Способ получения композиционного материала Советский патент 1992 года по МПК C08F292/00 C08F110/06 

сл

с

Использование изобретения: получение диамагнитных композиционных материалов. Сущность изобретения: в полимериза- ционном реакторе обрабатывают жидким пропиленом при температуре окружающей среды наполнитель формулы ШааСизО, удаляют пропилен перемораживанием, полностью заполняют реактор новой порцией пропилена и осуществляют полимеризацию пропилена з массе в присутствии каталитической системы, состоящей из тетрахлорида титана и триэтилалюминия, при молярном соотношении компонентов каталитической системы от 1:5 до 1:20 соответственно.

Изобретение относится к полимерной химии, а именно к диамагнитным композиционным полимерным материалам может быть использовано при изготовпении диамагнитных экранов,корпусов и других изделий сложной формы в машиностроении.

В настоящее время наилучшими диамагнитными свойствами обладают высокотемпературные сверхпроводящие материалы, например известный керамический материал (ВагСизО, проявляющий диамагнитные свойства при переходе в сверхпроводящее состояние при температуре 92 К. Однако такой материал обладает плохими физико-механическими свойствами (низкая ударная прочность, пластичность и т.д.). Кроме того, известный керамический материал трудно перерабатывается в изделия сложной формы ll

Наиболее близким к заявляемому решению является способ получения композиционного материала на основе графита и полипропилена. Материал получают полимеризацией пропилена на поверхности наполнителя в массе мономера в присутствии каталитической системы, состоящей из тетрахлорида титана и алюминийорганиче- ского соединения. Графит предварительно прогревают в вакууме при температуре 200°С в течение 1-3 часов.

Наличие графита в композиционном материале 2 обеспечивает его электропроводность. Однако исходные диамагнитные свойства графита в известном композиционном материале 2 не проявляются (см. контрольный пример № 7). Способ получения композиционного материала 2 включает стадию сушки наполнителя в вэкуме в течении 1-3 часов. Известно, что такая об работка высокотемпературной сверхпроводящей керамики Ва2СизО приводит к деградации ее сверхпроводящих свойств и

XI XJ ю

о чэ

как следствие, к потере диамагнитных свойств в композите.

Цель изобретения - придание диамагнитных свойств материалу. Цель достигается тем, что композиционный материал получают путём подготовки наполнителя и последующей полимеризации пропилена на поверхности наполнителя в массе мономера в присутствии тетрахлорида титана и триэтилалюминия, при мольном соотношении компонентов каталитической системы от 1:5 до 1:20 соответственно, в качестве наполнителя используют высокотемпературный сверхпроводящий материал форму- лы IBazCuaO и его подготовку осуществляют обработкой в полимеризаци- онном реакторе жидким мономером при температуре окружающей среды с последующим удалением мономера переморажива- нием и полным заполнением реактора новой порцией мономера.

Предлагаемый способ получения осуществляют следующим образом. В реактор полимеризации загружают порошок ВТСП керамики и обрабатывают его мономером (жидким или газообразным). После чего мономер удаляют, а затем вводят его новую порцию, термостатируют до заданной температуры, подают алюминийорганическое соединение и соединение переходного металла. Полимеризацию проводит в газовой фазе или в массе мономера при температуре 70°С. В резутьтате полимеризации получают порошок, соо тящий из частиц ВТСП материала, покрытых полимерных полимерной оболочкой. Толщину покрытия, т.е. состав материала регулируют количеством катализатора, концентрацией мономера, а также температурой и временем полимеризации. Полученный порошок отмывают от остатков катализатора в спирте и сушат. Для получения образцов порошок прессуют (наг эимер,в виде пленки или таблеток) при давлении 100 атм. и температуре 190°С.

Определение диамагнитных свойств (эффекта Мейснера) полученных материалов осуществляют по известной методике, включающей изменение ЭДС. наведенной в образцах из полученного мйтериала в переменном магнитном поле.

Получение композиционного материала содержааю о частицы высокотемпературного сверхпроводника иным способом (путем механического смешения с полимером) приводи- к неравномерному распределению наполнителя в полимерной матрице при высоком содержании наполнителя и, как следствие этого, к неоднородности по диамагнитным свойствам в материале.

Таким образом, преимущества предлагаемого композиционного материала определяются сочетанием его диамагнитных и улучшенных физико-механических свойств.

Исключение стадии вакуумирования при сушке снижает энергозатраты способа получения композиционного материала и позволяет сохранить диамагнитные свойства керамики в композите.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. Порошок керамики IBa CujOp помещают в токе пропилена в металлический реактор емкостью 200 мл с

мешалкой пропеллерного типа. Реактор заполняют на 1/3 жидким пропиленом и перемешивают 30 грамм порошка керамики в мономере в течении 1-2 мин при комнатной температуре, после чего пропилен удаляют

из реактора перемораживанием в емкость. Затем реактор полностью заполняют новой порцией пропилена. Температуру реактора доводят до 70°С и термостатируют при перемешивании. В реактор подают 0,15 г

(C2Hs)3AI и 0,035 г TiCf4. Полимеризацию проводят при давлении мономера 40 атм, Через 10 мин полимеризацию прекращают. Материал отмывают от остатков катализатора этиловым спиртом, отжимают и сушат.

Полученный продукт представляет собой порошок, в котором частицы керамики покрыты полипропиленом. Выход полипропилена, закрепленного на поверхности керамики составляет 2,94 г, что соответствует следующему соотношению компонентов:

Полипропилен - 8,9% мае., керамика - 91,1 % мае. (толщина полимерного покрытия - С. 12 мкм). Полученный материал прессуют в

таблетку. Диамагнитное выталкивание на переменном магнитном поле находится на уровне 8% в полях до 100 Э.

П р и м е о 2, Процесс ведут в условиях примера 1, с использованием 40 г керамики,

0,19 г (C2Hs)AI и 0,021 г TlCk Время полимеризации 7 мин. Выход полипропилена - 2 г. Концентрация (массовая доля) полипропилена - 4,8%, Толщина полимерной оболочки - 0,07 мкм. Диамагнитное

эыталкивание -11%.

Примерз. Процесс ведут в условиях примера 1 с использованием 20 г керамики, 0.22 г (CaHsbAI и 0,04 гр. Т1СЦ. Время полимеризации 16 мин. Выход полипропилена

- 6,7 г. Концентрация полипропилена - 25% (толщина полимерной оболочки - 0,2 мкм}. Диамагнитное выталкивание - 2%.

П р и м е р 4. Процесс ведут в условиях примера 1 с использованием 30 г керамики.

0,36 г(С2Нб)зА1 и 0,03 г TICk Время полимеризации - 5 мин, Выход полипропилена - 0.64 г. Концентрация полипропилена - 2% (толщина полимерной оболочки - 0,05 мкм). Диамагнитное выталкивание - 19%.

П р и м е р 5. (контрольный). (По известному способу). Керамику подвергают сушке в вакууме при температуре 200°С в течение 1 ч. Затем в токе инертного газа 30 г порошка керамики переносят в реактор (предвари- тельно вакуумированный и продутый инертным газом). После вакуумирования в реактор подают необходимое количество мономера. Устанавливают температуру 70°С. Подают 0.15 г (СаНфА и 0,035 г Т1С14. Полимеризацию ведут при давлении мономера 40 атм. Через 8 минут полимеризацию прекращают. Далее продукт отмывают от остатков катализатора этиловым спиртом, отжимают и сушат. Полученный материал представляет собой порошок, в котором частицы керамики покрыты полипропиленом. Выход полипропилена - 2,94 гр Концентрация полипропилена - 8,9% (толщина полимерной оболочки - 0,15 мкм). Диамагнитного выталкивания нет,

Формула изобретения

Способ получения композиционного

материала путем подготовки наполнителя и последующей полимеризации пропилена на поверхности наполнителя в массе мономера в присутствии каталитической системы.

0 состоящей из тетрахлорида титана и триэти- лалюминия. при молярном соотношении компонентов каталитической системы от 1:5 до 1:20 соответственно, отличающий- с я тем, что, с целью придания материала

5 диамагнитных свойств, в качестве наполнителя используют высокотемпературный сверхпроводящий материал формулы 1Ва2СизО и его подготовку осуществляют обработкой в полимеризационном реакторе

0 жидким мономером при температуре окружающей среды с последующим удалением мономера перемораживанием и полным заполнение о-зактора новой порцией мономера.