PL232900B3 - Sposób modyfikacji grafitu ekspandującego i zastosowanie modyfikowanego grafitu - Google Patents

Sposób modyfikacji grafitu ekspandującego i zastosowanie modyfikowanego grafitu

Info

Publication number
PL232900B3
PL232900B3 PL411219A PL41121915A PL232900B3 PL 232900 B3 PL232900 B3 PL 232900B3 PL 411219 A PL411219 A PL 411219A PL 41121915 A PL41121915 A PL 41121915A PL 232900 B3 PL232900 B3 PL 232900B3
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
graphite
melamine
compositions
weight
modified
Prior art date
Application number
PL411219A
Other languages
English (en)
Other versions
PL411219A3 (pl
Inventor
Izabella Legocka
Piotr Jankowski
Dorota Kijowska
Ewa Górecka
Barbara Szczepankowska
Anna Modzelewska
Wiesław Wantuch
Janusz Cholewa
Marcin Figura
Leszek Urbańczyk
Janusz Lenar
Bartłomiej Lasek
Original Assignee
Alwernia Spolka Akcyjna
Alwernia Spólka Akcyjna
Inst Chemii Przemyslowej Im Prof Ignacego Moscickiego
Instytut Chemii Przemyslowej Im Prof Ignacego Moscickiego
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alwernia Spolka Akcyjna, Alwernia Spólka Akcyjna, Inst Chemii Przemyslowej Im Prof Ignacego Moscickiego, Instytut Chemii Przemyslowej Im Prof Ignacego Moscickiego filed Critical Alwernia Spolka Akcyjna
Priority to PL411219A priority Critical patent/PL232900B3/pl
Publication of PL411219A3 publication Critical patent/PL411219A3/pl
Publication of PL232900B3 publication Critical patent/PL232900B3/pl

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfikacji grafitu ekspandującego i zastosowanie modyfikowanego grafitu, stanowiący ulepszenie i uzupełnienie wynalazku według patentu PL 226369.
Według polskiego opisu patentowego pt. „Sposób modyfikacji grafitu ekspandującego i zastosowanie modyfikowanego grafitu” (PL 226369) grafit ekspandujący modyfikuje się wytwarzając najpierw dyspersję wodną melaminy i grafitu, a następnie, po ogrzaniu dyspersji do temperatury nie przekraczającej 100°C, wkrapla się kwas ortofosforowy i prowadzi się reakcję przez 1-6 godzin intensywnie mieszając, po czym produkt po ostudzeniu i wydzieleniu z roztworu, suszy się, przy czym ilość użytego grafitu ekspandującego wynosi od 20 do 90% wagowych w stosunku do masy mieszaniny grafitu, melaminy i kwasu ortofosforowego. Otrzymany sposobem opisanym według polskiego opisu patentowego PL 226369 modyfikowany grafit stosuje się do wytwarzania kompozycji polimerowych o ograniczonej palności zawierających 5-30% wagowych modyfikowanego grafitu w stosunku do polimeru, w szczególności do wytwarzania kompozycji polistyrenowych.
Z opisu patentowego PL 214563 znany jest sposób wytwarzania modyfikowanego grafitu polegający na tym, że wytwarza się dyspersję wodną melaminy, kwasu cyjanurowego oraz grafitu ekspandującego, użytego w ilości od 20 do 85% w stosunku do sumy masy melaminy, kwasu cyjanurowego oraz grafitu ekspandującego, a następnie, po ogrzaniu dyspersji do temperatury nie przekraczającej 100°C, prowadzi się reakcję przez 1-6 godzin intensywnie mieszając, po czym produkt, po ostudzeniu i wydzieleniu z roztworu, suszy się. Otrzymany wyżej opisanym sposobem modyfikowany grafit stosuje się do wytwarzania kompozycji polimerowych o ograniczonej palności, w szczególności kompozycji polistyrenowych, kompozycji poliestrowych i kompozycji epoksydowych, zawierających 5-30% wagowych, w stosunku do polimeru, modyfikowanego grafitu ekspandującego.
Nieoczekiwanie okazało się, że modyfikacja grafitu ekspandującego według patentu PL 226369, po wprowadzeniu dodatkowego etapu, przed rozpoczęciem ogrzewania mieszaniny reakcyjnej, polegającego na mieszaniu otrzymanej wodnej dyspersji melaminy i grafitu ekspandującego w temperaturze pokojowej przez 60 do 90 minut, a następnie dodaniu do niej w tej temperaturze kwasu ortofosforowego lub kwasu cyjanurowego, pozwala otrzymać grafit o dużym rozmiarze ziarna, co bezpośrednio przekłada się na zwiększenie wartości indeksu tlenowego modyfikowanych nim kompozycji polimerowych. Stwierdzono korzystny wpływ stosowania otrzymanego modyfikowanego grafitu w kierunku ograniczenia palności kompozycji polistyrenowych, nienasyconych żywic poliestrowych oraz żywic epoksydowych. Niewystępujący w opisanych sposobach modyfikacji grafitu dodatkowy etap polegający na wytworzeniu wodnej dyspersji części reagentów - melaminy i grafitu ekspandującego - oraz mieszaniu jej w temperaturze pokojowej w czasie 60-90 minut powoduje, że uzyskany produkt istotnie wpływa na polepszenie właściwości produktu końcowego w uniepalnianiu kompozycji polimerowych. Stwierdzono, że prowadzenie procesu nowym sposobem zapewnia dokładne wzajemne wymieszanie składników między sobą, co znacznie zmniejsza prawdopodobieństwo osadzania się melaminy na płatkach grafitu przed jej reakcją z kwasem. Znacznie lepsze wzajemne rozproszenie składników - melaminy i grafitu - między sobą powoduje, że po dodaniu kwasu ortofosforowego (cyjanurowego) powstaje w efekcie końcowym grafit zmodyfikowany solą melaminy, który jest bardzo homogeniczny i jednolity. Otrzymany produkt końcowy - grafit modyfikowany solą melaminy - nie jest jedynie fizyczną mieszaniną tych dwóch składników, ale grafitem chemicznie zmodyfikowanym.
Sposób modyfikacji grafitu stosowanego jako antypiren, polegający na tym, że wytwarza się dyspersję wodną melaminy i grafitu ekspandującego, a następnie, po ogrzaniu dyspersji do temperatury nie przekraczającej 100°C, wkrapla się kwas ortofosforowy i prowadzi się reakcję przez 1 do 6 godzin intensywnie mieszając, po czym produkt po ostudzeniu i wydzieleniu z roztworu, suszy się, przy czym ilość użytego grafitu ekspandującego wynosi od 20 do 90% wagowych w stosunku do masy mieszaniny grafitu, melaminy i kwasu ortofosforowego, według patentu PL 226369, charakteryzuje się tym, że przed rozpoczęciem ogrzewania dyspersję wodną melaminy i grafitu ekspandującego miesza się przez 60 do 90 minut w temperaturze pokojowej, a następnie, w tej temperaturze, dodaje się kwas ortofosforowy lub kwas cyjanurowy.
Wynalazkiem jest również zastosowanie modyfikowanego grafitu, wytworzonego sposobem opisanym wyżej, w kompozycjach polimerowych o ograniczonej palności zawierających 5-30% wagowych modyfikowanego grafitu w stosunku do polimeru, w szczególności w kompozycjach polistyrenowych, kompozycjach nienasyconych żywic poliestrowych lub kompozycjach żywic epoksydowych.
PL 232 900 B3
Wynalazek ilustrują poniższe przykłady
P r z y k ł a d I
W reaktorze o pojemności 2000 ml, wyposażonym w mieszadło mechaniczne, czaszę grzejną, kontroler temperatury, chłodnicę zwrotną, dopływ gazu obojętnego umieszczono 1500 g wody, 132,35 g grafitu ekspandującego o zawartości węgla nie mniej niż 90% wagowych, rozmiarze cząstek 0,18 mm ± 10%, ekspansji 200-300 ml/g, pH 4-7 i 58,85 g melaminy. Następnie dyspergowano składniki silnie mieszając, w temperaturze pokojowej przez godzinę. Po tym czasie dodano 66,95 g kwasu cyjanurowego i stopniowo podnoszono temperaturę do 90°C. Po 3 godzinach od momentu uzyskania temperatury prowadzenia reakcji, zawartość reaktora schłodzono do temperatury pokojowej. Otrzymany produkt po przesączeniu suszono w temperaturze 30°C. Otrzymano modyfikator 1 w postaci szarych granulek o wymiarach od 300 do 800 μm. Wielkość ziarna zmierzona za pomocą aparatu Mastersizer 2000.
Sposobem opisanym powyżej otrzymano również grafit modyfikowany cyjanuranem melaminy o następującym składzie: modyfikator II, w którym zawartość grafitu do sumy mas grafitu, melaminy i kwasu cyjanurowego wynosiła 85%; modyfikator III, w którym zawartość grafitu do sumy mas grafitu, melaminy i kwasu cyjanurowego wynosiła 75%; modyfikator IV, w którym zawartość grafitu do sumy mas grafitu, melaminy i kwasu cyjanurowego wynosiła 60%.
P r z y k ł a d II
W reaktorze o pojemności 2000 ml, wyposażonym w mieszadło mechaniczne, czaszę grzejną kontroler temperatury, chłodnicę zwrotną, dopływ gazu obojętnego umieszczono 1500 g wody, 153,1 g grafitu ekspandującego o zawartości węgla nie mniej niż 90% wagowych, rozmiarze cząstek 0,18mm± 10%, ekspansji 200-300 ml/g, pH 4-7 i 94,25 g melaminy. Następnie dyspergowano składniki w temperaturze pokojowej silnie mieszając, przez godzinę. Po tym czasie dodano 78,78 g 85% kwasu ortofosforowego i stopniowo podnoszono temperaturę do 80°C. Po 4 godzinach od momentu uzyskania temperatury prowadzenia reakcji, zawartość reaktora schłodzono do temperatury pokojowej. Otrzymany produkt po przesączeniu suszono w temperaturze 30°C. Otrzymano grafit modyfikowany - modyfikator w postaci szarych granulek o wymiarach od 300 do 800 μ m. Wielkość ziarna mierzona za pomocą aparatu Mastersizer 2000.
Sposobem opisanym powyżej otrzymano również: modyfikator VI, w którym zawartość grafitu do sumy mas grafitu, melaminy i kwasu ortofosforowego wynosiła 85%; modyfikator VII, w którym zawartość grafitu do sumy mas grafitu, melaminy i kwasu ortofosforowego wynosiła 75%; modyfikator VIII, w którym zawartość grafitu do sumy mas grafitu, melaminy i kwasu ortofosforowego wynosiła 70%.
P r z y k ł a d III
Grafit modyfikowany sposobem według przykładu II (modyfikator VI) wprowadzono do suspensji wodnej styrenu, w proporcji 20% wagowych w przeliczeniu na polistyren i prowadzono polimeryzację Otrzymano polistyren o ograniczonej palności, charakteryzujący się wartością indeksu tlenowego (IO) 26% oznaczanego metodą według normy ASTM D 2863-97. Wartość ta jest o 49% większa w stosunku do niemodyfikowanego polistyrenu i o 10% większa w stosunku do polistyrenu napełnionego grafitem modyfikowanym ortofosforenem melaminy o wielkości ziaren poniżej 200 μm [według opisu patentowego PL 226369].
P r z y k ł a d IV
Grafit modyfikowany sposobem według przykładu II (modyfikator VIII) wprowadzono do suspensji wodnej styrenu, w proporcji 15% wagowych w przeliczeniu na polistyren i prowadzono polimeryzację. Otrzymano polistyren o ograniczonej palności, charakteryzujący się wartością indeksu tlenowego 26,5% oznaczanego metodą według normy ASTM D 2863-97. Wartość ta jest o 52% większa w stosunku do niemodyfikowanego polistyrenu i o 4% większa w stosunku do polistyrenu napełnionego grafitem modyfikowanym ortofosforenem melaminy o wielkości ziaren poniżej 200 μm [według opisu patentowego PL 226369].
P r z y k ł a d V
Odpowiednią ilość żywicy poliestrowej (cz. wag.) zmieszano z odpowiednią ilością (cz. wag.) grafitu ekspandującego modyfikowanego cyjanuranem (wg przykładu I) lub ortofosforanem melaminy (wg przykładu II) do uzyskania homogenicznej mieszaniny. Do tak przygotowanej mieszaniny wprowadzono 2 ml Luperoxu/100 g żywicy oraz 0,4 ml naftenianiu kobaltu/100 g żywicy (1% roztwór). Żywicę wraz z antypirenem oraz układem utwardzającym przeniesiono do odpowiednich form, aby uzyskać znormalizowane kształtki do badań palnościowych. Całość pozostawiono na 24 godz. w temperaturze pokojowej a następnie po tym czasie odlewy dotwardzano przez 16 godzin w temperaturze 50°C.
PL 232 900 B3
Otrzymano kompozycję poliestrową charakteryzującą się zwiększoną wartością indeksu tlenowego w stosunku do żywicy nienapełnionej. Wyniki i pozostałe składy kompozycji i wartości IO zestawiono w tabeli 1.
Tabela 1. Składy kompozycji poliestrowych oraz wartości indeksu tlenowego uniepalnionych kompozycji
Rodzaj modyfikatora Ilość modyfikatora [cz, wag./100 cz.wag. ży wicy ] 10 % wzrost 10 w stosunku do żywicy nienapełnionej
- - 19,0 -
Ili 10 25,3 33
III 15 27,1 42
HI 20 30 110
V 15 27.8 50
VII 20 37.1 100
Przykład VI
Odpowiednią ilość żywicy epoksydowej (cz. wag.) zmieszano z odpowiednią ilością (cz. wag.) grafitu ekspandującego modyfikowanego cyjanuranem (wg przykładu I) lub fosforanem melaminy (wg przykładu II) do uzyskania homogenicznej mieszaniny. Do tak przygotowanej mieszaniny wprowadzono trójetylenoczteroaminę (TĘCZA) w ilości 11 g/l 00 g żywicy. Żywicę wraz z antypirenem oraz układem utwardzającym przeniesiono do odpowiednich form, aby uzyskać znormalizowane kształtki do badań palnościowych. Całość pozostawiono w temperaturze pokojowej na 24 godziny a następnie po tym czasie odlewy dotwardzano przez 16 godzin w temperaturze 50°C.
Otrzymano kompozycję epoksydową charakteryzującą się zwiększoną wartością indeksu tlenowego w stosunku do żywicy nienapełnionej. Wyniki i pozostałe składy kompozycji i wartości IO zestawiono w tabeli 2.
Tabela 2. Składy kompozycji epoksydowych oraz wartości indeksu tlenowego uniepalnionych kompozycji
Rodzaj modyfikatora Ilość modyfikatora |cz wag/lOOcz. wag.żywicy | 10 % wzrost 10 w stosunku do żywicy nienapełnionej
- - 22,1 -
1 10 35,6 61.1
I 20 41 85
III 20 32.4 44,5
III 15 30.5 38
111 10 29.5 33,5
VII 15 296 34
V 20 28,3 28
PL 232 900 B3

Claims (2)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób modyfikacji grafitu stosowanego jako antypiren, polegający na tym, że wytwarza się dyspersję wodną melaminy i grafitu ekspandującego, a następnie, po ogrzaniu dyspersji do temperatury nie przekraczającej 100°C, wkrapla się kwas ortofosforowy i prowadzi się reakcję przez 1 do 6 godzin intensywnie mieszając, po czym produkt po ostudzeniu i wydzieleniu z roztworu, suszy się, przy czym ilość użytego grafitu ekspandującego wynosi od 20 do 90% wagowych w stosunku do masy mieszaniny grafitu, melaminy i kwasu ortofosforowego, według patentu PL 226369, znamienny tym, że przed rozpoczęciem ogrzewania dyspersję wodną melaminy i grafitu ekspandującego miesza się przez 60 do 90 minut w temperaturze pokojowej, a następnie, w tej temperaturze, dodaje się kwas ortofosforowy lub kwas cyjanurowy.
  2. 2. Zastosowanie modyfikowanego grafitu, wytworzonego sposobem określonym w zastrz. 1, w kompozycjach polimerowych o ograniczonej palności zawierających 5-30% wagowych modyfikowanego grafitu w stosunku do polimeru, w szczególności w kompozycjach polistyrenowych, kompozycjach nienasyconych żywic poliestrowych lub kompozycjach żywic epoksydowych.
PL411219A 2015-02-09 2015-02-09 Sposób modyfikacji grafitu ekspandującego i zastosowanie modyfikowanego grafitu PL232900B3 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL411219A PL232900B3 (pl) 2015-02-09 2015-02-09 Sposób modyfikacji grafitu ekspandującego i zastosowanie modyfikowanego grafitu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL411219A PL232900B3 (pl) 2015-02-09 2015-02-09 Sposób modyfikacji grafitu ekspandującego i zastosowanie modyfikowanego grafitu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL411219A3 PL411219A3 (pl) 2016-08-16
PL232900B3 true PL232900B3 (pl) 2019-08-30

Family

ID=56617414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL411219A PL232900B3 (pl) 2015-02-09 2015-02-09 Sposób modyfikacji grafitu ekspandującego i zastosowanie modyfikowanego grafitu

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL232900B3 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL411219A3 (pl) 2016-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102378802B (zh) 有机磷类阻燃剂及其制备方法
Jian et al. Effect of a novel P/N/S-containing reactive flame retardant on curing behavior, thermal and flame-retardant properties of epoxy resin
Peng et al. Anderson-type polyoxometalate-based hybrid with high flame retardant efficiency for the preparation of multifunctional epoxy resin nanocomposites
Dai et al. Unsaturated polyester resins modified with phosphorus-containing groups: Effects on thermal properties and flammability
JP4973848B2 (ja) ポリ乳酸樹脂組成物
Toldy et al. Intrinsically flame retardant epoxy resin–Fire performance and background–Part I
Yu et al. Microencapsulated ammonium polyphosphate by polyurethane with segment of dipentaerythritol and its application in flame retardant polypropylene
CS253712B2 (en) Process for preparing enclosed pulverized ammonium polyphosphate
JP2002531647A (ja) 発泡性ポリスチレン粒子の製造
Yan et al. Structural modification of ammonium polyphosphate by DOPO to achieve high water resistance and hydrophobicity
JP2014506280A5 (pl)
Xia et al. Synthesis of 1-hydroxy ethylidene-1, 1-diphosphonic ammonium and the promise of this ammonium salt as an intumescent flame retardant in polystyrene
CA3031424A1 (en) Use of geopolymeric additive in combination with non-brominated flame retardant in polymer foams
CN105026447A (zh) 硬质体、制备方法、应用和组合物
PL232900B3 (pl) Sposób modyfikacji grafitu ekspandującego i zastosowanie modyfikowanego grafitu
RU2436623C1 (ru) Тонкодисперсная органическая суспензия углеродных наноструктур для модификации эпоксидных смол и способ ее изготовления
CN113637229A (zh) 一种改性mca阻燃剂及其制备方法
CN103819735B (zh) 可膨胀石墨/蜜胺盐协效膨胀阻燃剂及其制备方法
JP2013528243A (ja) ポリマー用のカプセル封入された難燃剤
CN109971038A (zh) 一种改性膨胀型阻燃剂及其制备方法
US9193834B2 (en) Phosphazene-formaldehyde polymers and their polymer metal-complexes
CN110272623B (zh) 一种激光烧结用聚酰胺阻燃粉末材料的制备方法
WO2001048072A1 (fr) Composition d'additif pour resines et son procede de production
KR101899649B1 (ko) 열가소성 수지 제조방법
KR101223705B1 (ko) 유황폴리머 조성물