СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2001 года по МПК C01B31/04 

Изобретение относится к области материаловедения, в частности к технологиям получения углеродсодержащих композиционных материалов, обладающих проводимостью, которые могут быть использованы в различных областях народного хозяйства, например, для изготовления пленочных нагревателей, в качестве носителей катализаторов и адсорбентов, в электрокатализе, в электросорбции, электрохимии и т.п.

Известен способ получения углеродсодержащего композиционного материала, обладающего электропроводностью, предусматривающий смешение технического углерода, полиуретанового каучука (уретанового термопласта), полиолефиновой смолы, трехокиси сурьмы, окиси алюминия, кремнийорганики и галоидоорганического растворителя (а.с.СССР N 1113391, 1984).

Недостатком полученного по известному способу материала является нестабильность его свойств, особенно при изменении рабочего напряжения.

Наиболее близким к предложенному способу получения заявленного материала является способ, предусматривающий смешение графита с полимерным связующим (ацетонформальдегидной смолой) и отвердителем (меламином в растворе NaOH), формирование смеси путем нанесения ее на гибкую подложку (углеткань) и отверждение при 20-25^oC 12-14 ч и при 60-70^oC 5-6 ч (а.с. CCCP N 1711238, 1990).

Недостатком способа является длительность процесса получения и невысокие эксплуатационные характеристики получаемого материала.

Задачей настоящего изобретения является разработка высокопроизводительного способа получения углеродсодержащего материала, обладающего эксплуатационной надежностью, температурной стабильностью на электронагреваемой поверхности и сохраняющего геометрические и физико-химические характеристики независимо от рабочего напряжения.

Поставленная задача решается описываемым способом получения материала, включающим смешение на первом этапе графита, полиуретанового каучука, технического углерода, хлорпарафина, трехокиси сурьмы и части растворителя до однородной массы и введение в смесь на втором этапе оставшейся части растворителя и отверждающих веществ - фенолформальдегидной смолы и перекиси дикумила, формование смеси путем нанесения на подложку при 80-100^oC и отверждение при 145-155^oC в течение 10-15 мин.

Предпочтительно, при реализации способа, в качестве растворителя использовать этиловый эфир уксусной кислоты.

При осуществлении изобретения были использованы серийно выпускаемые вещества, по техническим условиям, приведенным в таблице 1.

Примеры реализации способа
Пример 1. Токопроводящий полимерный материал по изобретению получают следующим образом. В шаровую мельницу загружают последовательно 100 мас. ч. полиуретанового каучука, 100 мас. ч. графита, 35 мас. ч. углерода технического элементного, 15 мас. ч. хлорпарафина, 30 мас. ч. трехокиси сурьмы, 80-100 мас. ч. этилового эфира уксусной кислоты. Компоненты перемешивают механической мешалкой в течение 15-20 ч до получения однородной массы. По окончании перемешивания смесь выгружают из шаровой мельницы в реактор, снабженный мешалкой. Затем в реактор добавляют 20 мас. ч. этилового эфира уксусной кислоты, 50 мас. ч. мелко измельченной фенолформальдегидной смолы и 0,3 мас. ч. перекиси дикумила. Перемешивают в реакторе 30-40 мин до полного растворения фенолформальдегидной смолы. Полученный токопроводящий полимерный материал наносят методом полива на движущуюся полимерную подложку типа лавсан при температуре 80-100^oC и отверждают в процессе изготовления изделия в течение 10-15 мин при температуре 150±5^oC.

Примеры на другие конкретные составы приведены в таблице 1, а некоторые эксплуатационные характеристики токопроводящих материалов, полученных из различных составов, в том числе из составов, приведенных в качестве сравнительных, приведены в таблице 2.

Материал, полученный предлагаемым способом, характеризуется стабильностью геометрических размеров, а также постоянством химического состава при изменениях электрического напряжения в диапазоне от 12 до 220 В.

Изобретение предназначено для материаловедения и может быть использовано при получении катализаторов, сорбентов, пленочных нагревателей. В шаровую мельницу загружают, мас. ч.: полиуретановый каучук - 100, графит - 100; углерод технический - 35; хлорпарафин - 15; трехокись сурьмы - 30; этиловый эфир уксусной кислоты - 80-100. Перемешивают до получения однородной массы. Помещают в реактор с мешалкой. Добавляют, мас.ч.: этиловый эфир уксусной кислоты - 20; мелко измельченную фенолформальдегидную смолу - 50; перекись дикумила - 0,3. Перемешивают до полного растворения смолы. Полученный материал наносят на полимерную подложку при 80-100°С, отверждают при 145-155°С 10-15 мин. Материал обладает эксплуатационной надежностью, температурной стабильностью на электронагреваемой поверхности, сохраняет основные геометрические и физико-химические характеристики независимо от рабочего напряжения, 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ получения углеродсодержащего композиционного материала, обладающего электропроводностью, включающий смешение графита, полимерного связующего, отверждающих веществ и растворителя, формование смеси путем нанесения ее на подложку и отверждение при повышенной температуре, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего используют полиуретановый каучук, в качестве отверждающих веществ - фенолформальдегидную смолу и перекись дикумила, на смешение дополнительно подают технический углерод, хлорпарафин и трехокись сурьмы, при этом смешение ведут в два этапа, вначале смешивают до получения однородной массы графит, технический углерод, полиуретановый каучук, хлорпарафин, трехокись сурьмы и часть растворителя, а затем на смешение подают оставшуюся часть растворителя и отверждающие вещества, нанесение смеси на подложку осуществляют при 80 - 100^oC, а отверждение ведут при 145 - 155^oC в течение 10 - 15 мин. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве растворителя используют этиловый эфир уксусной кислоты.