RU2373246C2 - Method of producing heat-resistant material for protective coating - Google Patents

Method of producing heat-resistant material for protective coating Download PDF

Info

Publication number
RU2373246C2
RU2373246C2 RU2008101475/04A RU2008101475A RU2373246C2 RU 2373246 C2 RU2373246 C2 RU 2373246C2 RU 2008101475/04 A RU2008101475/04 A RU 2008101475/04A RU 2008101475 A RU2008101475 A RU 2008101475A RU 2373246 C2 RU2373246 C2 RU 2373246C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon
hydroxyamide
poly
protective coating
heat
Prior art date
Application number
RU2008101475/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008101475A (en
Inventor
Людмила Ивановна Рудая (RU)
Людмила Ивановна Рудая
Валерий Владимирович Шаманин (RU)
Валерий Владимирович Шаманин
Юрий Федорович Бирюлин (RU)
Юрий Федорович Бирюлин
Евгений Иванович Теруков (RU)
Евгений Иванович Теруков
Наталья Владимировна Климова (RU)
Наталья Владимировна Климова
Алексей Григорьевич Ткачёв (RU)
Алексей Григорьевич Ткачёв
Дмитрий Сергеевич Курдыбайло (RU)
Дмитрий Сергеевич Курдыбайло
Алексей Юрьевич Марфичев (RU)
Алексей Юрьевич Марфичев
Original Assignee
Институт Высокомолекулярных соединений Российской Академии наук
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 Институт Высокомолекулярных соединений Российской Академии наук filed Critical Институт Высокомолекулярных соединений Российской Академии наук
Priority to RU2008101475/04A priority Critical patent/RU2373246C2/en
Publication of RU2008101475A publication Critical patent/RU2008101475A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2373246C2 publication Critical patent/RU2373246C2/en

Links

Landscapes

  • Paints Or Removers (AREA)
  • Polyamides (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method of producing heat-resistant material for protective coating involves dissolving a polymeric binder in a solevent, where the binder is in form of poly(o-hydroxyamide), which is a product of polycondensation of dichloride of isophthalic acid with 3,3'-dihydroxy-4,4'-diaminodiphenylmethane in a solvent in molar ratio of reagents ranging from 1:1:7 to 1.05:1:15, and mixing with carbon nanofibres or carbon nanoclusters, obtained through hydrolysis of methane on a Ni/MgO catalyst with length of fibres from 50 to 100 mcm and diametre from 20 to 60 nm until obtaining a homogeneous composition.
EFFECT: obtained finished material is heat-resistant, is highly adhesive and has protective properties when deposited on surfaces of varying chemical nature.
3 cl, 5 ex

Description

Изобретение относится к технологии получения материалов для нанесения защитных покрытий на поверхность различных естественных и искусственных субстратов.The invention relates to a technology for producing materials for applying protective coatings to the surface of various natural and artificial substrates.

Известен способ получения материала для защитного покрытия, включающий растворение полимерного связующего в растворителе и введение в этот раствор углеродного наполнителя в виде наночастиц [RU 2219212, 20.12.2003].A known method of obtaining a material for a protective coating, comprising dissolving a polymeric binder in a solvent and introducing into this solution a carbon filler in the form of nanoparticles [RU 2219212, 12.20.2003].

Получаемый материал обладает высокой адгезионной способностью и защитными свойствами при нанесении на металлические, полимерные, деревянные поверхности.The resulting material has high adhesive ability and protective properties when applied to metal, polymer, wooden surfaces.

Указанный способ является наиболее близким по технической, физико-химической сущности и положительному результату.The specified method is the closest in technical, physico-chemical nature and a positive result.

Обладая определенными преимуществами перед аналогами (RU 2129106, 20.04.1999; Гуль В.Е., Шенфиль Л.З. Электропроводящие полимерные композиции. - М.: Химия, 1984, с.240), данный способ имеет существенный недостаток, заключающийся в ненадежной работе получаемого защитного покрытия при колебаниях температур среды и защищаемой поверхности изделия, особенно при повышении температуры стационарного или набегающего газового потока свыше 150-200°С, сопровождаемые усадочностью, трещиноватостью и интенсивным аблированием защитного слоя покрытия.Having certain advantages over analogues (RU 2129106, 04/20/1999; Gul V.E., Shenfil LZ Electrically conductive polymer compositions. - M .: Chemistry, 1984, p.240), this method has a significant disadvantage, which is unreliable the work of the resulting protective coating under fluctuations in the temperature of the medium and the surface of the product to be protected, especially when the temperature of a stationary or incident gas flow rises above 150-200 ° C, accompanied by shrinkage, fracturing and intensive ablation of the protective coating layer.

Технической задачей и положительным результатом изобретения является получение материала с более высокими физико-химическими характеристиками по адгезии при колебаниях температур внешней среды и подложки (покрытия) при повышении температур (выше показателей опасных и критических для аналогов), отсутствии при этом процесса усадочности и предупреждение развития сетки трещинообразования на поверхности защищаемого изделия из материалов различного рода, как гомосостава, так и гетеросоставных материалов из разнородных компонентов.An object of the invention and a positive result of the invention is to obtain a material with higher physicochemical characteristics of adhesion during temperature fluctuations of the environment and the substrate (coating) with increasing temperatures (higher than hazardous and critical indicators for analogues), the absence of shrinkage process and the prevention of mesh development cracking on the surface of the protected product from materials of various kinds, both homogenous and heterogeneous materials from heterogeneous components.

Указанный результат в изобретении достигается оригинальной последовательностью операций способа и использованием новых материалов для его осуществления.The specified result in the invention is achieved by the original sequence of operations of the method and the use of new materials for its implementation.

Основными отличительными признаками заявляемого изобретения являются использование нового высокотермостойкого полимерного связующего - поли(о-гидроксиамида)- продукта поликонденсации дихлорида изофталевой кислоты с 3,3'-дигидрокси-4,4'-диаминодифенилметаном. Поликонденсацию проводят в амидных растворителях, причем, мольное соотношение реагентов при получении поли(о-гидроксиамида) выбирают в пределах: дихлорид изофталевой кислоты: 3,3'-дигидрокси-4,4'-диаминодифенилметан: растворитель - от 1: 1: 7 до 1.05: 1: 15. Поли(о-гидроксиамид) после завершения поликонденсации высаживают из реакционного раствора в смесь органических растворителей, а защитный материал получают при следующем соотношении компонентов, мас.%: полимерное связующее - 20-30, углеродное нановолокно, углеродные нанокластеры - 2-10, полученные пиролизом метана на катализаторе Ni/MgO с длиной волокон 50-100 мкм и диаметром 20-60 нм, остальное составляет растворитель, последующее их смешивание проводят до получения однородного состава. Пленки, сформированные из поли(о-гидроксиамида) и подвергнутые термозадубливанию при 350°С выдерживают нагревание до 400°С на воздухе и 450°С в инертной атмосфере до 1 ч, потери массы не превышают 5%, поскольку поли(о-гидроксиамид) после термической обработки при 350°С превращается в высокотермостойкий полибензоксазол.The main distinguishing features of the claimed invention are the use of a new highly heat-resistant polymer binder - poly (o-hydroxyamide) - the polycondensation product of isophthalic acid dichloride with 3,3'-dihydroxy-4,4'-diaminodiphenylmethane. Polycondensation is carried out in amide solvents, moreover, the molar ratio of the reagents when obtaining poly (o-hydroxyamide) is chosen in the range: isophthalic acid dichloride: 3,3'-dihydroxy-4,4'-diaminodiphenylmethane: solvent - from 1: 1: 7 to 1.05: 1: 15. Poly (o-hydroxyamide) after completion of polycondensation is precipitated from the reaction solution into a mixture of organic solvents, and the protective material is obtained in the following ratio of components, wt.%: Polymer binder - 20-30, carbon nanofiber, carbon nanoclusters - 2-10 received pi by methane roll on a Ni / MgO catalyst with a fiber length of 50-100 μm and a diameter of 20-60 nm, the rest is a solvent, their subsequent mixing is carried out until a homogeneous composition is obtained. Films formed from poly (o-hydroxyamide) and thermally suppressed at 350 ° С can withstand heating up to 400 ° С in air and 450 ° С in an inert atmosphere for up to 1 h, weight loss does not exceed 5%, since poly (o-hydroxyamide) after heat treatment at 350 ° C it turns into a highly heat-resistant polybenzoxazole.

Предлагаемое полимерное связующее хорошо совмещается с углеродным нановолокном и углеродными нанокластерами, имеющими, как указано, длину волокна 50-100 мкм и диаметр 20-60 нм. При проведении реакции поликонденсации за счет варьирования соотношения исходных реагентов можно варьировать вязкость раствора, а, следовательно, молекулярную массу полимера, а использование в композиции осажденного полимера дает возможность получать полимерные растворы заданной вязкости. Высокая термостойкость позволяет расширить области применения готового защитного покрытия.The proposed polymer binder is well combined with carbon nanofibers and carbon nanoclusters having, as indicated, a fiber length of 50-100 μm and a diameter of 20-60 nm. When carrying out the polycondensation reaction by varying the ratio of the starting reagents, the viscosity of the solution can be varied, and therefore the molecular weight of the polymer, and the use of precipitated polymer in the composition makes it possible to obtain polymer solutions of a given viscosity. High heat resistance allows you to expand the scope of the finished protective coating.

Пример 1. Получение термостойкого защитного материала по предлагаемому способу.Example 1. Obtaining heat-resistant protective material according to the proposed method.

а) Получение поли(о-гидроксиамида) из дихлорида изофталевой кислоты и 3,3'-дигидрокси-4,4'-диаминодифенилметана осуществляют следующим образом: 1 г-мол 3,3'-дигидрокси-4,4'-диаминодифенилметана растворяют в 11.2 г-мол диметилацетамида, содержащего не более 0.035% влаги при комнатной температуре. Раствор охлаждают до 0-(-5°С) и к охлажденному раствору при перемешивании в течение 5-7 мин добавляют 1.0 г-мол тщательно измельченного дихлорида изофталевой кислоты (II), с такой скоростью, чтобы температура реакционной массы не поднималась выше 40°С. По окончании добавления смесь перемешивают 90-120 мин при комнатной температуре. Затем реакционную массу снова охлаждают доa) Obtaining poly (o-hydroxyamide) from isophthalic acid dichloride and 3,3'-dihydroxy-4,4'-diaminodiphenylmethane is carried out as follows: 1 g-mol of 3,3'-dihydroxy-4,4'-diaminodiphenylmethane is dissolved in 11.2 g-mol of dimethylacetamide containing not more than 0.035% moisture at room temperature. The solution is cooled to 0 - (- 5 ° C) and 1.0 g mol of carefully ground isophthalic acid (II) dichloride is added to the cooled solution with stirring over 5-7 minutes, so that the temperature of the reaction mass does not rise above 40 ° FROM. Upon completion of the addition, the mixture is stirred for 90-120 minutes at room temperature. Then the reaction mass is again cooled to

0-(-5°С) и по каплям в течение 15-20 мин добавляют 2-г-мол свежеперегнанного эпихлоргидрина, после чего перемешивают раствор при комнатной температуре 60 мин. Полученный вязкий полимерный раствор разбавляют двукратным по объему количеством диметилацетамида, диметилформамида или N-метил-α-пирролидона и прикалывают к охлажденной до 0-(-5°С) смеси растворителей: хлороформ-изопропанол, взятых в объемном соотношении 5:1. Выпавший осадок поли(о-гидроксиамида) отфильтровывают, сушат при 70°С в течение 5 ч, затем при 40°С в вакуум-сушильном шкафу 3 ч. Выход количественный, приведенная вязкость 0.5%-ного раствора в концентрированной серной кислоте 1.2 дл/г.0 - (- 5 ° С) and 2 g-mol of freshly distilled epichlorohydrin are added dropwise over 15-20 minutes, after which the solution is stirred at room temperature for 60 minutes. The resulting viscous polymer solution is diluted with a twice volume of dimethylacetamide, dimethylformamide or N-methyl-α-pyrrolidone and pinned to a mixture of solvents: chloroform-isopropanol, taken in a volume ratio of 5: 1, cooled to 0 - (- 5 ° C). The precipitated precipitate of poly (o-hydroxyamide) is filtered off, dried at 70 ° C for 5 hours, then at 40 ° C in a vacuum oven for 3 hours. Quantitative yield, reduced viscosity of a 0.5% solution in concentrated sulfuric acid 1.2 dl / g.

б) Получение термостойкого защитного материала.b) Obtaining heat-resistant protective material.

20 в.ч. полученного поли(о-гидроксиамида) смешивают с 20 в.ч. N-метил-α-пирролидона, смесь оставляют набухать на 12 ч, после чего к раствору добавляют 10 в.ч. углеродных нановолокон и углеродных (l=50-100 мкм, d=20-60 нм) нанокластеров, перемешивают 2 ч. Полученную суспензию наносят на стекло. Полученные слои подвергались сушке при 130°С в течение 1 ч, средняя толщина пленок составляла 200 мкм. Следует отметить, что углеродные нанокластеры распределялись равномерно по поверхности и хорошо держались. Высушенные при 130°С пленки подвергались ступенчатому термозадубливанию на воздухе (150°С 15 мин, 200°С 15 мин, 250°С 15 мин, 300°С 15 мин, 350°С 30 мин). Пленки после термической обработки не растрескивались, целостность слоя не нарушалась. Пленки обладают высокой химической стойкостью. Они не растворяются ни в одном из органических растворителей, стабильны по отношению к крепким кислотам и щелочам, различным типам плазмы, удаляются только 98%-ной азотной кислотой и кислородной плазмой. Пленки выдерживают нагревание до 400°С на воздухе и 450°С в инертной атмосфере до 1 ч, потери массы не превышают 5%. Исследование поглощения СВЧ излучения пленками, сформированными на стекле из защитного материала на основе поли(о-гидроксиамида) и углеродных нанокластеров, показало, что по сравнению с материалом, описанным в заявке №2006145803/04, коэффициент поглощения незадубленных пленок на основе поли(о-гидроксиамида) превышает его на порядок, а у термозадубленных на 2-3 порядка.20 hours the resulting poly (o-hydroxyamide) is mixed with 20 parts by weight N-methyl-α-pyrrolidone, the mixture is left to swell for 12 hours, after which 10 parts by weight of added to the solution. carbon nanofibers and carbon (l = 50-100 microns, d = 20-60 nm) nanoclusters are stirred for 2 hours. The resulting suspension is applied to glass. The obtained layers were dried at 130 ° C for 1 h; the average film thickness was 200 μm. It should be noted that carbon nanoclusters were evenly distributed over the surface and held well. The films dried at 130 ° С were subjected to stepwise thermal suppression in air (150 ° С 15 min, 200 ° С 15 min, 250 ° С 15 min, 300 ° С 15 min, 350 ° С 30 min). After heat treatment, the films did not crack, and the integrity of the layer was not violated. Films have high chemical resistance. They do not dissolve in any of the organic solvents, are stable with respect to strong acids and alkalis, various types of plasma, and are removed only with 98% nitric acid and oxygen plasma. The films can withstand heating up to 400 ° C in air and 450 ° C in an inert atmosphere for up to 1 h, mass loss does not exceed 5%. A study of the absorption of microwave radiation by films formed on glass from a protective material based on poly (o-hydroxyamide) and carbon nanoclusters showed that, compared with the material described in application No. 2006145803/04, the absorption coefficient of undecided films based on poly (o- hydroxyamide) exceeds it by an order of magnitude, and in thermally suppressed by 2-3 orders of magnitude.

Пример 2. Получение термостойкого материала для защитного покрытия проводят аналогично примеру 1, но соотношение реагентов при получении поли(о-гидроксиамида) составляет 1.2:1:7. Получают полимер с низкой молекулярной массой, пленки имеют малую толщину и, вследствие этого, неравномерное распределение углеродных нанокластеров по поверхности пленки. Защитные свойства понижаются.Example 2. Obtaining a heat-resistant material for a protective coating is carried out analogously to example 1, but the ratio of the reactants in the production of poly (o-hydroxyamide) is 1.2: 1: 7. A polymer with a low molecular weight is obtained, the films have a small thickness and, as a result, the uneven distribution of carbon nanoclusters over the film surface. Protective properties are reduced.

Пример 3. Получение термостойкого материала для защитного покрытия проводят аналогично примеру 1, но соотношение реагентов при получении поли(о-гидроксиамида) составляет 1:1.2:7. Получают полимер с низкой молекулярной массой, что значительно ухудшает защитные свойства материала.Example 3. Obtaining a heat-resistant material for a protective coating is carried out analogously to example 1, but the ratio of the reactants in the preparation of poly (o-hydroxyamide) is 1: 1.2: 7. Get a polymer with a low molecular weight, which significantly impairs the protective properties of the material.

Пример 4. Получение термостойкого материала для защитного покрытия проводят аналогично примеру 1, но при изготовлении композиции с углеродными нанокластерами использовали реакционный раствор поли(о-гидроксиамида). Защитные свойства пленки понижены.Example 4. Obtaining a heat-resistant material for a protective coating is carried out analogously to example 1, but in the manufacture of a composition with carbon nanoclusters used a reaction solution of poly (o-hydroxyamide). The protective properties of the film are reduced.

Пример 5. Получение термостойкого материала для защитного покрытия проводят аналогично примеру 1, но защитный материал готовят при следующем соотношении компонентов, мас.%: полимерное связующее поли(о-гидроксиамид) - 20, углеродные нанокластеры - 1. Защитные свойства пленки понижены, так как имеются пространства, не содержащие углеродных нанокластеров.Example 5. Obtaining a heat-resistant material for a protective coating is carried out analogously to example 1, but the protective material is prepared in the following ratio of components, wt.%: Polymer binder poly (o-hydroxyamide) - 20, carbon nanoclusters - 1. The protective properties of the film are reduced, since there are spaces that do not contain carbon nanoclusters.

Таким образом, использование высокотермостойкого поли(о-гидроксиамида) в качестве полимерного связующего в материале для защитных покрытий обеспечивает высокую адгезионную способность и надежные защитные свойства при нанесении на поверхности различной химической природы.Thus, the use of highly heat-resistant poly (o-hydroxyamide) as a polymer binder in the material for protective coatings provides high adhesive ability and reliable protective properties when applied to surfaces of various chemical nature.

Claims (3)

1. Способ получения термостойкого материала для защитного покрытия, включающий растворение полимерного связующего в растворителе, в качестве которого используют поли(о-гидроксиамид) - продукт поликонденсации дихлорида изофталевой кислоты с 3,3'-дигидрокси-4,4'-диаминодифенилметаном в растворителе при мольном соотношении реагентов соответственно от 1:1:7 до 1,05:1:15, наполнение раствора углеродным нановолокном, углеродными нанокластерами, полученными пиролизом метана на катализаторе Ni/MgO с длиной волокон 50-100 мкм и диаметром 20-60 нм, последующее их смешивание до получения однородного состава, содержащего, мас.%:
полимерное связующее 20-30 углеродное нановолокно, углеродные нанокластеры 2-10 растворитель остальное
1. A method of obtaining a heat-resistant material for a protective coating, comprising dissolving a polymer binder in a solvent, which is used as poly (o-hydroxyamide) - the product of polycondensation of isophthalic acid dichloride with 3,3'-dihydroxy-4,4'-diaminodiphenylmethane in a solvent at the molar ratio of reagents, respectively, from 1: 1: 7 to 1.05: 1: 15, filling the solution with carbon nanofibers, carbon nanoclusters obtained by methane pyrolysis on a Ni / MgO catalyst with a fiber length of 50-100 microns and a diameter of 20-60 nm, followed by mixing them to obtain a homogeneous composition containing, wt.%:
polymer binder 20-30 carbon nanofiber, carbon nanoclusters 2-10 solvent rest
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поликонденсацию проводят в амидных растворителях.2. The method according to claim 1, characterized in that the polycondensation is carried out in amide solvents. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что поли(о-гидроксиамид) высаживают из реакционного раствора в смесь органических растворителей. 3. The method according to claim 1, characterized in that the poly (o-hydroxyamide) is planted from the reaction solution into a mixture of organic solvents.
RU2008101475/04A 2008-01-11 2008-01-11 Method of producing heat-resistant material for protective coating RU2373246C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008101475/04A RU2373246C2 (en) 2008-01-11 2008-01-11 Method of producing heat-resistant material for protective coating

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008101475/04A RU2373246C2 (en) 2008-01-11 2008-01-11 Method of producing heat-resistant material for protective coating

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008101475A RU2008101475A (en) 2009-07-20
RU2373246C2 true RU2373246C2 (en) 2009-11-20

Family

ID=41046833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008101475/04A RU2373246C2 (en) 2008-01-11 2008-01-11 Method of producing heat-resistant material for protective coating

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2373246C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2478663C1 (en) * 2011-12-15 2013-04-10 Учреждение Российской академии наук Институт высокомолекулярных соединений Method of obtaining nanocomposite material for thermal and chemoresistant coatings and planar layers with high dielectric capacitivity

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2478663C1 (en) * 2011-12-15 2013-04-10 Учреждение Российской академии наук Институт высокомолекулярных соединений Method of obtaining nanocomposite material for thermal and chemoresistant coatings and planar layers with high dielectric capacitivity

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008101475A (en) 2009-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI656149B (en) Polyamine-imine film
US7166661B2 (en) Organic-inorganic composite material and laminate, optical waveguide and light transmission structure comprising the same
US20100244655A1 (en) Transparent electrode, conductive laminate and conductive layer
EP3778715B1 (en) Polymetalloxane, composition, cured film, member, electronic component, fiber, binder for ceramic molding, cured film production method, and fiber production method
KR101430976B1 (en) Preparation method of colorless and transparent polyimide film
KR101295653B1 (en) Polyimide film and method for preparing same
US10011694B2 (en) Polyimide-carbon nanotube composite film
Chen et al. High electrically conductive polyaniline/partially phosphorylated poly (vinyl alcohol) composite films via aqueous dispersions
KR101824658B1 (en) Hybrid film for packaing and preparation method thereof
RU2373246C2 (en) Method of producing heat-resistant material for protective coating
KR20170001340A (en) Electrically Conductive Polyetherimide Nanofibers and Method for Manufacturing the same
KR101538716B1 (en) Graphene-reinforced Poly(p-phenylene benzobisoxazole) composites and process for producing the same
KR20130078307A (en) Polyimide film and method for preparing same
CN109796592B (en) Polyimide precursor, transparent polyimide film and preparation method thereof
KR20140049382A (en) Polyimide film and method for preparing same
CN113845751B (en) Epoxy resin-based electromagnetic shielding composite material and preparation method and application thereof
Bhattacharyya et al. High aspect ratio, functionalizable conducting copolymer nanobundles
JP6679023B2 (en) Organic conductive film and method for manufacturing the same
WO2006120954A1 (en) Fluorescent material
TWI411633B (en) Polymer/carbon nanotube composite film with high gas permeability resistance and manufacturing method thereof
US20090306265A1 (en) Production of composites made of polyoxadiazole polymers
TWI399395B (en) High refractive index aromatic polyimide polymers-titania hybrid film and its preparation
Kang et al. Preparation and Characterization of Fluorine-Containing Polybenzoxazole Composite Films including Graphene Oxide as a Reinforcing Material
KR20170121131A (en) Preparation method for polyimide film using microwave
TWI694121B (en) Graphene-silver nanoparticles-polymer solution, method of preparing the same and use thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120112