Способ обработки наполнителя для получения композиционного материала

 

Использование: получение композиционных материалов Сущность изобретения неорганический наполнитель нагревают до 70-90°С обрабатывают модифицирующим а1ентом и сушат при 100-200°С В качестве модифицирующего агента используют суспензию графита концентрации 7-25 г/л Суспензию графита получают обработкой графита ультразвуковым полем в жидкой среде в присутствии 22± 1%-ной перекиси водорода Содержание графита на поверхности обработанного наполнителя 0 003- О 030 г/м 1 табл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф- 1 4 ф

О (,л)

0 (21) 4697879/05 (22) 31.05.89 (46) 15.06.92. Бюл. 1"ч. 22 (71) Институт химической физики им.

Н.Н.Семенова (72) П.М. Недорезова, Н.В. Бокарева. Л.А. Набиева, В,И.Цветкова. В.М.Мальцев.

Ф.С,Дьячковский и Н.С.Ениколопов (53) 678.742.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1240761, кл. С 08 F 292/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР и 1004407, кл. С 08 F 292/00. 1983.

Изобретение относится к способам обработки наполнителей с целью улучшения их наполняющих свойств и может быть использовано в химической промышленности при производстве композиционных полимерных материалов, а получаемые материалы могут применяться в машиностроении. автомобилестроении, радиотехнике и других отраслях народного хозяйства.

Известен способ обработки наполнителя, заключающийся в том. что сухие частицы наполнителя (силикаты) приводят в контакт с органическим мономером, сомономером или форполимером и осуществляют реакцию полимеризации на поверхности наполнителя в присутствии водорода, Получают модифицированный силикатный наполнитель для различных полимеров, каучуков и пластмасс, Недостатком известного способа является невозможность использования

„„5U„„1740391 А1 (s»s С 09 С 3/06//С 08 F 292/00 (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ НАПОЛНИТЕЛЯ

ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО

МАТЕ РИАЛА (57) Использование; получение композиционных материалов. Сущность изобретения: неорганический наполнитель нагревают до

70 — 90 С, обраба1ывают модифицирующим агентом и сушат при 100 — 200 С, В качестве модифицирующего агента используют суспензию графита концентрации 7-25 г/л.

Суспензию графита получают обработкой графита ультразвуковым полем в жидкой среде в присутствии 22+ 1%-ной перекиси водорода. Содержание графита на поверхности об2оаботанного наполнителя 0.0030.030 гlм . 1 табл. полученного модифицированного наполнителя в методе полимеризационного наполнения путем полимеризации олефинов на поверхности наполнителя в присутствии закрепленного катализатора Циглера-Натта.

Наиболее близким к заявленному является способ обработки наполнителя, заключающийся в том. что наполнитель. содержащий конституционную воду (каолин. гипс. нитрокальцит. древесная мука. хлопок и др.). приводят в контакт с диэтилюминийхлоридом (для удаления воды). Модифицированный таким образом наполнитель используют для пол чения композиционного материала полимеризацией олефина на поверхности наполнителя в присутствии катализатора Циглера-Натта.

Известный способ позволяет улучшить свойства наполнителя: повышается выход ком пози ц ион ного материала. увел ичивает3

1740391 ся производительность процесса. На модифицирование наполнителя по известному способу не позволяет улучшать механические и электрофизические характеристики композиционного материала.

Целью изобретения является улучшение механических и электрофизических характеристик композиционного материала путем создания сплошного графитового покрытия на частицах наполнителя.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом обработки наполнителя для получения композиционного материала, включающим контакт наполнителя с модифицирующим веществом. в котором неорганический наполнитель нагревают до

70 — 90 С и смешивают с суспензией графита концентрации 7-25 г/л, полученной обработкой графита ультразвуковым полем в жидкой среде в присутствии 22 -1%-ной перекиси водорода, до содержания графита на поверхности наполнителя 0.003 — 0.03 г/м и г затем сушат при 100 — 200 С.

Для создания сплошного прочного покрытия частиц наполнителя графитом (капсулирование графитом) используют стабильную суспензию графита в жидкой среде, полученную по известному методу. где исследовано влияние акустических колебаний на структуру и свойства твердой поверхности на примере ультразвукового диспергирования термически обеззоленного графита в воде, водных растворах перекиси водорода и хлорида трехвалентного железа.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Приготовление суспензии графита: механически измельченный графит подвергают ультразвуковому диспергированию в жидкой среде пои интенсивности ультразвука 1-3 Вт/см в присутствии 23%-ного водного раствора перекиси водорода. Получают суспензию графита с выходом графита 20 — 25 мас.% и с содержанием кислородсодержащих групп в графите 4 — 25 мас.%.

Устойчивая суспензия образуется при концетрации графита 7-25 г/л. такая суспензия сохраняет устойчивость в течение 2 лет и более. Наполнитель (мел. тальк, каолин, окислы железа, сегнетокерамика и др.) нагревают в сушильном шкафу при 70 — 90 С и, не остужая, пропитывают при перемешивании суспензией графита и сушат при 100—

200 С в сушильном шкафу.

Получают модифицированный наполнитель, все частицы которого имеют сплошное покрытие графитом. В зависимости от количества взятой для обработки суспензии софита сушат в сушильном шкафу при 200 С.

Содержание графита на поверхности наполнителя 0,0036 г/м (3 мас.%).

Пример 2, 40 г каолина (уд. пов. Зуд

45 = 12,2 м /г) сушат в сушильном шкафу при г

90 С и, не остужая. заливают при перемешивании 166 мл суспензии графита, полученной аналогично примеру 1 (содержание графита в суспензии 12 г/л). Полученную

50 смесь сушат в сушильном шкафу при 100 С.

Содержание графита на поверхности каолина 0.004 г/м (5 мас.%), Пример 3. 40 г талька (уд. поверхность

Зуд, = 1,7 м /г) сушаг в сушильном шкафу г

55 при 70 С и, не остужая. заливают при перемешивании 75 мл суспензии графита, полученной аналогично примеру 1 (содержание графита в суспензии 25 г/л).

Полученную смесь сушат в сушильном шкаф при 200 С. Содержание графита на

40 отношение графит:наполнитель колеблется от 0,003 до 0,03 г графита на 1 мг поверхности наполнителя (что соответствует 0,45 — 5,0 мас.%). Меньшая величина покрытия приведет к неполному покрытию поверхности частиц наполнителя графитом, большая величина покрытия приведет к отслаиванию графита. И то и другое ухудшает эксплуатационные свойства этих наполнителей.

Полученный наполнитель можно использовать в производстве композиционных материалов методом полимеризационного наполнения по известному способу, в котором в качестве подложки для закрепления катализатора Циглера-Натта используют чешуйчатый графит, при соотношении

Ai:Tl, равном 20,5 — 33 (см. таблицу). Молярное отношение Al:Tl в известном способе составляет 10 — 22.

Изобретение иллюстрируется примерами получения модифицированного наполнителя (1 — 5) и получения композиционных материалов с использованием полученных наполнителей (6 — 11).

Пример 1. 1 кг термически обеззоленного графита измельчают в вибромельнице до величины удельной поверхности 300-320 м /г. В стальную ванну заливают 1 л 23%г ного водного раствора перекиси водорода. засыпают 50 r полученного порошка графита и смесь подвергают действию ультразвука частотой 17 кГц и средней удельной акустической мощностью 3 Вт/см в течение 30 мин.

Сливают жидкую фазу. Из суспензии с содержанием графита 12 г/л отбирают 100 мл и заливают при перемешивании 40 г мела с удельной поверхностью 2.2 м /r, нагретого до 70 С в сушильном шкафу. Порошок наполнителя, пропитанный суспензией гра1740391

Характеристики процесса и полученного композиционного материала приведены в таблице.

5 Формула изобретения

Опмт Напалм»тель (по прннеру, по которону его обрабат»вали) Кол-во н*полннтепл

С Гдаом" том, r

Кол-ео грармта, г

Г809з наполн. Т1

Вренл оп»та, ннн

2101

ГраФ»т

В»ход

ППр, г

В»ход кг Пду гТ1 м

2 нз.

Фр с,, р, ДПа Он. Гн

ГР.

2 ат.ар. нап. вес.

0,8

6 Пел (1)

7 Каолнн (2)

8 Тальк (3)

9 Феррит (4) 0,24 3

0.25 5

0,36 4.5

140

l 0,5

13,9

10,4

22

10,8

0,6

6,8.

7,4

93

94

96

27

31

34

89 гз

1,6

1,6

4 г,7

2,5

24

22 1,1-10

25 5 )00

20

42 0,25 0,6

0,5

10 Оегметомеранм ма (5) 13 0,068 Оь45 зз

22 3,2:10

22 3,2 10

22 92 82 04

11 Г гнетокеоанмка (5) 0,144 0,45

20,5 80 16

О;8 90

82 0,4

5.5

П р н í е и а н н е. Пр»нер» 6ь8,9,10 - пол»мер»зев»л прап»лена в среде мндкого ноно ара прм давленнн 42 атм. пр ьр 7 " погм ернзьцмя пропмгеа в газовой Фазе прн давлении 7 атн прннер 1 — полннермзацнл прогъ,лена в среде н-гептана прм давленмм 7 атн

50

Составитель П,Недорезова

Редактор М,Самерханова Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Заказ 2049 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 поверхности наполнителя 0,026 г/м (4,5

MBC.%).

Пример 4. 90 г феррита марки ФЛ4—

1(Зуд. =0,2 м /г), высушенного при 70 С, не остужая, заливают 80 мл суспензии графита, полученной аналогично примеру 1, с концентрацией графита 7 г/л. Полученную смесь сушат при 200 С, Содержание графита на поверхности наполнителя 0,03 г/м

2 (0,6 мас.%).

Пример 5. 40 r сегнетокерамики марки

ЦТС (Sva- = 1,5 м /г) сушат при 70 С и, не остужая, заливают при перемешивании 15 мл суспензии графита, полученной аналогично примеру 1, с концентрацией графита

12 г/л и сушат при 100 С. Содержание графита 0,003 г/м (0,45 мас.%).

Пример ы 6 — 11 (получение композиционного материала).

Полученный по предлагаемому способу наполнитель засыпают в полимеразационный редактор и термовакуумируют, затем подают (C2Hs)2AICI, TICI4 и пропилен при 70 С.

Способ обработки наполнителя для получения композиционного материала путем контактирования неорганического напол10 нителя с модифицирующим агентом, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения механических и злектрофизических характеристик.материала, в качестве модифицирующего агента используют суспензию

15 графита концентрации 7 — 25 г/л. полученную обработкой графита ультразвуковым полем в жидкой среде в присутствии 22»1%-ой перекиси содорода, осуществляют нагрев неорганического наполнителя до 7020 90 С, контактирование его с суспензией графита до содержания графита на поверхности наполнителя 0,003 — 0,030 г/м и сушку

2 полученного продукта при 100 — 200 С.