RU2607409C1 - Полимерная композиция конструкционного назначения - Google Patents

Полимерная композиция конструкционного назначения Download PDF

Info

Publication number
RU2607409C1
RU2607409C1 RU2015130409A RU2015130409A RU2607409C1 RU 2607409 C1 RU2607409 C1 RU 2607409C1 RU 2015130409 A RU2015130409 A RU 2015130409A RU 2015130409 A RU2015130409 A RU 2015130409A RU 2607409 C1 RU2607409 C1 RU 2607409C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nickel powder
fluoroplastic
particle size
polymer composition
structural purposes
Prior art date
Application number
RU2015130409A
Other languages
English (en)
Inventor
Ирина Михайловна Бочкова
Анатолий Александрович Косяков
Владимир Иванович Матренин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Завод электрохимических преобразователей" (ООО "ЗЭП")
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 Общество с ограниченной ответственностью "Завод электрохимических преобразователей" (ООО "ЗЭП") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Завод электрохимических преобразователей" (ООО "ЗЭП")
Priority to RU2015130409A priority Critical patent/RU2607409C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2607409C1 publication Critical patent/RU2607409C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/08Metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/10Metal compounds
    • C08K3/11Compounds containing metals of Groups 4 to 10 or of Groups 14 to 16 of the Periodic Table
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/12Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08L27/18Homopolymers or copolymers or tetrafluoroethene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/12Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08L27/20Homopolymers or copolymers of hexafluoropropene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/10Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • C09K2003/1034Materials or components characterised by specific properties
    • C09K2003/1043Non water-swellable materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/10Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • C09K2003/1087Materials or components characterised by specific uses
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/10Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers

Landscapes

  • Sealing Material Composition (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение относится к полимерной композиции конструкционного назначения на основе фторопласта и порошковых наполнителей и может быть использовано при изготовлении уплотнений для фланцевых соединений ёмкостей, содержащих агрессивные вещества, и устройств, работающих в агрессивной среде. Композиция содержит фторопласт и наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.%: фторопласт марки Ф-4М 75-95, никелевый порошок со средним размером частиц от 2 до 10 мкм 5-25. Технический результат – улучшенные эксплуатационные показатели, а именно низкая влагопроницаемость, модуль упругости при сохранении высокой коррозионной стойкости, что позволяет достичь герметичности ёмкостей с агрессивными средами на более длительный промежуток времени; обеспечение прокладок для сохранения герметичности фланцевых соединений ёмкостей и увеличение ресурса эксплуатации ёмкости при длительном хранении агрессивных веществ, например отвального гексафторида урана, без их опорожнения до 80-100 лет; обеспечение уплотнителей фланцевых соединений или прокладок фланцев газовых центрифуг для производства гексафторида урана с увеличенным в 2 раза сроком эксплуатации. 5 табл., 5 пр.

Description

Предлагаемое изобретение относится к полимерным композициям конструкционного назначения на основе фторопласта и порошковых наполнителей и может быть использовано при изготовлении уплотнений для фланцевых соединений емкостей, содержащих агрессивные вещества, и устройств, работающих в агрессивной среде.
Резиновые уплотнения обеспечивают герметичность емкостей около сорока лет. По истечении этого промежутка времени на резиновых уплотнениях образуются трещины и происходит расслаивание резины из-за ее охрупчивания, что приводит к разгерметизации емкостей с токсичными веществами.
Известен химически стойкий полимерный материал конструкционного назначения: фторопласт-4 по ГОСТ 10007-80 [1] с ресурсом работы большим, чем у резиновых уплотнений. В зависимости от свойств и назначения выпускают такие модификации фторопласта-4, которые применяются для изготовления специальных изделий, например для изготовления электроизоляционной и конденсаторной пленок, для изготовления электротехнических изделий и других изделий повышенной надежности, а также электроизоляционных, изоляционных и пористых вальцованных пленок и прокладочной ленты.
Недостатком данного материала при использовании его в изделиях с агрессивной средой является то, что он менее стоек к действию радиации и ультрафиолетовых лучей, больше подвержен ползучести.
Известен полимерный композиционный материал на основе фторопласта и волокнистого наполнителя по патенту РФ на изобретение №2309170 (кл. МПК C08L 27/18, C08L 77/02, дата приоритета 28.03.2006) [2], который используется для изготовления уплотнений. Композиционный материал по данному изобретению состоит из фторопласта-4 (85-9%) и органического полиоксадиазольного волокнистого наполнителя Оксалон® (5-15%).
Недостатком данного полимерного композиционного материала является его неудовлетворительная стойкость в агрессивных средах, например гексафториде урана.
Наиболее близким по химической стойкости и достигаемому результату к предлагаемому изобретению и потому выбранный за прототип является полимерный материал - фторопласт марки Ф-4М по ТУ 2213-054-00203521-99 [3], модифицированный гексафторпропиленом. Такой материал имеет высокую коррозионную стойкость. Однако недостатком этих материалов, как показала экспериментальная проверка, являются низкие физико-механические показатели.
Задача заявляемого технического решения - создание полимерной композиции конструкционного назначения, имеющей улучшенные эксплуатационные показатели, а именно низкую влагопроницаемость, модуль упругости при сохранении высокой коррозионной стойкости, что позволяет достичь герметичности емкостей с агрессивными средами на более длительный промежуток времени.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в известный полимер - модифицированный фторопласт марки Ф-4М, согласно предлагаемому техническому решению дополнительно вводится никелевый порошок со средним размером частиц от 2 до 10 мкм при следующем соотношении компонентов, масс.%:
фторопласт Ф-4М 75…95
никелевый порошок 5…25
Полученная по заявляемому техническому решению полимерная композиция конструкционного назначения позволяет изготавливать, например, уплотнения для фланцевых соединений при использовании их в устройствах, работающих с агрессивными средами, которые отвечают требованиям, предъявляемым к таким материалам по механической прочности, долговечности и стойкости в агрессивных средах.
Экспериментальным путем был установлен средний размер частиц никелевого порошка, используемого для получения заявляемой полимерной композиции конструкционного назначения.
При среднем размере частиц никелевого порошка менее 2 мкм достигается более равномерное распределение его в порошке фторопластовом Ф-4М, однако никелевый порошок с таким средним размером частиц пожаро- и взрывоопасен. На воздухе никелевый порошок со средним размером частиц менее 2 мкм воспламеняется и поэтому работать с ним очень опасно. При среднем размере частиц никелевого порошка более 10 мкм не удается достигнуть равномерного распределения никелевого порошка в фторопластникелевой смеси, поэтому изделия из него обладают небольшой механической прочностью, коррозионной стойкостью и не обеспечивают требуемую герметичность фланцевых соединений.
Оптимальные параметры среднего размера частиц никелевого порошка в заявляемой полимерной композиции конструкционного назначения определены путем измерения герметичности фланцевых соединений (таблица 1), уплотненных прокладками, изготовленными с разным значением среднего размера частиц никелевого порошка.
Пример 1. При помощи воздушного классификатора из никелевого порошка, например марки АЭ-I (ТУ 1783-004-07622839-2003) [4], выделялась фракция никелевого порошка со средним размером частиц 2 мкм. Затем механическим перемешиванием подготавливали композицию из фторопласта Ф-4М (90%) и никелевого порошка марки АЭ-I (10%). Из полученной композиции изготавливали изделия путем выполнения следующих операций:
- загрузки полученной композиции в пресс-форму при комнатной температуре;
- прессования под удельным давлением (0,7…1,0) т/см2;
- выдержки при этом давлении в течении от 1 до 5 минут;
- последующего спекания при температуре от 320 до 380°C.
Пример 2. При помощи воздушного классификатора из никелевого порошка, например, марки АЭ-I выделялась фракция никелевого порошка со средним размером частиц 6 мкм. Затем производились операции, аналогичные указанным в примере 1.
Пример 3. При помощи воздушного классификатора из никелевого порошка, например, марки АЭ-I выделялась фракция никелевого порошка со средним размером частиц 10 мкм. Затем производились операции, аналогичные указанным в примере 1.
Пример 4. При помощи воздушного классификатора из никелевого порошка, например, марки АЭ-I выделялась фракция никелевого порошка со средним размером частиц 15 мкм. Затем производились операции, аналогичные указанным в примере 1.
Figure 00000001
Таким образом, оптимальным средним размером частиц никелевого порошка, используемого в заявляемой полимерной композиции конструкционного назначения, является средний размер частиц от 2 до 10 мкм.
Экспериментальным путем было установлено, что введение никелевого порошка в состав заявляемой полимерной композиции конструкционного назначения менее 5% незначительно улучшает механические характеристики материала. Введение же никелевого порошка более 25% приводит к получению более жесткого материала, что снижает уплотняющую способность прокладок, изготовленных из него, так как значительно увеличивается момент затяжки фланцевого соединения, уплотненного такой прокладкой.
Были проведены работы по определению герметичности фланцевых соединений при использовании заявляемой полимерной композиции конструкционного назначения, обосновывающие заявляемый состав.
Пример 1. При помощи воздушного классификатора из никелевого порошка, например, марки АЭ-I выделялась фракция никелевого порошка со средним размером частиц 4 мкм. Затем механическим перемешиванием подготавливали композицию из фторопласта Ф-4М (97%) и никелевого порошка марки АЭ-I (3%). Из полученной композиции изготавливали изделия путем выполнения следующих операций:
- загрузки полученной композиции в пресс-форму при комнатной температуре;
- прессования под удельным давлением (0,7…1,0) т/см2;
- выдержки при этом давлении в течении от 1 до 5 минут;
- последующего спекания при температуре от 320 до 380°C.
Пример 2. Композицию из фторопласта Ф-4М (95%) и никелевого порошка, например, марки АЭ-I (5%) с размером частиц 4 мкм приготавливали согласно способу, изложенному в примере 1.
Пример 3. Композицию из фторопласта Ф-4М (90%) и никелевого порошка, например, марки АЭ-I (10%) с размером частиц 4 мкм приготавливали согласно способу, изложенному в примере 1.
Пример 4. Композицию из фторопласта Ф-4М (75%) и никелевого порошка, например, марки АЭ-I (25%) с размером частиц 4 мкм приготавливали согласно способу, изложенному в примере 1.
Пример 5. Композицию из фторопласта Ф-4М (60%) и никелевого порошка, например, марки АЭ-I (40%) с размером частиц 4 мкм приготавливали согласно способу, изложенному в примере 1.
В таблице 2 приведены результаты определения герметичности фланцевого соединения, уплотненного прокладкой из полимерного композиционного конструкционного материала различного процентного соотношения фторопласта Ф-4М и никелевого порошка со средним размером частиц 4 мкм.
Figure 00000002
Таким образом, оптимальный состав компонентов заявляемой полимерной композиции конструкционного назначения следующий (мас.%):
фторопласт Ф-4М 75…95
никелевый порошок 5…25
Ниже в таблице 3 приведены сравнения характеристик прототипа (фторопласта Ф-4М) и заявляемой полимерной композиции конструкционного назначения.
Введение во фторопласт Ф-4М никелевого порошка с размером частиц от 2 до 10 мкм в заявляемом соотношении компонентов приводит к повышению модуля упругости заявляемой полимерной композиции конструкционного назначения по сравнению с прототипом.
Figure 00000003
Были проведены сравнительные испытания прокладок из заявляемой полимерной композиции конструкционного назначения и различных материалов на влагопроницаемость. Результаты этих испытаний приведены в таблице 4.
Figure 00000004
Данные испытания показали, что применение прокладок, изготовленных из заявляемой полимерной композиции, конструкционного назначения в значительной степени повышает герметичность соединений и, следовательно, увеличивает ресурс работы оборудования.
Результаты ускоренных ресурсных испытаний прокладок, изготовленных из заявляемой полимерной композиции конструкционного назначения, по методике определения релаксации напряжения в образцах данных прокладок во времени при заданной начальной деформации и температуре приведены в таблице 5.
Figure 00000005
По результатам проведенных испытаний получено заключение о том, что прокладки из заявляемой полимерной композиции конструкционного назначения работоспособны в течение более 80 лет. На фланцевом соединении, уплотненном данной прокладкой, не выявлено ухудшения герметичности после воздействия 100 термоударов в диапазоне температур от (-50°C) до (+60°C).
Оценка ресурса прокладок в уплотнительном узле емкости с агрессивной средой проводилась по величине остаточного уровня напряжения в прокладке, обеспечивающем герметичность емкости через 80-100 лет.
Использование прокладок из заявляемой полимерной композиции конструкционного назначения во фланцевых соединениях емкостей для их уплотнения, предназначенных для длительного хранения агрессивных веществ, например, отвального гексафторида урана (ОГФУ), обеспечивает сохранение герметичности и увеличение ресурса эксплуатации емкости для хранения в них ОГФУ без их опорожнения до (80…100) лет.
Также использование заявляемой полимерной композиции конструкционного назначения в качестве уплотнителя фланцевых соединений или прокладок фланцев газовых центрифуг для производства гексафторида урана позволяет увеличить срок их эксплуатации в 2 раза.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Фторопласт-4 по ГОСТ 10007-80.
2. Патент РФ на изобретение №2309170 «Полимерная композиция конструкционного назначения».
3. Фторопласт марки Ф-4М по ТУ 2213-054-00203521-99.
4. Никелевый порошок марки АЭ-I по ТУ 1783-004-07622839-2003.

Claims (2)

  1. Полимерная композиция конструкционного назначения, содержащая фторопласт марки «Ф-4М», отличающаяся тем, что дополнительно содержит никелевый порошок со средним размером частиц от 2 до 10 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
  2. фторопласт марки Ф-4М 75-95 никелевый порошок 5-25
RU2015130409A 2015-07-22 2015-07-22 Полимерная композиция конструкционного назначения RU2607409C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015130409A RU2607409C1 (ru) 2015-07-22 2015-07-22 Полимерная композиция конструкционного назначения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015130409A RU2607409C1 (ru) 2015-07-22 2015-07-22 Полимерная композиция конструкционного назначения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2607409C1 true RU2607409C1 (ru) 2017-01-10

Family

ID=58452582

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015130409A RU2607409C1 (ru) 2015-07-22 2015-07-22 Полимерная композиция конструкционного назначения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2607409C1 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1533841A1 (ru) * 1987-11-10 1990-01-07 Завод-Втуз Красноярского Политехнического Института Способ нанесени антифрикционных покрытий
SU1766707A1 (ru) * 1989-04-07 1992-10-07 Институт органической химии Уральского отделения АН СССР Композиционный материал
RU2047030C1 (ru) * 1992-06-29 1995-10-27 Научно-производственный кооператив "Радиапласт" Уплотнительное устройство
RU2149218C1 (ru) * 1998-12-18 2000-05-20 Бузник Вячеслав Михайлович Состав для покрытий и способ его нанесения
RU2182912C2 (ru) * 1995-09-18 2002-05-27 Дайкин Индастриз, Лтд. Гранулированный порошок из политетрафторэтилена, содержащего наполнитель (варианты), и способ его получения
RU45493U1 (ru) * 2004-12-20 2005-05-10 Грановский Рафаил Нутович Уплотнительная манжета
US20120177906A1 (en) * 2010-12-28 2012-07-12 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Polymers with metal filler for emi shielding

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1533841A1 (ru) * 1987-11-10 1990-01-07 Завод-Втуз Красноярского Политехнического Института Способ нанесени антифрикционных покрытий
SU1766707A1 (ru) * 1989-04-07 1992-10-07 Институт органической химии Уральского отделения АН СССР Композиционный материал
RU2047030C1 (ru) * 1992-06-29 1995-10-27 Научно-производственный кооператив "Радиапласт" Уплотнительное устройство
RU2182912C2 (ru) * 1995-09-18 2002-05-27 Дайкин Индастриз, Лтд. Гранулированный порошок из политетрафторэтилена, содержащего наполнитель (варианты), и способ его получения
RU2149218C1 (ru) * 1998-12-18 2000-05-20 Бузник Вячеслав Михайлович Состав для покрытий и способ его нанесения
RU45493U1 (ru) * 2004-12-20 2005-05-10 Грановский Рафаил Нутович Уплотнительная манжета
US20120177906A1 (en) * 2010-12-28 2012-07-12 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Polymers with metal filler for emi shielding

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7067612B2 (en) Preformed compositions in shaped form
JP6272908B2 (ja) シーリングおよび耐摩耗性構成部材のための抗押出性組成物
JP4425510B2 (ja) 膨張黒鉛からなるアクリル樹脂含浸体
Lou et al. Stress–thermal oxidative aging behavior of hydrogenated nitrile rubber seals
RU2607409C1 (ru) Полимерная композиция конструкционного назначения
JP2019199549A (ja) ゴム組成物およびシール材
Mensah et al. Preparation and characterization of hydrophilic and water‐swellable elastomeric nanocomposites
JP7364812B2 (ja) シール用樹脂組成物およびシール
JP2013199558A (ja) 含フッ素硬化性組成物及びその硬化物
KR20120139580A (ko) 실온 경화성 플루오로폴리에테르계 고무 조성물 및 그의 경화물
Karmanova et al. The composition and technological aspects of obtaining water-swelling elastomeric materials
US3438932A (en) High strength,heat resistant fluoroelastomers
JP2008057711A (ja) 高圧水素容器
JP5919583B1 (ja) アルカリ乾電池
JP7243143B2 (ja) ポリアリーレンスルフィド組成物およびそれからなるガスケット
US3817908A (en) Rubber composition
Tailor et al. Review on non-woven polymeric gaskets their characteristics and applications
US3143512A (en) Addition of barium sulphate to sealants used in faying surface type joints
JP7364811B1 (ja) シール用樹脂組成物およびシール
RU2540619C2 (ru) Композиция на основе полифторированного сополимера, отверждаемая при комнатной температуре
JP2020515462A (ja) 燃料と油圧オイルおよび落雷に対する保護を組み合わせたシーリング化合物で充填されたプラスチックキャップ
Menon Compatibility of polymers in hydrogen environments: Brief update on 2019 work.
Donskoi et al. New fuel-resistant sealants
US2900355A (en) Composition containing poly-1,1-dihydroxyperfluorobutyl acrylate, silicon dioxide, carbon black and curing agent
JP2023178339A (ja) シール用樹脂組成物およびシール

Legal Events

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

Effective date: 20190723