Полимерная композиция

 

Изобретение относится к составу полимерного композиционного материала, предназначенного для защиты от нейтронных излучений при эксплуатации атомных энергетических установок. Композиция содержит полипропилен, нитрид бора и дополнительно графит искусственный. Сочетание компонентов композиции в определенном соотношении позволяет улучшить структуру композиционного материала с получением изделия без внутренних раковин, с пределом прочности на разрыв не менее 250 кг/см². 1 табл.

Изобретение относится к составу полимерного композиционного материала, предназначенного для защиты от нейтронных излучений при эксплуатации атомных энергетических установок.

Известны полимерные композиции на основе аморфного бора и полиборида магния следующих составов, мас.%:

1. Аморфный бор 7-11

Полипропилен 89-93

2. Полиборид магния 9-13

Полипропилен 87-91

(Технические условия ЖОТУ 19, Комбинат ФГУП “Электрохимприбор”, г.Лесной, Свердловской области, 1993)

Недостатком является трудность мехобработки деталей сложной конфигурации, изготовленных из указанных композиций.

Известна полимерная композиция следующего состава, мас.%:

Нитрид бора 17-20

Полипропилен 80-83

(Технические условия ЖОТУ 24, Комбинат ФГУП “Электрохимприбор”, г.Лесной, Свердловской области, 1994 г.

Детали сложной конфигурации, изготовленные из этой композиции, легко поддаются мехобработке.

Недостатком этой композиции является наличие внутренних усадочных раковин, обнаруживаемых рентгенографированием, особенно при изготовлении толстостенных деталей (с толщиной стенки не менее 40 мм).

Указанная композиция выбрана в качестве прототипа.

Основной задачей предлагаемого изобретения является разработка композиции на основе нитрида бора и полипропилена, которая позволила бы изготавливать изделия сложной конфигурации без внутренних усадочных раковин, при этом предел прочности на разрыв должен быть не менее 250 кг/см².

Указанная цель достигается тем, что композиция, состоящая из нитрида бора (элементный состав: BN) и полипропилена (элементный состав: СН), дополнительно содержит искусственный графит (С) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Нитрид бора 17-20

Графит искусственный 12-18

Полипропилен 62-71

Одним из способов ликвидации усадочных раковин является введение в массу композиции мелкодисперсных порошковых наполнителей. Наполнители используются для уменьшения усадки, а от выбора природы наполнителя в значительной степени зависят также технологические свойства пластмасс и возможные способы переработки их в изделия ("Энциклопедия полимеров" том II, - М.: Советская энциклопедия, 1974 г., с.344).

В качестве решения проблемы ликвидации образования усадочных раковин можно было использовать увеличение доли нитрида бора в составе композиции, однако в конструкторской документации оговорено его конкретное содержание (17-20 мас.%).

В качестве наполнителей целесообразно использовать порошковые графиты.

Графиты бывают естественные (природные) и искусственные, получаемые высокотемпературной обработкой угольных и нефтяных пеков.

Естественные графиты имеют чешуйчатое, пластинчатое строение, обладают низкой прочностью при сжатии (210-250 кг/см²), высокой зольностью (до 25%).

Искусственные графиты имеют более шероховатую структуру, обладают большей прочностью при сжатии (600-1000 кг/см²) и низкой зольностью (до 0,1%)

1. Чалых Е.В. Технология и оборудование электродных и электроугольных предприятий. М.: Металлургия, 1972 г., с.62, 63.

2. "Энциклопедия полимеров", т. 1, М.: Советская энциклопедия, 1974, с.647).

Исходя из вышеизложенного, для разработки композиции по предлагаемому изобретению был выбран графит искусственный.

Введение графита (С) в массу не нарушает элементный состав композиции (CHBN), что важно для сохранения функции нейтронной защиты.

Ниже приводятся примеры, иллюстрирующие предлагаемое изобретение.

Данные сведены в таблицу. Примеры 1-12 Композицию на основе нитрида бора, искусственного графита и полипропилена смешивают в барабанном смесителе в течение 3-4 ч, затем композицию экструдируют на червячном прессе при температуре 190-210°С и загружают в пресс-форму.

Изделия прессуют при удельном давлении 500-700 кг/см² и охлаждают до комнатной температуры.

Примеры 13 и 14 контрольные, согласно прототипу.

Анализ примеров 1-12 в сопоставлении с примерами 13-14 показывает, что новый состав по предлагаемому изобретению позволяет изготавливать изделия без внутренних раковин с получением предела прочности на разрыв не менее 250 кг/см².

При содержании графита более 18 мас.% наблюдается снижение предела прочности ниже допустимого значения (250 кг/см²).

Формула изобретения

Полимерная композиция, включающая нитрид бора и полипропилен, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит графит искусственный при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Нитрид бора 17-20

Графит искусственный 12-18

Полипропилен 62-71