СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНОЙ ПРЕСС-КОМПОЗИЦИИ Российский патент 2012 года по МПК C08G8/18 D06M13/12 D06M11/74 C08J5/22 C08J5/04 

Изобретение относится к способам получения композиционных материалов на основе химических волокон и ионообменных смол и может быть использовано для получения полимерных композиционных материалов с ионообменными свойствами.

Известен способ получения полимерных композиционных материалов, заключающийся в поликонденсации фенола и формальдегида в присутствии щелочного катализатора на поверхности и в структуре химических волокон. Поликонденсацию при этом проводят из жидкой фазы при повышенной температуре с дальнейшей термообработкой, дополиконденсацией и прессованием при повышенном давлении и температуре [Авт.свид. 1616930 СССР, МПК 5 C08G 8/28, C08L 61/10. Способ получения полимерной пресс-композиции / С.Е.Артеменко, М.М. Кардаш, Т.П.Титова, В.Н.Студенцов; Саратовский политехнический институт. - №4286818; Заяв. 20.07.1987; Опубл. 30.12.1990].

Основным недостатком этого способа является то, что полученные материалы имеют высокое электрическое сопротивление и не обладают ионообменными свойствами.

Наиболее близким к изобретению является способ получения полимерного композиционного материала, включающий нанесение катионообменной смолы (пропиточный состав, состоящий из смеси мономеров) на волокнистый наполнитель и прессование при повышенной температуре, отличающийся тем, что нанесение смолы осуществляют в процессе ее синтеза на поверхности и в структуре волокна из раствора мономеров в течение 30 мин при соотношении волокнистого наполнителя к раствору мономеров 1:15, а прессование проводят при давлении 0,1 МПА [Патент - 2128195 РФ, МПК 6 C08J 5/04. Способ получения полимерной пресс-композиции / С.Е.Артеменко, М.М. Кардаш, О.Е.Жуйкова, Саратовский государственный технический университет (Технологический институт). - №95118370/04; Заяв. 24.10.1995; Опубл. 27.03.1999.]

Основным недостатком является то, что полученные материалы имеют высокое электрическое сопротивление и обладают невысокой обменной емкостью.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, являются повышение обменной емкости получаемого пресс-материала с ионообменными свойствами и понижение электрического сопротивления.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе получения полимерного композиционного материала, включающем пропитку смесью мономеров - парафенолосульфокислота с формалином, полиакрилонитрильного (ПАН) волокна, синтез смолы на поверхности и в структуре ПАН волокна в течение 30 мин и прессование при давлении 0,1 МПа, предварительно вводят в смесь мономеров дисперсный графит при следующем соотношении компонентов 1:15:0,5÷1,5 (ПАН волокно: смесь мономеров: дисперсный графит).

Способ осуществляется следующим образом:

1. Смешение мономеров и катализатора при непрерывном перемешивании и охлаждении.

2. Добавление в полученную смесь мономеров дисперсного графита.

3. Пропитка полученным составом ПАН волокна.

4. Синтез проводят при 45°С в течение 30 мин.

5. Сушку проводят при 60°С в течение 30 мин.

6. Отверждение проводят при 100° и давлении 0,1 МПа в течение 24 ч.

Пример 1:

а) Приготовление смеси мономеров проводят смешением парафенолосульфокислоты с формалином при непрерывном перемешивании и охлаждении.

б) Введение в смесь мономеров 0,5 частей дисперсного графита;

в) Пропитку 1-ой части ПАН волокна 15 частями смеси мономеров с введенным 0,5 части дисперсного графита;

г) Синтез смолы на поверхности и в структуре ПАН волокна проводят в термокамере при 45° в течение 30 мин;

д) Сушку проводят при 60° в течение 30 мин;

е) Отверждение проводят при 100° и давлении 0,1 МПа в течение 24 ч.

Пример 2:

Процесс проводится в условиях примера 1. Соотношение компонентов ПАН волокно: смесь мономеров: дисперсный графит 1:15:1.

Пример 3:

Процесс проводится в условиях примера 1. Соотношение компонентов ПАН волокно: смесь мономеров: дисперсный графит 1:15:1,5.

Введение менее 0,5 частей дисперсного графита не оказывает значительного влияния на свойства материала, а введение более 1,5 частей ухудшает обменную емкость.

Свойства полученных материалов приведены в табл.1 «Свойства пресс-материалов».

Основные преимущества предлагаемого способа

1. Полученный полимерный композиционный материал характеризуется высокими ионообменными свойствами, низким электрическим сопротивлением.

2. Достигается химическое взаимодействие полимерной матрицы с армирующим наполнителем и дисперсным графитом, вследствие чего формируется более термостойкая монолитная структура. Табл.2.

3. Достигается необходимый уровень электрохимических показателей полимерных ионообменных мембран, применяемых в электродиализаторах.

Таблица 1 Способ получения полимерного пресс-материала Эксплуатационные характеристики Прототип Примеры 1 2 3 Обменная емкость, мг·экв/г 2,3 2,5 2,8 2,4 Удельное поверхностное сопротивление, Ом 6,0·10⁶ 6,0·10⁶ 5·10⁵ 3·10⁵ Удельное объемное сопротивление, Ом·м 12,1·10⁵ 8,5·10⁵ 8,1·10⁵ 6,6·10⁵

Таблица 2 Способ получения полимерного пресс-материала Материал Тепловой эффект Синтез Отверждение ΣΔH Дж/г ΔН, Дж/г ΔН, Дж/г Прототип 1490 590 2080 Пример 1 1810 1150 2960 Пример 2 5810 1790 7600 Пример 3 7810 2390 10200

Изобретение относится к способам получения композиционных материалов на основе химических волокон и ионообменных смол. Полиакрилонитрильное волокно пропитывают смесью, содержащей мономеры - парафенолосульфокислоты с формалином и дисперсный графит. Затем синтезируют смолу на поверхности и в структуре полиакрилонитрильного волокна в течение 30 мин и прессуют при давлении 0,1 МПа. Соотношение компонентов, масс.ч; Полиакрилонитрильное волокно: смесь мономеров: дисперсный графит 1:15:0,5÷1,5. Изобретение позволяет получить полимерный пресс-материал с ионообменными свойствами и пониженным электрическим сопротивлением. 2 табл., 3 пр.

Способ получения полимерного пресс-материала, включающий пропитку полиакрилонитрильного волокна смесью мономеров - парафенолосульфокислоты с формалином, синтез смолы на поверхности и в структуре полиакрилонитрильного волокна в течение 30 мин и прессование при давлении 0,1 МПа, отличающийся тем, что предварительно вводят в смесь мономеров дисперсный графит при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: полиакрилонитрильное волокно:смесь мономеров:дисперсный графит 1:15:0,5÷1,5.