PL217487B1 - Sposób otrzymywania samogasnących kompozytów żywic chemoutwardzalnych - Google Patents
Sposób otrzymywania samogasnących kompozytów żywic chemoutwardzalnychInfo
- Publication number
- PL217487B1 PL217487B1 PL397541A PL39754111A PL217487B1 PL 217487 B1 PL217487 B1 PL 217487B1 PL 397541 A PL397541 A PL 397541A PL 39754111 A PL39754111 A PL 39754111A PL 217487 B1 PL217487 B1 PL 217487B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- temperature
- resin
- bentonite
- octasilsesquioxane
- mpa
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 29
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 title 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 53
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims description 28
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 27
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 27
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 18
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 16
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 16
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 11
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 11
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 claims description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 7
- POPVULPQMGGUMJ-UHFFFAOYSA-N octasilsesquioxane cage Chemical compound O1[SiH](O[SiH](O2)O[SiH](O3)O4)O[SiH]4O[SiH]4O[SiH]1O[SiH]2O[SiH]3O4 POPVULPQMGGUMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 5
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 5
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims description 4
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 4
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 4
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 claims description 4
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 claims description 4
- QEMXHQIAXOOASZ-UHFFFAOYSA-N tetramethylammonium Chemical compound C[N+](C)(C)C QEMXHQIAXOOASZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 3
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims 1
- 235000012216 bentonite Nutrition 0.000 description 27
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 19
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 13
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 9
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical class O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 9
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 8
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 8
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 8
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 7
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 5
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 5
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 4
- 229920000299 Nylon 12 Polymers 0.000 description 3
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 3
- UICXTANXZJJIBC-UHFFFAOYSA-N 1-(1-hydroperoxycyclohexyl)peroxycyclohexan-1-ol Chemical compound C1CCCCC1(O)OOC1(OO)CCCCC1 UICXTANXZJJIBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N C[CH]O Chemical group C[CH]O GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 2
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- GEMHFKXPOCTAIP-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethyl-n'-phenylcarbamimidoyl chloride Chemical compound CN(C)C(Cl)=NC1=CC=CC=C1 GEMHFKXPOCTAIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 2
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 2
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 2
- VJJZJBUCDWKPLC-UHFFFAOYSA-N 3-methoxyapigenin Chemical compound O1C2=CC(O)=CC(O)=C2C(=O)C(OC)=C1C1=CC=C(O)C=C1 VJJZJBUCDWKPLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LQLQDKBJAIILIQ-UHFFFAOYSA-N Dibutyl terephthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=C(C(=O)OCCCC)C=C1 LQLQDKBJAIILIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004594 Masterbatch (MB) Substances 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- NAPSCFZYZVSQHF-UHFFFAOYSA-N dimantine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCN(C)C NAPSCFZYZVSQHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000007720 emulsion polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 150000004714 phosphonium salts Chemical class 0.000 description 1
- -1 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920006305 unsaturated polyester Polymers 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
- Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania samogasnących kompozytów żywic chemoutwardzalnych, zwłaszcza nienasyconej żywicy poliestrowej, dwuskładnikowej żywicy poliuretanowej jak również żywicy epoksydowej, charakteryzujących się zmniejszoną palnością i podwyższoną odpornością termiczną oraz dobrymi właściwościami mechanicznymi.
Niewątpliwie ciągły rozwój materiałów kompozytowych, w tym głównie nanokompozytów związany jest z poszukiwaniem coraz lepszych modyfikatorów o unikalnych właściwościach użytkowych, których niewielki udział w kompozycie znacznie poprawia jego właściwości samogasnące oraz stabilność termiczną. Obok znanych antypirenów na dużą uwagę zasługują poliedryczne oktasilseskwioksany (POSS). Istotnymi cechami, które czynią je interesującym materiałem badawczym jest obecność nieorganicznego rdzenia tlenowo-krzemowego i organicznych grup funkcyjnych znajdujących się w narożach oraz niewielki ich rozmiar około 0,5 nm jak również całej cząsteczki wraz z podstawnikami wynoszący 1-3 nm. Ze względu na koszty syntezy oktasilseskwioksanów prowadzi się badania nad zastosowaniem ich jako modyfikatorów glinokrzemianów, które następnie wykorzystuje się jako nanonapełniacze polimerów. Zasadniczą zaletą glinokrzemianów modyfikowanych solami oktasilseswioksanów jest duża termostabilność związana ze stosunkowo wysoką temperaturą rozkładu modyfikatora przekraczającą zwykle 300°C. W ostatnich latach pojawiły się prace, Jong Hyun Lee and Young Gyu Jeong, “Preparation and Crystallization Behavior of Polylactide Nanocomposites Reinforced with POSS-modified Montmorillonite”, Fibers and Polymers 2011, 12, No. 2, 180-189 oraz F.X. Perrin,
S. Bruzaud, Y. Grohens, “Structure and thermal behaviour of polyhedral oligomeric silsesquioxane modified montmorillonite”, Applied Clay Science 2010, 49, 113-119, w których jako modyfikatora montmorylonitów użyto oligomerycznych silseskwioksanów. Przedstawiają one sposób modyfikacji, jak również otrzymywania nanokompozytów polilaktydowych zawierających montmorylonit (MMT) modyfikowany protonowanym aminopropyloizobutylosilseskwioksanem (POSS-NH3+). Z kolei w publikacji Feng Zhao, Xujin Bao, Andrew R. McLauchlin, Jiajie Gu i inni, “Effect of POSS on morphology and mechanical properties of polyamide 12/montmorillonite nanocomposites”, Applied Clay Science 2010, 47, 249-256 autorzy użyli do modyfikacji bentonitu ciekawego połączenia dwóch surfaktantów: IV rzędowej soli amoniowej aminopropyloizooktylosilseskwioksanu i silseskwioksanu. Autorzy zbadali wpływ rodzaju i ilości modyfikatora na stopień modyfikacji bentonitu, który następnie użyto do sporządzenia nanokompozytów poliamidu 12. W tym przypadku nastąpiła największa poprawa modułu Younga o ok. 60% i o 10% zwiększyła się granica plastyczności w stosunku do nienapełnionego poliamidu 12. Andrew McLauchlin, Xujin Bao, Feng Zhao, w pracy “Organoclay polybutylene terephthalate nanocomposites using dual surfactant modified montmorillonite prepared by the masterbatch method”, Applied Clay Science 2011, 53, 749-753 wykorzystali parę surfaktantów w postaci aminopropylosilseskwioksanu (AP-POSS) do modyfikacji bentonitu Cloisite® Na+. Otrzymany napełniacz wykorzystali do sporządzenia nanokompozytów na osnowie poli(tereftalanu butylu). W pracy Hongzhi Liu, Weian Zhang, Sixun Zheng „Montmorillonite intercalated by ammonium of octaaminopropyl polyhedral oligomeric sisesquioxane and its nanocomposites with epoxyresin”, Polimer 2005, 46, 157-165 przedstawiono modyfikację montmoryllonitu za pomocą oktaaminopropylosilseskwioksanu. Tak zmodyfikowany napełniacz został wykorzystany do otrzymania nanokompozytów epoksydowych, które charakteryzowały się poprawioną stabilnością termiczną. Z kolei w pracy Huei-Kuan Fu a, Chih-Feng Huang, Jieh-Ming Huang, Feng-Chih Chang, “Studies on thermal properties of PS nanocomposites for the effect of intercalated agent with side groups”, Polymer 2008, 49, 1305-1311 w procesie polimeryzacji w emulsji otrzymali nanokompozyty polistyrenowe stosując trzy rodzaje zmodyfikowanych glinokrzemianów. Jako modyfikatory glinokrzemianów użyto N,N-dimetyloktadecyloaminy, chlorek 4-winylobenzylowy i trisilanoizobutylosilseskwioksan. Zastosowanie tych modyfikatorów doprowadziło do największego rozsunięcia płytek glinokrzemianu z 1,29 nm do około 3,95 nm, a w konsekwencji otrzymania kompozytu polistyrenu o najlepszych właściwościach użytkowych. Ci sami autorzy w pracy “Properties Enhancement of PS Nanocomposites through the POSS Surfactants”, Hindawi Publishing Corporation Journal of Nanomaterials 2008, Article ID 739613, przeprowadzili podobną modyfikację bentonitu. Uzyskany napełniacz zastosowano do otrzymania nanokompozytów polistyrenowych, których temperatura zeszklenia wzrosła do 103-108°C.
W prowadzonych badaniach dotyczących modyfikacji warstwowych glinokrzemianów za pomocą czwartorzędowych soli amoniowych lub fosfoniowych stwierdzono, że zdecydowanie poprawia ona ich mieszalność z żywicami syntetycznymi; nienasyconymi poliestrami, poliuretanami i epoksydami.
PL 217 487 B1
Rezultatem ich jest opracowanie sposobu otrzymywania samogasnących kompozytów żywic chemoutwardzalnych, zwłaszcza nienasyconej żywicy poliestrowej, dwuskładnikowej żywicy poliuretanowej jak również żywicy epoksydowej, który zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że proces modyfikacji wzbogaconego bentonitu w 8 do 10% zawiesinie wodnej prowadzi się dwuetapowo, przy czym w pierwszym etapie do podgrzanej do temperatury maksimum 90°C zawiesiny wkraplano oktakis(tetrametyloamoniowy)oktasilseskwioksanu o wzorze strukturalnym przedstawionym na fig. 1 lub oktachlorek oktakis {3-(N-(hydroksyetylo)dimetyloamino)propylo}oktasilseskwioksanu o wzorze strukturalnym przedstawionym na fig. 2 w postaci minimum 30% roztworu w alkoholu etylowym w ilości: 35-45 g/100 g bentonitu surowego, zależnie od pojemności jonowymiennej zastosowanego do modyfikacji glinokrzemianu, po czym mieszaninę reakcyjną podgrzewa się stopniowo do temperatury maksimum 100°C przy intensywnym mieszaniu i utrzymuje w tym stanie przez co najmniej 1 godzinę. W drugim etapie podwyższa się temperaturę procesu do maksimum 120°C cały czas nie przerywając mieszania i prowadzi się proces modyfikacji przez co najmniej 1 godzinę a następnie mieszaninę stopniowo schładza się do temperatury pokojowej przy intensywnym mieszaniu w czasie minimum 0,5 godziny.
Otrzymany produkt w postaci osadu wydziela się przez odparowanie wody lub odsączając go pod próżnią i przemywając kilkakrotnie wodą destylowaną następnie suszy w komorze z wymuszonym obiegiem powietrza w temperaturze 100-120°C do osiągnięcia wilgotności < 0,5% masowych. Wysuszony osad modyfikowanego bentonitu miele się, a następnie przesiewa na sitach o średnicy oczka maksimum 0,06 mm. Tak przygotowany modyfikowany bentonit wprowadza się w ilości 0,1 do 5,0% wagowych do ciekłej żywicy syntetycznej, a następnie homogenizuje z żywicą stosując wielostopniowe mieszanie: wstępne za pomocą wolnoobrotowego mieszadła mechanicznego w temperaturze pokojowej, po czym podgrzewa do temperatury 30-50°C i miesza za pomocą ultradźwięków, następnie prowadzi się mieszanie za pomocą szybkoobrotowego miksera z mieszadłem turbinowym w naczyniu pod zmniejszonym ciśnieniem w temperaturze 30-50°C i w końcu kolejne mieszanie prowadzi się w homogenizatorze typu cylinder w cylindrze przy intensywnym ścinaniu zapewniający jego szybkość 900-1100.
Sposób modyfikacji bentonitów silseskwioksanami z podstawnikami zawierającymi ugrupowania amoniowe, zgodny z wynalazkiem, znacząco i korzystnie różni się od dotychczas opisanych w literaturze wyraźnym skróceniem procesu modyfikacji, większą wydajnością reakcji, a przede wszystkim stopniem rozsunięcia płytek modyfikowanego glinokrzemianu. Ponadto uzyskuje się wyraźną poprawę właściwości użytkowych kompozytów otrzymanych sposobem według wynalazku w porównaniu do żywicy wyjściowej. Wytrzymałość na rozciąganie wzrosła o około 35-50%, a na zginanie o około 60-75%, a wskaźnik tlenowy LOI o 45-55%. Struktura fizyczna tych kompozytów ma charakter nanokompozytu interkalowanego w przypadku produktów z dodatkiem bentonitu modyfikowanego oktachlorkiem oktakis{3-(N-(hydroksyetylo)dimetyloamino)propylo}oktasilseskwioksanu oraz nanokompozytu eksfoliowanego dla nanokompozytów zawierających bentonit modyfikowany oktakis(tetrametyloamoniowy)oktasilseskwioksanem.
Poza tym proces homogenizacji kompozytów w sposobie według wynalazku polegający na opisanym wielostopniowym mieszaniu pozwala na dokładne rozproszenie cząstek modyfikowanego bentonitu w żywicy, o którym świadczy klarowność produktu oraz brak sedymentacji cząstek napełniacza podczas długotrwałego przechowywania.
Przedmiot wynalazku przedstawiono w niżej podanych przykładach:
P r z y k ł a d 1
Modyfikację wzbogaconego bentonitu prowadzi się w 8-10% zawiesinie wodnej dwuetapowo. W pierwszym etapie do podgrzanej do temperatury 70°C zawiesiny wkrapla się oktakis(tetrametyloamoniowy)oktasilseskwioksan, w postaci 50% roztworu w alkoholu etylowym w ilości: 25-45 g/100 g bentonitu surowego, zależnie od pojemności jonowymiennej zastosowanego do modyfikacji glinokrzemianu. Następnie mieszaninę reakcyjną podgrzewa się stopniowo do 80°C przy intensywnym mieszaniu i utrzymuje się w tym stanie przez 3 godziny. W drugim etapie temperaturę zawartości reaktora podwyższa się do 90°C nie przerywając mieszania i prowadzi dalej proces modyfikacji przez kolejne 3 godziny. Po upływie tego czasu mieszaninę stopniowo schładza się w ciągu 1 godziny do temperatury pokojowej podczas intensywnego mieszania. Otrzymany produkt w postaci osadu wydziela się przez odparowanie wody, w komorze z wymuszonym obiegiem powietrza, a następnie suszy w temperaturze 100-120°C do osiągnięcia wilgotności < 0,5% masowych. Wysuszony osad modyfikowanego bentonitu miele się do uzyskania ziaren o rozmiarach poniżej 0,06 mm.
PL 217 487 B1
Tak otrzymany bentonit modyfikowany oktakis(tetrametyloamoniowy)silseskwioksanem w ilości
4,5 g wprowadza się do 300 g małocząsteczkowej nienasyconej żywicy poliestrowej typu Polimal 109 i miesza wstępnie w zlewce za pomocą mieszadła mechanicznego z prędkością obrotową 600 I/min w temperaturze pokojowej, a następnie mieszaninę umieszcza się w mieszalniku ultradźwiękowym i ogrzewa w trakcie mieszania do temperatury 50°C. Operację tę wykonuje się przez 30 min. Wstępnie wymieszaną w ten sposób kompozycję homogenizuje się w szybkoobrotowym mikserze z płaszczem termostatującym również w temperaturze 50°C z mieszadłem turbinowym z wirnikiem o średnicy mm i prędkości obrotowej 6000 I/min pod zmniejszonym ciśnieniem około 0,01 MPa przez 30 min.
Następnie dla pełnego zdyspergowania modyfikowanego bentonitu w żywicy, uciera się kompozycje w homogenizatorze szybkoobrotowym typu cylinder w cylindrze zapewniającym szybkość ścinania 3 -1 rzędu 103 s-1. Czas trwania tej operacji wynosi 10 min. Otrzymana w ten sposób kompozycja wykazuje brak sedymentacji napełniacza bentonitowego podczas przechowywania przez 6 miesięcy.
Kompozycje utwardza się w temperaturze pokojowej przez dodatek 2% mas., w stosunku do żywicy poliestrowej, nadtlenku cykloheksanonu oraz 0,4% mas. przyspieszacza, którym jest 10% roztwór naftenianu kobaltu w styrenie. Po wymieszaniu i odpowietrzeniu mieszaniny, wylewa się ją do form na kształtki do badań wytrzymałościowych. Kompozycje utwardza się przez 24 godziny w temperaturze pokojowej, a potem przez 2 godziny w temperaturze 80°C. Otrzymany kompozyt ma wyraźnie lepsze właściwości wytrzymałościowe niż wyjściowa nienasycona żywica poliestrowa i poprawioną odporność na płomień a mianowicie; naprężenie zrywające dla żywicy bez bentonitu wynosi 60,4 MPa, natomiast dla kompozycji z bentonitem 67,1 MPa, twardość według Rockwella dla żywicy 49,3 MPa 2 a dla kompozytu 48,6, udarność według Charpy'ego dla żywicy wyniosła 5,6 kJ/m2 a dla kompozytu 2
6,7 kJ/m2 i wskaźnik tlenowy LOI dla żywicy wyniósł 17,2 a dla kompozytu 19,4.
P r z y k ł a d 2
Proces otrzymywania kompozycji przeprowadza się identycznie jak w przykładzie 1, ale do 300 g małocząsteczkowej nienasyconej żywicy poliestrowej typu Polimal 109 wprowadza się 9 g bentonitu modyfikowanego oktakis(tetrametyloamoniowy)oktasilseskwioksanem. Otrzymany kompozyt charakteryzuje się: wielkością naprężenia zrywającego 86,9 MPa, twardością według Rockwella 46,3 MPa, 2 udarnością według Charpy'ego 8,9 kJ/m2 i wskaźnikiem tlenowym LOI - 24,2.
P r z y k ł a d 3
Proces otrzymania kompozycji przeprowadza się identycznie jak w przykładzie 1, ale do 300 g małocząsteczkowej nienasyconej żywicy poliestrowej typu Polimal 109 wprowadza się 15 g bentonitu modyfikowanego oktakis(tetrametyloamoniowy)oktasilseskwioksanem.
Otrzymany kompozyt charakteryzuje się: wielkością naprężenia zrywającego 88,2 MPa, twardo2 ścią według Rockwella 45,9 MPa, udarnością według Charpy'ego 9,3 kJ/m2 i wskaźnikiem tlenowym LOI - 26,7.
Próbki kompozytów uzyskanych w każdym w/w przykładzie miały wygląd nanokompozytu o strukturze eksfoliowanej.
P r z y k ł a d 4
Do 300 g poliolu pierwszego składnika chemoutwardzalnej żywicy poliuretanowej o nazwie handlowej RenCast FC55 wprowadza się 9 g bentonitu modyfikowanego oktakis(tetrametyloamoniowy)oktasilseskwioksanem otrzymanego jak to opisano w przykładzie 1 i miesza wstępnie w zlewce za pomocą mieszadła mechanicznego z prędkością obrotową 500 I/min w temperaturze pokojowej, a następnie umieszcza ją w mieszalniku ultradźwiękowym i ogrzewa w trakcie mieszania do temperatury 40°C. Operację tę wykonuje się przez 20 min. Wymieszane wstępnie w ten sposób kompozycje homogenizuje się w szybkoobrotowym mikserze z płaszczem termostatującym również w temperaturze 40°C z mieszadłem turbinowym z wirnikiem o średnicy 60 mm o prędkości obrotowej 5000 l/min pod zmniejszonym ciśnieniem około 0,01 MPa przez 40 min. Następnie dla pełnego zdyspergowania modyfikowanego bentonitu w matrycy żywicy, uciera się kompozycje w homogenizatorze szybkoobro3 -1 towym zapewniającym szybkość ścinania rzędu 103 s-1. Czas trwania tej operacji wynosi 15 min. Otrzymane w ten sposób kompozycje wykazują brak sedymentacji napełniacza bentonitowego podczas przechowywania w temperaturze 4°C przez co najmniej 6 miesięcy. Po ochłodzeniu kompozycji poliolu do temperatury pokojowej dodaje się do nich drugiego składnika żywicy izocyjanianu w ilości po 300 g do każdej kompozycji. Mieszaninę umieszcza się w laboratoryjnej komorze próżniowej, w której dokładnie miesza się i odpowietrza kompozycje, które następnie wylewane są do form na kształtki do badań wytrzymałościowych. Kompozycje utwardza się przez 24 godziny w temperaturze pokojowej, a potem przez 4 godziny w podwyższonej temperaturze (60°C). Uzyskane w ten sposób
PL 217 487 B1 kształtki poddaje się badaniom wytrzymałościowym, których wyniki w porównaniu do żywicy bez bentonitu są następujące: naprężenie zrywające dla żywicy wynosi 70,3 MPa a dla kompozycji 74,6 MPa, z kolei twardość według Rockwella wynosi dla żywicy 38,2 MPa a dla kompozycji 37,9 MPa, natomiast 22 udarność według Charpy'ego wynosi 8,3 kJ/m2 a dla kompozycji 9,1 kJ/m2, a wskaźnik tlenowy LOI dla żywicy określono na 19,2 oraz dla kompozycji 21,4.
P r z y k ł a d 5
Proces otrzymywania kompozycji przeprowadza się identycznie jak w przykładzie 4, ale do
300 g poliolu pierwszego składnika chemoutwardzalnej żywicy poliuretanowej wprowadza się 18 g bentonitu modyfikowanego oktakis(tertametyloamoniowy)oktasilseskwioksanem. Otrzymany kompozyt charakteryzuje się wielkością naprężenia zrywającego 74,3 MPa, twardością według Rockwella 2
46,3 MPa, udarnością według Charpy'ego 7,3 kJ/m2 i wskaźnikiem tlenowym LOI 23,3.
P r z y k ł a d 6
Proces otrzymywania kompozycji przeprowadza się identycznie jak w przykładzie 4, ale do 300 g poliolu pierwszego składnika chemoutwardzalnej żywicy poliuretanowej wprowadza się 30 g bentonitu modyfikowanego oktakis(tetrametyloamoniowy)oktasilseskwioksanem. Otrzymany kompozyt charakteryzuje się wielkością naprężenia zrywającego 75,2 MPa, twardością według Rockwella 45,9 MPa, 2 udarnością według Charpy'ego 7,7 kJ/m2 i wskaźnikiem tlenowym LOI 23,7.
Kruche przełomy próbek kompozytów otrzymanych w przykładach 4, 5 i 6 mają drobnopłytkową budowę charakterystyczną dla nanokompozytów.
P r z y k ł a d 7
Modyfikację wzbogaconego bentonitu za pomocą oktachlorku oktakis{3-(N-(hydroksyetylo)dimetyloamino)propylo}oktasilseskwioksanu prowadzi się w 8-10% zawiesinie wodnej dwuetapowo. W pierwszym etapie do podgrzanej do temperatury 70°C zawiesiny wkrapla się oktachlorek okstakis{3-(N-(hydroksyetylo)dimetyloamino)propylo}okstasilseskwioksan w postaci 50% roztworu w alkoholu etylowym w ilości: 35-45 g/100 g bentonitu surowego, zależnie od pojemności jonowymiennej zastosowanego do modyfikacji glinokrzemianu. Następnie mieszaninę reakcyjną podgrzewa się stopniowo do temperatury 80°C przy intensywnym mieszaniu utrzymuje w tym stanie przez 3 godziny. W drugim etapie temperaturę mieszaniny reakcyjnej podwyższa się do 90°C cały czas nie przerywając mieszania i prowadzi modyfikację przez kolejne 3 godziny. Po upływie tego czasu mieszaninę stopniowo schładza się do temperatury pokojowej przy intensywnym mieszaniu. Otrzymany produkt wytrąca się samorzutnie w postaci osadu, który oddziela się odsączając go pod próżnią i przemywając kilkakrotnie wodą destylowaną. Odsączony osad suszy się w komorze z wymuszonym obiegiem powietrza w temperaturze 100-120°C do osiągnięcia wilgotności < 0,5% masowych. Wysuszony osad modyfikowanego bentonitu miele się, a następnie przesiewa na sitach uzyskując ziarna o rozmiarach < 0,06 mm.
Do 300 g małocząsteczkowej nienasyconej żywicy poliestrowej typu Polimal 109 wprowadza się 4,5 g wcześniej otrzymanego bentonitu modyfikowanego oktachlorkiem oktakis{3-(N-(hydroksyetylo)dimetyloamino)propylo}oktasilseskwioksanu i miesza wstępnie w zlewce za pomocą mieszadła mechanicznego z prędkością obrotową 600 I/min w temperaturze pokojowej, a następnie umieszcza ją w mieszalniku ultradźwiękowym i ogrzewa w trakcie mieszania do temperatury 50°C. Operację tę wykonuje się przez 30 min. Wymieszane wstępnie w ten sposób kompozycje homogenizuje się w szybkoobrotowym mikserze z płaszczem termostatującym również w temperaturze 50°C z mieszadłem turbinowym z wirnikiem o średnicy 60 mm i prędkości obrotowej 6000 I/min pod zmniejszonym ciśnieniem około 0,01 MPa przez 30 min. Następnie dla pełnego zdyspergowania modyfikowanego bentonitu w matrycy żywicy, uciera się kompozycję w homogenizatorze szybkoobrotowym typu cylinder
-1 w cylindrze zapewniającym szybkość ścinania rzędu 103 s-1. Czas trwania tej operacji wynosi 10 min. Otrzymane w ten sposób kompozycje wykazywały brak sedymentacji napełniacza bentonitowego podczas przechowywania przez 6 miesięcy. Kompozycje utwardza się w temperaturze pokojowej przez dodatek 2% mas. w stosunku do żywicy poliestrowej, nadtlenku cykloheksanonu oraz 0,4% mas. przyspieszacza, którym jest 10% roztwór naftenianu kobaltu w styrenie. Po wymieszaniu i odpowietrzeniu mieszaniny, wylewa się ją do form na kształtki do badań wytrzymałościowych. Kompozycje utwardza się przez 24 godziny w temperaturze pokojowej, a potem przez 2 godziny w temperaturze 80°C. Uzyskane w ten sposób kształtki poddaje się badaniom wytrzymałościowym, których wyniki w porównaniu do żywicy bez bentonitu są następujące: naprężenie zrywające dla żywicy bez bentonitu wynosi 60,4 MPa, natomiast dla kompozycji 64,6 MPa, z kolei twardość według Rockwella dla żywi6
PL 217 487 B1 2 cy wynosi 49,3 MPa a dla kompozycji 48,6 MPa, udarność według Charpy'ego żywicy 5,9 kJ/m2 2 a kompozycji 6,2 kJ/m2, oraz wskaźnik tlenowy LOI dla żywicy 17,2 a dla kompozycji 19,4.
P r z y k ł a d 8
Proces otrzymywania kompozycji przeprowadza się identycznie jak w przykładzie 7, ale do 300 g małocząsteczkowej nienasyconej żywicy poliestrowej typu Polimal 109 wprowadza się 9 g bentonitu modyfikowanego oktachlorkiem oktakis {3-(N-(hydroksyetylo)dimetyloamino)propylo}oktasilseskwioksanu. Otrzymana kompozycja charakteryzuje się wielkością naprężenia zrywającego 74,3 MPa, twar2 dością według Rockwella 46,3 MPa, udarnością według Charpy'ego 7,3 kJ/m2 oraz wskaźnikiem tlenowym LOI 23,3.
P r z y k ł a d 9
Proces otrzymywania kompozycji przeprowadza się identycznie jak w przykładzie 7, ale do 300 g małocząsteczkowej nienasyconej żywicy poliestrowej typu Polimal 109 wprowadza się 15 g bentonitu modyfikowanego oktachlorkiem oktakis{3-(N-(hydroksyetylo)dimetyloamino)propylo}oktasilseskwioksanu. Otrzymana kompozycja charakteryzuje się wielkością naprężenia zrywającego 75,2 MPa, 2 twardością Rockwella 45,9 MPa, udarnością według Charpy'ego 7,7 kJ/m2 oraz wskaźnikiem tlenowym LOI 23,7.
P r z y k ł a d 10
Do 300 g poliolu pierwszego składnika chemoutwardzalnej żywicy poliuretanowej o nazwie handlowej RenCast FC55 wprowadza się 9 g bentonitu modyfikowanego oktachlorkiem oktakis{3-(N-(hydroksyetylo)dimatyloamino)propylo}oktasilseskwioksanu otrzymanego tak jak opisano w przykładzie 7 i miesza wstępnie w zlewce za pomocą mieszadła mechanicznego z prędkością obrotową 500 I/min w temperaturze pokojowej, a następnie umieszcza ją w mieszalniku ultradźwiękowym i ogrzewa w trakcie mieszania do temperatury 40°C. Operację tę wykonuje się przez 20 min. Wymieszane wstępnie w ten sposób kompozycje homogenizuje się w szybkoobrotowym mikserze z płaszczem termostatującym również w temperaturze 40°C z mieszadłem turbinowym z wirnikiem o średnicy 60 mm o prędkości obrotowej 5000 l/min pod zmniejszonym ciśnieniem około 0,01 MPa przez 40 min.
Następnie dla pełnego zdyspergowania modyfikowanego bentonitu w matrycy żywicy, uciera się kom3 -1 pozycje w homogenizatorze szybkoobrotowym zapewniającym szybkość ścinania rzędu 103 s-1. Czas trwania tej operacji wynosi 15 min. Otrzymane w ten sposób kompozycje wykazywały brak sedymentacji napełniacza bentonitowego podczas przechowywania w temperaturze 4°C, przez co najmniej 6 miesięcy. Po ochłodzeniu kompozycji poliolu do temperatury pokojowej dodaje się do nich drugiego składnika żywicy izocyjanianu w ilości 300 g. Mieszaninę umieszcza się w laboratoryjnej komorze próżniowej, w której dokładnie ją się miesza i odpowietrza, następnie wylewa do form na kształtki do badań wytrzymałościowych. Kompozycje utwardza się przez 24 godziny w temperaturze pokojowej, a następnie przez 4 godziny w podwyższonej temperaturze 60°C. Uzyskane w ten sposób kształtki poddaje się badaniom wytrzymałościowym, których wyniki są następujące: naprężenie zrywające dla żywicy bez bentonitu wynosi 70,3 MPa natomiast dla kompozycji 72,8 MPa, z kolei twardość według
Rockwella dla żywicy wynosi 38,2 MPa a dla kompozycji 37,8 MPa, udarność według Charpy'ego dla 22 żywicy wynosi 8,3 kJ/m2 a dla kompozycji 8,9 kJ/m2 oraz wskaźnik tlenowy LOI ustalono dla żywicy 19,2 a dla kompozycji 21,3.
P r z y k ł a d 11
Proces otrzymywania kompozycji przeprowadza się identycznie jak w przykładzie 10, ale do
300 g poliolu pierwszego składnika chemoutwardzalnej żywicy poliuretanowej o nazwie handlowej
RenCast FC55 wprowadza się 18 g bentonitu modyfikowanego oktachlorkiem oktakis{3-(N-(hydroksyletylo)dimetylo)propylo}oktasilseskwioksanu. Otrzymana kompozycja charakteryzuje się wielkością naprężenia zrywającego 78,9 MPa, twardością według Rockwella 37,1 MPa, udarnością według 2
Charpy'ego 9,8 kJ/m2 oraz wskaźnikiem tlenowym LOI 23,2.
P r z y k ł a d 12
Proces otrzymywania kompozycji przeprowadza się identycznie jak w przykładzie 10, ale do 300 g poliolu pierwszego składnika chemoutwardzalnej żywicy poliuretanowej o nazwie handlowej RenCast FC55 wprowadza się 30 g bentonitu modyfikowanego oktachlorkiem oktakis{3-(N-(hydroksyletylo)dimetyloamino)propylo}oktasilseskwioksanu. Otrzymana kompozycja charakteryzuje się wielkością naprężenia zrywającego 80,9 MPa, twardością według Rockwella 36,4 MPa, udarnością według 2
Charpy'ego 10,3 kJ/m2 oraz wskaźnikiem tlenowym LOI 24,3.
Kruche przełomy próbek kompozycji uzyskanych w przykładach 10, 11 i 12 posiadały drobnopłytkową budowę charakterystyczną dla nanokompozytów.
Claims (2)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób otrzymywania samogasnących kompozytów żywic chemoutwardzalnych, znamienny tym, że najpierw realizuje się proces modyfikacji wzbogaconego bentonitu w 8 do 10% zawiesinie wodnej, który prowadzi się dwuetapowo, przy czym w pierwszym etapie do podgrzanej do temperatury maksimum 90°C zawiesiny wkrapla się oktakis(tetrametyloamoniowy)oktasilseskwioksan lub oktachlorek oktakis{3-(N-(hydroksyetylo)dimetyloamino)propylo}oktasilseskwioksanu w postaci minimum 30% roztworu w alkoholu etylowym w ilości 35 do 45 g/100 g bentonitu surowego, po czym mieszaninę reakcyjną podgrzewa się stopniowo do temperatury maksimum 100°C przy intensywnym mieszaniu i utrzymuje w tym stanie co najmniej przez 1 godzinę, z kolei w drugim etapie podwyższa się temperaturę procesu do maksimum 120°C cały czas nie przerywając mieszania i prowadzi się proces modyfikacji przez co najmniej 1 godzinę, a następnie mieszaninę stopniowo schładza się do temperatury pokojowej przy intensywnym mieszaniu w czasie minimum 0,5 godziny a otrzymany produkt w postaci osadu wydziela się przez odparowanie wody lub odsączając go pod próżnią i przemywając kilkakrotnie wodą destylowaną, następnie suszy w temperaturze 100 do 120°C do osiągnięcia wilgotności < 0,5% masowych, tak wysuszony osad miele się, a następnie przesiewa na sitach o średnicy oczka maksimum 0,06 mm, który wprowadza się w ilości 0,1 do 5% wagowych do ciekłej żywicy syntetycznej, z którą się go homogenizuje stosując wielostopniowe mieszanie wstępne za pomocą wolnoobrotowego mieszadła mechanicznego w temperaturze pokojowej po czym podgrzewa się do temperatury 30 do 50°C i miesza za pomocą ultradźwięków, następnie prowadzi się mieszanie za pomocą szybkoobrotowego miksera z mieszadłem turbinowym w naczyniu pod zmniejszonym ciśnieniem w temperaturze 30 do 50°C i w końcu kolejne mieszanie prowadzi się w homogenizatorze typu cylinder w cylin-1 drze przy intensywnym ścinaniu zapewniającym jego szybkość 900 do 1100 s-1.
- 2. Sposób otrzymywania samogasnących kompozytów żywic chemoutwardzalnych zgodny z zastrz. 1, znamienny tym, że żywice syntetyczne, korzystnie, stanowią: żywica poliestrowa, dwuskładnikowa żywica poliuretanowa oraz żywica epoksydowa.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL397541A PL217487B1 (pl) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | Sposób otrzymywania samogasnących kompozytów żywic chemoutwardzalnych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL397541A PL217487B1 (pl) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | Sposób otrzymywania samogasnących kompozytów żywic chemoutwardzalnych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL397541A1 PL397541A1 (pl) | 2013-06-24 |
| PL217487B1 true PL217487B1 (pl) | 2014-07-31 |
Family
ID=48671915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL397541A PL217487B1 (pl) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | Sposób otrzymywania samogasnących kompozytów żywic chemoutwardzalnych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL217487B1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110407996A (zh) * | 2019-09-16 | 2019-11-05 | 嘉兴学院 | 一种自消光水性聚氨酯及其制备方法 |
-
2011
- 2011-12-22 PL PL397541A patent/PL217487B1/pl unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110407996A (zh) * | 2019-09-16 | 2019-11-05 | 嘉兴学院 | 一种自消光水性聚氨酯及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL397541A1 (pl) | 2013-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pandey et al. | Recent advances in biodegradable nanocomposites | |
| Zhou et al. | Interfacial crystallization enhanced interfacial interaction of Poly (butylene succinate)/ramie fiber biocomposites using dopamine as a modifier | |
| CN102317361B (zh) | 纳米方解石复合材料 | |
| JP6843152B2 (ja) | フィラーを含むビスフェノールｍジフタロニトリルエーテル樹脂ブレンド、及び物品 | |
| KR20130124305A (ko) | 셀룰로오스의 미세화 방법, 셀룰로오스 나노파이버, 마스터배치 및 수지 조성물 | |
| Cerruti et al. | Morphological and thermal properties of cellulose− montmorillonite nanocomposites | |
| JP6163958B2 (ja) | エポキシ樹脂組成物、繊維強化複合材料及び成形品 | |
| WO2007094478A1 (ja) | ポリ乳酸系樹脂組成物及び成形体 | |
| WO2015068818A1 (ja) | セルロースナノファイバーの製造方法、セルロースナノファイバー製造用パルプ、セルロースナノファイバー、樹脂組成物及び成形体 | |
| CN106084196A (zh) | 一种两嵌段低分子聚合物接枝纳米二氧化硅粒子、制备方法和聚酯 | |
| JP5463670B2 (ja) | 熱可塑性樹脂組成物 | |
| Lv et al. | Strengthening and toughening effects of layered double hydroxide and hyperbranched polymer on epoxy resin | |
| Zaharri et al. | Effect of zeolite modification via cationic exchange method on mechanical, thermal, and morphological properties of ethylene vinyl acetate/zeolite composites | |
| RU2513766C2 (ru) | Суперконцентрат и композиционные материалы на его основе | |
| PL217487B1 (pl) | Sposób otrzymywania samogasnących kompozytów żywic chemoutwardzalnych | |
| GunaSingh et al. | Studies on mechanical, thermal properties and characterization of nanocomposites of nylon-6–thermoplastics poly urethane rubber [TPUR] blend | |
| EP2910526A2 (en) | A method of modification of a bentonite and a method of application of modified bentonite to polymer resins | |
| Kaushik et al. | Morphology, X-ray diffraction and mechanical properties of resol-montmorillonite clay composites | |
| KR101112088B1 (ko) | 빠른 결정화속도를 갖는 폴리락티드 나노복합체 및 그 제조방법 | |
| Osman et al. | Effect of modified clay on the morphological and thermal properties of poly lactic acid, poly butylene adipate-co-terephthalate nanocomposites | |
| JP2019178290A (ja) | 複合体及びその製造方法 | |
| Alkan et al. | In situ preparation of resol/sepiolite nanocomposites | |
| JP2019178267A (ja) | 複合体及びその製造方法 | |
| Liu et al. | Properties of Nylon‐6/Na+‐Montmorillonite Nanocomposites Obtained by Hydrolyzed Ring‐Opening Polymerization | |
| PL230214B1 (pl) | Nanokompozyt polimerowy i sposób jego wytwarzania |