Способ получения композиционных материалов

 

Использование: в химии полимеров при изготовлении мебельных плит, фурнитуры, мебельных и строительных облицовочных материалов. Сущность изобретения: измельченные отходы деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности смешивают с жидким связующим, добавляют от 5 мас.% окислов металлов переменной валентности, при необходимости - наполнитель и/или краситель, и/или профор. Полученную подвижную массу формируют и воздействуют на нее ускоренными электронами, что сопровождается вспениванием массы и ее отверждением. Получают высокопрочные, кислото- и щелочеустойчивые материалы. 2 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к химии полимеров и может найти применение при изготовлении строительных материалов и материалов для производства мебели.

Известен способ получения композиционных материалов, включающий добавление связующего к целлюлозосодержащей основе и воздействие ионизирующим излучением.

Однако качество композиционных материалов, получаемых данным известным способом, недостаточно высокое.

Техническим результатом, достигаемым при реализации настоящего изобретения, является получение высококачественных композиционных материалов.

Достигается это тем, что в способе получения композиционных материалов, включающем добавление жидкого связующего к целлюлозосодержащей основе и воздействие ионизирующим излучением, отличительной особенностью является то, что воздействие осуществляют на отформованную подвижную массу, приготовленную путем смешивания измельченной основы, жидкого связывающего и окислов металлов переменной валентности. При этом воздействуют ускоренными электронами. При приготовлении подвижной массы в смесь дополнительно можно вводить профоры и/или красители, и/или наполнители.

В отличие от прототипа, предусматривающего пропитку связующим готовых древесно-стружечных плит, способом согласно изобретению предусмотрено использование подвижной целлюлозосодержащей основы (отходы деревообрабатывающей или целлюлозобумажной промышленности), жидкого связующего (мономеры и/или олигомеры) и окисла одного или нескольких металлов переменной валентности (Fe, Cr, Mn, Pb, Cd, Pt, Si). Такую подвижную массу легко залить в форму или пропустить через экструдер и получить изделие переменного профиля.

Работа с подвижной массой, предусмотренная способом согласно изобретению, значительно упрощает процесс и способствует повышению качества целевого продукта, поскольку готовые плиты, применяемые по прототипу, при их пропитке связующим набухают, расползаются.

В отличие от прототипа присутствие в композиционной массе окислов металлов переменной валентности позволило резко снизить дозу радиации, необходимую для отверждения связующего.

Само присутствие каких-либо минеральных примесей, в том числе, окислов металлов, не допускается способом-прототипом, т.к. процесс идет в отсутствии кислорода (соблюдение этого условия также сопряжено с определенными трудностями), а присутствие минералов препятствует полимеризации связующего.

В отличие от прототипа, примесь окислов металлов переменной валентности обеспечивает захватывание кислорода и способствует полимеризации связующего.

В отличие от прототипа, способ согласно изобретению позволяет использовать влажное целлюлозосодержащее сырье, что значительно упрощает технологию.

В процессе воздействия радиацией на отформованную подвижную массу происходит ее вспенивание без принятия каких-либо дополнительных мер. Регулируя этот процесс, можно получать материалы с регулируемой степенью пористости.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение.

Пример 1. К отходам деревообрабатывающего производства (древесный опил, стружка, щепа, кора лиственных и хвойных пород) добавили 10 мас. метилметакрилата, 5 мас. наполнителя (шлак) и 5 мас. окисла марганца. Полученную смесь уложили в форму и воздействовали на нее ускоренными электронами с энергией 4 МэВ при токе 110 мкА/кг. В процессе воздействия радиации происходило вспенивание массы. Получили материал с высокой термостойкостью (до 200^oC), с тепло и электроизоляционными свойствами, с высокими механическими характеристиками, устойчивый к органическим растворителям, кислотам и щелочам. Доза облучения, потребовавшая для отверждения подвижной массы, составила 1 кГр (по прототипу требовалась 8 кГр и соблюдение условия отсутствия кислорода).

Пример 2. По методике примера 1 получили различные высокодекоративные, высокопрочные, кислото- и щелочеустойчивые материалы при использовании в качестве связующего виниловые, акриловые, силоксановые мономеры и/или олигомеры. Дополнительно использовали органические наполнители (полимерные порошкообразные добавки) или минеральные наполнители (шлак, песок), при необходимости в смесь вводили красители, промышленные порофоры. Мономеры и/или олигомеры использовали в количестве 7-25 мас. наполнители до 75 мас. окислы металлов переменной валентности от 5 мас. Вспенивание и отверждение отформованной массы осуществляли воздействием на нее ускоренных электронов с энергией 4-8 МэВ при токе выше 100 мкА/кг.

В процессе воздействия ионизирующим излучением происходит радиационная полимеризация связующего и возникновение химических связей полимера с молекулами веществами наполнителя. В результате образуется жесткая объемно-сшитая структура композиционного материала с анизитропными физико-химическими свойствами. Необходимая пористость целевого материала обеспечивается за счет газообразования (при использовании порофор) и вспенивания массы при воздействии радиации в процессе отверждения.

Полученные материалы имели высокую прочность, теплостойкость до 250^oC, были устойчивые к действию органических растворителей, кислот и щелочей.

Формула изобретения

1. Способ получения композиционных материалов, включающий добавление жидкого связующего к целлюлозосодержащей основе и воздействие ионизирующим излучением, отличающийся тем, что воздействие осуществляют на отформованную подвижную массу, приготовленную путем смешивания измельченной основы, жидкого связующего и окислов металлов переменной валентности.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанное воздействие осуществляют ускоренными электронами.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в подвижную массу дополнительно вводят порофоры, и/или красители, и/или наполнители.