК C08L23/12 C08K3/04 

Изобретение относится к технике изготовления графитосодержащей композиции на основе графита и полиолефиновых полимеров, которая применяется для изготовления биологической защиты от нейтронного излучения.

Существуют различные способы приготовления композиции на основе пластических масс и порошковых наполнителей.

Выбор способа смешения определяется физическим состоянием полимера, наполнителя, необходимой формы смеси (Богданов В.В., Торнер Р.В., "Смешение полимеров", Л., "Химия", 1979). Смешение для сыпучих материалов-полимеров и порошковых наполнителей, как правило, состоит из предварительного смешения их в смесителях с последующей пластикацией в экструдерах (Кин B.C., Скачков В. В. "Диспергирование и смешение в процессах производства и переработки пластических масс", М., "Химия", 1988, стр. 32).

Известен способ приготовления графитосодержащей композиции на основе графита и полипропилена (патент N 2103286 "Способ приготовления графитосодержащей композиции"), заключающийся в том, что графит в количестве 75-90 мас.% предварительно смешивают с порошковым полипропиленом, смесь прессуют в виде заготовки, которую затем переводят точением в стружку, дробят ее до порошкового состояния, в дробленую композицию добавляют гранулированный полипропилен до получения необходимого содержания графита в конечной композиции, затем смешивают в смесителе с последующим экструдированием. Данный способ позволяет получить равномерное распределение графита в композиции и качественную структуру материала.

Недостатком данного способа является его значительная трудоемкость, которая выражается в предварительном прессовании заготовок с последующим переводом в стружку и дроблением.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ приготовления графитосодержащей композиции по инструкции инв. N 86343.02 (держателем оригинала является комбинат "Электрохимприбор", г. Лесной, Свердловской области).

По этому способу гранулированный полипропилен смешивают в барабанном смесителе с графитовым порошком по ТУ48-20-109-88, дисперсность которого составляет до 500 мкм, время смешения 2-2,5 часа. Затем композицию экструдируют при температуре 190-230^oC, непосредственно в прессформу, прессуют при удельном давлении 400-450 кг/см² и охлаждают до комнатной температуры.

Недостатком данного способа является сложность обеспечения требуемой равномерности распределения графита в массе полипропилена. Неравномерность распределения графита выражается в проявлении на поверхности изделий разнотонности цвета от светло-серого до черного и наличии рыхлот.

Задачей изобретения является разработка способа изготовления графитосодержащей композиции, которая позволила бы изготавливать из нее изделия с минимальными затратами без дефектов, с равномерностью распределения графита в составе композиции и изделий из нее не более 5%. Равномерность распределения графита в составе композиции определяется как разница между максимальным и минимальным содержанием графита, определенного в трех пробах, взятых в различных местах объема композиции. Содержание графита в каждой пробе определяют методом выжигания полипропилена при температуре 500-550^oC.

Указанная задача достигается тем, что в составе композиции используется искусственный пылевидный графит дисперностью не более 90 мкм, а его перемешивание с гранулированным полипропиленом осуществляют в шаровом барабанном смесителе при соотношении - шары:композиция = 3:1 - 6:1. Остальные операции приготовления графитосодержащей композиции, равно как и экструдирование, являются общими с прототипом.

Проведенный анализ общедоступных источников информации об уровне техники не позволил выявить техническое решение, тождественное заявленному, на основании чего делается вывод о неизвестности последнего, т.е. соответствии представленного в настоящей заявке изобретения критерию "новизна".

Сопоставительный анализ заявленного решения с известными техническими решениями позволил выявить, что поставленная совокупность отличительных признаков не известна для специалиста в данной области и не следует явным образом из известного уровня техники, на основании чего делается вывод о соответствии представленного в настоящей заявке изобретения критерию "изобретательский уровень".

Использование мелкодисперсного искусственного графита, имеющего шаровую структуру дисперсностью не более 90 мкм создает условия для лучшего "опудривания" гранул графитом, а применение шаров при соотношении - шары:композиция = 3:1 - 6:1 обеспечивает внедрение микрочастиц графита в микронеровности гранул полипропилена. Все это вместе взятое способствует сохранению качества равномерности распределения графита в массе композиции в процессе ее смешения и экструдирования.

Ниже приводятся примеры, иллюстрирующие предполагаемое изобретение.

Примеры 1-8. Для приготовления графитосодержащей композиции используется искусственный пылевидный графит дисперсностью не более 90 мкм по ТУ48-4802-20-90, полипропилен гранулированный ГОСТ 26996-86, композиция имеет следующий состав, мас.%:
графит -10±2
полипропилен - до 90±2.

Приготовленную композицию смешивают в шаровом барабанном смесителе, время смешения 2-2,5 часа, затем композицию экструдируют при температуре 190-230^oC, непосредственно в прессформу и прессуют при удельном давлении 400-500 кг/см², и охлаждают до комнатной температуры.

Примеры 9-11. Контрольные согласно прототипу.

Дисперсность используемого искусственного графита, соотношение - шары: композиция, качество прессованного изделия сведены в таблицу.

Анализ примеров 1-8 в сравнении с примерами 9-11 показывает, что предлагаемый способ позволяет получить в качестве технического результата однородную структуру материала без дефектов, равномерность распределения графита в композиции не более 5%.

Оптимальное соотношение - шары:композиция = 3:1 - 6:1.

Увеличение соотношения - шары:композиция - приводит к увеличению веса загрузки, что повлечет за собой повышение металлоемкости конструкции шарового барабанного смесителя и необходимости его упрочнения. Уменьшение дисперсности менее 90 мкм нецелесообразно, так как приводит к увеличению фракции отсева.

Изобретение предназначено для изготовления биологической защиты от нейтронного излучения. Способ приготовления графитосодержащей композиции, в котором искусственный пылевидный графит дисперсностью не более 90 мкм смешивают с гранулированным полипропиленом в шаровом барабанном смесителе при соотношении шары:композиция = 3:1 - 6:1 и экструдируют. Технический результат - получение изделий из графитосодержащей композиции без дефектов с равномерностью распределения графита не более 5%, обеспечение наибольшей эффективности биологической защиты от нейтронного излучения. 1 табл.

Способ приготовления графитосодержащей композиции, состоящей из графита и гранулированного полипропилена, включающий операции их смешения и экструдирования, отличающийся тем, что дисперсность искусственного пылевидного графита составляет не более 90 мкм, а его смешение с гранулированным полипропиленом осуществляют в шаровом барабанном смесителе при соотношении шары:композиция = 3:1 - 6:1.