Способ получения пористого материала

 

Использование: вибро-, звуко- и теплоизоляционные пористые материалы из ПВХ в судостроении, автомобильной, авиационной и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: однокомпонентный пористый ПВХ материал с ячеистой структурой получают формованием порошкообразного суспензионного или полученного в массе ПВХ под давлением 0,5 - 400 МПа, 20^o - 170^oC до достижения плотности 0,72 - 1,28 г/см³. После этого нагревают в закрытом объеме до 140^o - 150^o, а затем при 190^o - 300^oC в течение 3 - 15 мин - в свободном состоянии. 1 табл.

Изобретение относится к способам получения пористых поливинилхлоридных (ПВХ) материалов, используемых в качестве вибро-, звуко-, акусто-, теплозащитных материалов в автомобиле- и судостроении, авиационной и других отраслях промышленности.

Известно, что легкие пористые ПВХ материалы с улучшенными физико-механическими свойствами, например высокой прочностью, эластичностью, сохраняющейся при низких температурах, чаще всего получают путем создания многокомпонентных систем, включающих ряд целевых добавок вспенивателей, стабилизаторов, пластификаторов и т.п. Однако введение целевых добавок наряду с улучшением одних показателей часто приводит к ухудшению других и вызывает удорожание материала.

Известен способ получения пористого материала общей пористости 48 49% путем формования порошкообразного ПВХ валиком в холодном состоянии, причем на подложку наносят нижний слой из нетермообработанного ПВХ и верхний слой из ПВХ, предварительно термообработанного при 100 150^oC, или нижний и верхний слои из термообработанного ПВХ и промежуточный слой из нетермообработанного ПВХ, с последующим нагреванием при 200^oC в течение 3 мин или при 280^oC в течение 1 мин. [1] Воспроизведение этого способа показало, что получаемый материал имеет корпускулярную пористую структуру, характеризуется кажущейся плотностью 0,72 г/см³, отношением разрушающего напряжения при растяжении к кажущейся плотности 4,3 МПа · см³/г; морозостойкость, оцениваемая по разности модулей упругости при растяжении при 60^oC и 20^oC, равна 700 МПа; эластичность, измеряемая как минимальный диаметр валика, вокруг которого материал изгибается без разрушения, составляет 35 мм.

Ближайшим к предложенному способу по технической сущности является известный способ получения пористого материала общей пористостью 48 49% путем тепловой обработки порошкообразного ПВХ при 125 130^oC, формования порошка в свободном состоянии с помощью валика на движущейся подложке, последующего нагревания в туннельной печи при 180 220^oC, обработки водой и раствором поверхностно-активного вещества [2] Воспроизведение этого способа показало, что получаемый материал имеет корпускулярную пористую структуру, характеризуется кажущейся плотностью 0,70 0,72 г/см³, отношением разрушающего напряжения при растяжении к кажущейся плотности 4,9 7,0 МПа · см³/г, малой морозостойкостью (разность модулей упругости при - 60^oC и 20^oC составляет 700 МПа), эластичностью 30 мм.

Для увеличения прочности материала и эластичности, сохраняющейся при низких температурах, предложен способ получения пористого материала путем формования порошкообразного поливинилхлорида и последующего его нагревания при температуре выше 180^oC, отличающийся от извесных тем, что в качестве поливинилхлорида используют суспензионный и полученный в массе поливинилхлорид, формование осуществляют при давлении 0,5 400 МПа и температуре 20 170^oC до достижения плотности 0,72 1,28 г/см³, затем нагревают в закрытом объеме до 140 150^oC, а последующий нагрев проводят при 190 300^oC в свободном состоянии в течение 3 15 мин.

Техническим результатом изобретения является получение однокомпонентного ПВХ материала с кажущейся плотностью 0,2 1,0 г/см³, отношением разрушающего напряжения при растяжении к кажущейся плотности 8,5 17,5 МПа · см³/г, эластичностью 2 6 мм, высокой морозостойкостью (разность модулей упругости при растяжении при 60^oC и 20^oC составляет 0 300 МПа).

Характеризующие получаемый материал прочность и эластичность, сохраняющаяся при низких температурах, более высокие, чем у известных однокомпонентных пористых ПВХ материалов, связаны с его ячеистой структурой, которая в свою очередь обусловлена способом его получения.

Из уровня техники не вытекает возможность получения однокомпонентного ПВХ материала ячеистой структуры с улучшенной прочностью и эластичностью, сохраняющейся при низких температурах, путем формования порошкообразного ПВХ без добавок под давлением (прессования) и последующего нагревания (спекания) сначала в закрытом объеме, а затем в свободном состоянии.

Осуществление способа при давлении прессования выше 400 МПа или температуре ниже 20^oC экономически нецелесообразно. При давлении прессования ниже 0,5 МПа или температуре прессования выше 170^oC, либо без нагревания в закрытом объеме, либо при температуре нагревания выше 300^oC или времени нагревания более 15 мин не образуется пористый материал, пригодный для использования. При температуре нагревания ниже 190^oC и времени нагревания менее 3 мин образуется материал с высокой кажущейся плотностью (1,22 1,27 г/см³). Осуществление способа при параметрах прессования и нагревания в заявляемых пределах, но при плотности материала после прессования менее 0,72 г/см³ или более 1,28 г/см³ либо не позволяет получить целостный материал, либо приводит к получению материала с высокой кажущейся плотностью.

Пример 1. Порошкообразный суспензионный ПВХ (ГОСТ 14332-78) прессуют при давлении Р_пр 0,5 МПа и температуре Т_пр 80^oC. Таблетированный материал (диаметр 10 мм, высота 6 мм) с плотностью ρ_т= 0,72 г/см³ нагревают в закрытой форме до температуры Т_из 140^oC, а затем в свободном состоянии при температуре печи Т_но 250^oC в течение t_но 6 мин. Получают микропористый ПВХ материал ячеистой структуры, определенной методами оптической и электронной микроскопии. Определяют методом гидростатического взвешивания кажущуюся плотностью ρ_м. Определяют разрушающее напряжение при растяжении по ГОСТ 17370-71 и рассчитывают отношение этого показателя к кажущейся плотности материала ((σ_р/ρ_м).). Оценивают эластичность материала толщиной 0,8 мм по минимальному диаметру валика, при огибании которого при комнатной температуре не происходит разрушение материала. Сохранение эластичности при низких температурах характеризуют разностью модулей упругости при растяжении материала при 60^oC и 20^oC.

Условия получения и свойства материала по этому и последующим примерам приведены в таблице.

Примеры 2 10. Осуществляют аналогично примеру 1, изменяя условия получения материала, причем в примерах 2 7 используют суспензионный ПВХ, а в примерах 8 10 полученный в массе ПВХ (ТУ 6-01-678-86).

Пример 11 (сравнительный, по способу [1]). Суспензионный порошкообразный ПВХ (ГОСТ 14332-78) термообрабатывают при 130^oC в смесителе, охлаждают, просеивают через сито N 04 (размер частиц < 400 мкм) и подают во второй бункер ленточной машины. В первый бункер подают такой же ПВХ без термообработки. Из первого бункера ПВХ поступает на металлическую ленту, на которой установлен гладкий формующий валик. Отформованный слой толщиной 0,4 мм поступает под выходное отверстие второго бункера, откуда ПВХ поступает под профильный валик, отформовывающий второй слой толщиной 0,4 мм и с высотой ребра 0,7 мм, после чего двойной слой поступает в туннельную печь, где при 280^oC в течение 1 мин спекается в микропористый лист корпускулярной структуры. Материал охлаждают, промывают водой, гидрофилизируют раствором сульфанола, сушат и определяют свойства.

Пример 12 (сравнительный, по способу [2]). Суспензионный порошкообразный ПВХ (ГОСТ 14332-78) термообрабатывают при 130^oC и далее ведут обработку аналогично примеру 11, но без создания слоя из ПВХ, не прошедшего термообработку, и спекание осуществляют при 200^oC в течение 2 мин. Получают пористый материал корпускулярной структуры, который охлаждают, промывают, гидрофилизируют, а затем определяют свойства.

Пример 13 (сравнительный). Пористый материал получают аналогично примеру 12, но спекание осуществляют при 200^oC в течение 3 мин, т.е. в пределах условий предложенного способа.

Пример 14 (сравнительный). Пористый материал получают аналогично примеру 12, но используют полученный в массе ПВХ (ТУ 6-01-678-86).

Пример 15 (сравнительный). Пористый материал получают аналогично примеру 12, но до нагревания в свободном виде проводят нагревание в закрытой форме до 140^oC.

Формула изобретения

Способ получения пористого материала путем формования порошкообразного поливинилхлорида и последующего его нагревания при температуре выше 180^oС, отличающийся тем, что в качестве поливинилхлорида используют суспензионный и полученный в массе поливинилхлорид, формование осуществляют при давлении 0,5 400 МПа и температуре 20 170^oС до достижения плотности 0,72 1,28 г/см³, затем нагревают в закрытом объеме до 140 150^oС, а последующий нагрев проводят при 190 300^oС в свободном состоянии в течение 3 15 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 05.11.2001

Номер и год публикации бюллетеня: 15-2003

Извещение опубликовано: 27.05.2003        

---