ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОРИСТЫХ УГЛЕРОДНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2006 года по МПК C08L61/10 C08K5/00 C08L61/14 C08K5/17 C08K5/3467 

Описание патента на изобретение RU2270212C1

Изобретение относится к области производства полимерного материала, который может быть использован для изготовления пористых углеродных изделий конструкционного назначения.

Известна полимерная композиция для пористых углеродных изделий на основе расплавленного каменноугольного пека и терморасширенного графита, взятых в количествах соответственно 80-92 и 8-20 мас.%, из которой получают пористые углеродные (обожженные) изделия с кажущейся плотностью 1,2 г/см3 и пределом прочности при сжатии 23-25 МПа, что соответствует удельной прочности при сжатии 19-21 МПа/(г/см3). (Патент РФ №2134656, БИ №23, 20.08.99. Состав и способ изготовления шихты для изготовления углеродного материала. С 01 В 31/02.)

Недостатком известного решения является относительно низкая удельная прочность получаемых пористых углеродных изделий и сложная технология изготовления, требующая применения механической обработки заготовок.

Известна полимерная композиция для пористых углеродных изделий на основе пульвербакелита и наполнителя, в качестве которого применяют искусственный графит в виде порошков узких фракций в количестве 80-85 мас.%. (Г.М.Бутырин. Высокопористые углеродные материалы. М., Химия, 1976. С.103-114). При пористости 27% такие изделия обладают удельной прочностью 24,4 МПа/(г/см3).

Недостатком известной композиции является относительно низкая удельная прочность получаемых пористых углеродных изделий, что ограничивает возможность их применения в условиях повышенных нагрузок.

Наиболее близкой по технической сущности является полимерная композиция для пористых углеродных изделий на основе пульвербакелита, отвержденной феноло-формальдегидной смолы, смазки и металлоорганического комплекса, в качестве которого применяют комплекс ванадия общей формулы VO(С36Н49O5N2), образующийся при извлечении ванадия из сбросных технологических растворов переработки передельных шлаков черной металургии и представляющий собой порошок продукта взаимодействия метаванадата натрия и бисаминофеноло-формальдегидного олигомера при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пульвербакелит36-43,8Отвержденная фенолоформальдегиднаясмола36-43,8Комплекс ванадия10-25Смазка2,4-3,0

Полимерную композицию и изделия из нее готовят известными приемами, принятыми в производстве фенопластов и изделий из них. Пористые углеродные изделия получают путем карбонизации изделий из ПК известным способом. Свойства известной композиции приведены в таблице. (Авторская заявка №2003105192/04 (005411) Полимерная композиция для пористых углеродных изделий. С 01 В 31/02. Решение о выдаче патента от 13.10.2004 г.)

Недостатком известного решения является относительно низкая удельная прочность получаемых пористых углеродных изделий.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение удельной прочности изделий из пористого углерода.

Данный технический результат достигается тем, что полимерная композиция для пористых углеродных изделий содержит пульвербакелит на основе феноло-формальдегидной смолы, отвержденную фенолоформальдегидную смолу, смазку и в качестве металлоорганического комплекса - фенантролиновый комплекс палладия общей формулы PhenPd(OAc)2 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пульвербакелит27,0-27,6Отвержденная фенолоформальдегиднаясмола52,3-66,2Комплекс палладия3,8-17,5Смазка2,4-3,0

Пульвербакелит является стандартным связующим, представляющим собой тонкоизмельченную смесь новолачной фенолоформальдегидной смолы СФ-011 с уротропином, выпускаемым промышленностью по ТУ 6-5-1370-90 «Связующее фенольное порошкообразное».

Отвержденная фенолоформальдегидная смола является стандартным наполнителем, она представляет собой твердый неплавкий порошок пространственно сшитого густосетчатого полимера, который получают путем нагревания резольной смолы или смеси новолачной смолы с отвердителем, например, уротропином или пароформом, и последующим измельчением.

Фенантролиновый комплекс палладия общей формулы PhenPd(OAc)2 представляет собой порошок, в котором палладий находится в стабилизированном лигандной оболочкой наноразмерном состоянии. (B.Milani, E.Alessio, G.Mestroni, A.Sommazzi, F.Garbassi, E.Zangrando, N.Bresciam-Pahor, L.Randaccio. Journal Chemical Society Dalton Transaction, p.1903, 1994). Ниже приведена структурная формула фенантролинового комплекса палладия:

Полимерную композицию и изделия из ПК готовят известными приемами, принятыми в производстве фенопластов и изделий из них.

Пористые углеродные изделия получают путем карбонизации изделий из ПК известным способом.

Применение предлагаемых наполнителей обеспечивает получение равномерно сшитой структуры фенолоформальдегидной смолы во всем объеме прессованных изделий, благодаря чему при карбонизации формируется мелкопористая однородная структура углерода с размером пор 2-5 мкм. Частицы фенантролинового комплекса палладия при этом превращаются в наноразмерные частицы палладия, объемно упрочняющие пористый углерод, что позволяет повысить удельную прочность при сжатии пористого углерода в 1,6-2,1 раза при сохранении пористости на уровне прототипа.

Пример 1. 28,0 г пульвербакелита, 67,6 г отвержденной фенолоформальдегидной смолы, 2,4 г комплекса палладия и 2,0 г стеарата цинка загружают в шаровую мельницу, смешивают 30 мин, смесь вальцуют при 130-140°С, измельчают, просеивают через сито №1. Из полученного пресс-порошка прессуют изделия методом компрессионного прессования при 160°С в течение 10 мин при давлении 10 МПа.

Отпрессованные изделия из ПК нагревают с целью карбонизации. Свойства полученного пористого углерода приведены в таблице.

Примеры 2-7 выполняют, как описано выше, с тем отличием, что составы ПК берут в количествах, указанных в таблице.

Полимерные наполнители в сочетании с пульвербакелитом при термообработке обеспечивают формирование в изделиях структуры неграфитирующегося углерода, что в случае применения при высоких температурах исключает изменение структуры углерода и нежелательное изменение механических и теплофизических свойств изделий.

Конгруэнтная усадка при термообработке изделий из предлагаемой полимерной композиции позволяет формовать изделия сложной конфигурации без механической обработки.

Таким образом, предлагаемая полимерная композиция позволяет получать пористые углеродные изделия с повышенной в 1,6-2,1 раза удельной прочностью при сжатии, обладающие устойчивой структурой при длительной работе в условиях повышенных температур при одинаковом с прототипом уровне пористости.

ТаблицаПоказателиПримерыПрототип12345671. Состав ПК, мас.%- пульвербакелит28,027,627,027,427,427,426,836-43,8- отвержденная феноло-формальдегидная смола67,666,264,362,458,652,351,536-43,8- комплекс ванадия-------10-25- комплекс палладия2,43,85,77,611,417,518,5-- смазка2,02,4*3,02,6**2,62,83,22,4-3,02. Свойства углерода: Плотность, г/см3- кажущаяся0,950,971,091,151,180,990,950,95-1,1- истинная1,81,811,831,841,871,901,921,72-1,75Пористость, %47,246,440,337,537,047,950,536,8-44,8Удельная прочность при сжатии,МПа/(г/см3)36,763,065,069,690,860,750,130-55,5Содержание палладия, мас.%1,11,752,633,515,268,078,53-Примечание: * - смазка - стеариновая кислота, ** - смазка - олеиновая кислота, в остальных примерах смазка - стеарат цинка.

Похожие патенты RU2270212C1

название год авторы номер документа
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОРИСТЫХ УГЛЕРОДНЫХ ИЗДЕЛИЙ 2003
  • Симонов-Емельянов И.Д.
  • Шембель Н.Л.
  • Урбонайте Виктория
  • Букин В.И.
RU2246509C2
Керамическая суспензия для 3D-печати и способ получения сложнопрофильных карбидокремниевых изделий на основе реакционно-связанного карбида кремния с применением 3D-печати 2021
  • Пономарева Дарья Владимировна
  • Тимощук Елена Игоревна
  • Ляпин Ильнур Ибрагимович
  • Васильева Екатерина Владимировна
  • Зейналова Сакина Зульфуевна
RU2781232C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКНИСТО-АРМИРОВАННОГО УГЛЕРОД-КАРБИДОКРЕМНИЕВОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА 2006
  • Кулик Виктор Иванович
  • Нилов Алексей Сергеевич
  • Загашвили Юрий Владимирович
  • Кулик Алексей Викторович
  • Рамм Марк Спиридонович
RU2337083C2
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2010
  • Симонов-Емельянов Игорь Дмитриевич
  • Шембель Нелли Леонидовна
  • Петров Андрей Валерьевич
  • Глебычева Оксана Вячеславовна
RU2428442C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТКРЫТОПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ СТЕКЛОУГЛЕРОДА 2013
  • Чуканин Михаил Геннадьевич
  • Тихонов Виктор Иванович
  • Щучкин Михаил Несторович
  • Вихорева Юлия Васильевна
  • Пищурова Ирина Анатольевна
RU2542077C1
Способ получения изделий сложной формы на основе углеродных синтактных пеноматериалов и установка для осуществления способа 2017
  • Галимов Энгель Рафикович
  • Тукбаев Эрнст Ерусланович
  • Самойлов Владимир Маркович
  • Данилов Егор Анатольевич
  • Бородулин Алексей Сергеевич
  • Орлов Максим Андреевич
  • Клабуков Михаил Александрович
  • Галимова Назиря Яхиевна
RU2665775C1
Способ получения карбонизованного пенопласта 1981
  • Митрофанов Александр Дмитриевич
  • Фанова Любовь Вячеславна
  • Кудрявцева Зоря Андреевна
  • Якунченков Игорь Николаевич
  • Вавилина Наталья Яковлевна
SU1060636A1
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 1993
  • Шембель Н.Л.
  • Симонов-Емельянов И.Д.
  • Кулезнев В.Н.
  • Афонин М.М.
  • Зайцев В.И.
RU2087499C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ УГЛЕРОДКЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 2006
  • Черненко Николай Михайлович
  • Кравецкий Генадий Александрович
  • Итин Борис Юдович
  • Спиридонов Николай Васильевич
RU2345972C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ГЕЛЯ НА ОСНОВЕ ФЕНОЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ ПЕНЫ 2014
  • Пименов Владимир Григорьевич
  • Шевелева Елена Евгеньевна
  • Сахаров Алексей Михайлович
  • Пикулин Игорь Валентинович
  • Репин Павел Борисович
  • Селемир Виктор Дмитриевич
RU2565209C1

Реферат патента 2006 года ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОРИСТЫХ УГЛЕРОДНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к области производства полимерного материала, который может быть использован для изготовления пористых углеродных изделий конструкционного назначения, при этом в качестве наполнителя композиция содержит отвержденную фенолоформальдегидную смолу и фенантролиновый комплекс палладия общей формулы PhenPd(OAc)2, и дополнительно содержит смазку при следующем соотношении компонентов, мас.%: пульвербакелит на основе фенолоформальдегидной смолы 27,0-27,6, отвержденная фенолоформальдегидная смола 52,3-66,2, комплекс палладия 3,8-17,5, смазка 2,4-3,0. Технический результат - повышение удельной прочности при сжатии изделий из пористого углерода. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 270 212 C1

Полимерная композиция для пористых углеродных изделий, содержащая пульвербакелит на основе феноло-формальдегидной смолы, отвержденную феноло-формальдегидную смолу, смазку и металлоорганический комплекс, отличающаяся тем, что в качестве металлоорганического комплекса композиция содержит фенантролиновый комплекс палладия общей формулы PhenPd(OAc)2 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пульвербакелит27,0-27,6Отвержденная феноло-формальдегидная смола 52,3-66,2Комплекс палладия3,8-17,5Смазка2,4-3,0

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2270212C1

HORIUCHI, SCHINT ET AL, NANOSCALE ASSEMBLY OF METAL CLUSTER IN BLOCK COPOLYMER FILMS WITH VAPOR OF A METAL-ACETYLACETONATO COMPLEX LISING A DRY PROCESS
ADVANCED MATERIALS, 2000, 12 (20), pp.1507-1511
RU 2003105192 A, 21.02.2003
US 6197720 A1, 06.03.2001
Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов 1921
  • Ланговой С.П.
  • Рейзнек А.Р.
SU7A1

RU 2 270 212 C1

Авторы

Симонов-Емельянов Игорь Дмитриевич

Шембель Нелли Леонидовна

Стромнова Татьяна Алексеевна

Люмпанова Алена Юрьевна

Даты

2006-02-20Публикация

2004-12-01Подача