Композиционный материал

 

Использование: промышленность пластмасс, для облицовки горнообогатительного, горнодобывающего и др. оборудования. Сущность изобретения: материал получают в 2 стадии. Сначала формуют наполненный сверхвысокомолекуляный полиэтилен. В качестве наполнителя берут мел, каолин или туф, дисперсностью не более 50 мкм. Соотношение последнего к полиэтилену 0,1-0,5:1 по массе. Выдерживают под давлением при 20^oС х 5 мин. Второй слой изготавливают из сырой резины на основе НК, СКИ, СКМС-30, СКД при давлении 7,5 МПа/см² х 140-180^oС х 30 мин. Охлаждают при комнатной температуре в пресс-форме. Получают пластины заданной толщины. Характеристика материала: прочность связи резины с термопластичным полимером СВМПЭ 101-114 н/см². 2 табл.

Изобретение относится к промышленности пластмасс и касается состава двухслойного композиционного материала, который может быть использован в качестве облицовки горнообогатительного, горнодобывающего и другого оборудования.

Известен двухслойный композиционный материал, включающий слой вулканизированного бутадиенстирольного каучука, обработанного гипохлоритом натрия, и полиолефин (1). Недостатком известного решения является сравнительно низкая адгезия между слоями резины и термопластичного материала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному решению является композиционный материал, включающий слой вулканизированного бутадиенстирольного каучука, обработанного трихлоризоциановой кислотой, слой термопластичного материала - поливинилхлорида (2). Недостатком известного решения является сравнительно низкая адгезия между резиной и полимерным слоем. Технический результат, на решение которого направлено настоящее изобретение, состоит в повышении адгезии между резиной и термопластичным материалом. Поставленная задача, заключающаяся в способе по изобретению, достигается тем, что композиционный материал выполнен из слоя термопластичного полимера наполненного дисперсными минеральными наполнителями сверхвысокомолекулярный полиэтилен в массовом отношении к наполнителю 1: 0,1-0,5 и дисперсностью наполнителя до 50 мкм, и слоя резины на основе каучука, выбранного из группы, включающей каучук (НК), синтетический изопреновый каучук, синтетический бутадиен-метилстирольный каучук (СКМС-30), синтетический бутадиеновый каучук (СКД). Наполненный сверхвысокомолекулярный полиэтилен получают по известной методике (3). В качестве минерального наполнителя используют мел, каолин или туф. Композиционный материал по изобретению получают в две стадии: холодное формование наполненного сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) с последующим спеканием с резиновой подложкой.

Холодное формование наполненного сверхвысокомолекулярного полиэтилена осуществляется следующим образом: рассчитанное количество порошка композиционного материала, в зависимости от толщины слоя, засыпают в пресс-форму и выдерживают под давлением 10-50 МПа при 20^oC в течение 5 мин. Последующее спекание полученной холодной заготовки с резиной осуществляют в пресс-форме под давлением 7,5 МПа при температуре 140-180^oC в течение 30 мин. Полученный двухслойный композиционный материал охлаждают в пресс-форме до комнатной температуры, при этом получают пластины заданной толщины и размеров. Толщина каждого слоя может быть 0,5-20 мм, предпочтительно 3-8 мм, хотя возможна любая необходимая толщина.

Как показали исследования, свойства составного материала: износостойкость, эластичность, ударная вязкость, прочность и адгезия между слоями зависят от технологических параметров изготовления резинопласта, от выбора типа сырой резиновой смеси и от структурных параметров полимера.

С одной стороны, для получения износостойкого материала технологический режим прессования должен быть таким, чтобы сформировать надмолекулярную оптимальную структуру наполненного СВМПЭ, вязко-текучие свойства которого проявляются только при повышенных температурах (не ниже 160-180^oC) и высоких сдвиговых усилиях. С другой стороны при температуре выше 160^oC идет разложение резины, что может оказать влияние на прочностные показатели составного композиционного материала. На адгезию между слоями в композиционном материале влияет тип сырой резиновой смеси. При использовании сырых резиновых смесей на основе синтетических бутадиенового и бутадиен-метилстирольного каучуков, а также натурального каучука разрыв идет по резиновому слою, т.е. адгезия высокая.

Изобретение иллюстрируют примеры, представленные в табл. 1.

Как следует из данных, представленных в табл. 1, использование изобретения позволяет получать двухслойные композиционные материалы с адгезией между слоем резины и термопластом значительно выше в сравнении с прототипом.

Для получения композиционного материала более предпочтительным является наполненный СВМПЭ по изобретению, чем чистый материал, что видно из данных табл. 2. Наполненный СВМПЭ значительно превосходит СВМПЭ по модулю упругости, коэффициенту термического линейного расширения, стойкости к износу, твердости по вдавливанию шарика.

Применение этих материалов позволяет защитить металл от налипания, намерзания, коррозии и преждевременного износа при контакте с различными сыпучими, абразивными и агрессивными материалами. Листовые материалы - наполненный СВМПЭ-резина прошли успешные испытания на ряде предприятий угольной промышленности, цветной и черной металлургии, в содовом производстве. Так в угольной промышленности облицовка течек бункеров композиционным материалом дает значительный положительный эффект: резко сокращается простой оборудования, сокращается доля ручного труда, износ полимерного слоя: 1-2 мм на 1 млн.м³ пропущенной породы.

Формула изобретения

Композиционный материал, выполненный из слоя резины и слоя термопластичного полимера, отличающийся тем, что один слой выполнен из наполненного дисперсным минеральным наполнителем сверхвысокомолекулярного полиэтилена при массовом отношении полиэтилена к наполнителю 1 0,1 0,5 и дисперсности наполнителя не более 50 мкм, а другой слой выполнен из резины на основе каучука, выбранного из группы, включающей натуральный каучук, синтетические бутадиенметилстирольный каучук, бутадиеновый и изопреновый каучук.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2