RU2636495C2 - Способ получения полимерного композиционного материала для изготовления изделий - Google Patents
Способ получения полимерного композиционного материала для изготовления изделий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2636495C2 RU2636495C2 RU2016113234A RU2016113234A RU2636495C2 RU 2636495 C2 RU2636495 C2 RU 2636495C2 RU 2016113234 A RU2016113234 A RU 2016113234A RU 2016113234 A RU2016113234 A RU 2016113234A RU 2636495 C2 RU2636495 C2 RU 2636495C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- quartz
- particle size
- glass
- amount
- volume
- Prior art date
Links
Landscapes
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к полимерным композиционным материалам и может быть использовано при изготовлении различных изделий производственно-технического назначения, работающих в условиях воздействия агрессивной рабочей среды. Способ включает смешивание полимерного связующего, стеклоармирующего материала и наполнителя. В качестве полимерного связующего используют химстойкую органическую смолу, в качестве стеклоармирующего материала - материал со стеклом марки «С», а в качестве наполнителя - дисперсный кварц с размером частиц 0,008 и 0,025 мм. Стеклоармирующий материал используют в количестве не менее 30%, кварц с размером частиц 0,008 мм - в количестве 5-10%, а кварц с размером частиц 0,025 мм - в количестве 10-30% от объема изготавливаемого изделия. Изобретение позволяет повысить прочность, твердость, теплостойкость, износостойкость и огнестойкость композиционного материала. 3 пр.
Description
Изобретение относится к полимерным композиционным материалам и может быть использовано при изготовлении различных изделий производственно-технического назначения, работающих в условиях воздействия агрессивной рабочей среды.
Известны композиционные материалы (композиты), полученные из полимерной матрицы и стеклоармирующих материалов в виде тканей, матов и т.п. [1]. Недостатком таких материалов являются усредненные и недостаточные эксплуатационные показатели свойств изделий, изготовленных из этих материалов.
Известно, что для придания изделию из композита дополнительных свойств, которые требуются от него по условиям эксплуатации (например, прочность, огнестойкость, химическая стойкость и т.п.), в композиционный материал вводят специальные наполнители [2].
Недостатком подобного подхода к изменению свойств композита являются весьма обобщенные рекомендации по применению того или иного вида наполнителя в гранулометрическом и объемном соотношениях, не позволяющие оптимизировать структуру композита под конкретные эксплуатационные параметры изделия.
Известны приемы оптимизации структуры композита для изготовления конкретных видов изделий в увязке со способами их изготовления [3, 4, 5, 6], однако они не затрагивают наиболее часто встречающийся случай работы изделий производственно-технического назначения, работающих в условиях воздействия агрессивной рабочей среды, а именно при повышенных механических нагрузках, а также при наличии химического и абразивного факторов производственных процессов.
Задача настоящего изобретения заключается в создании полимерного композиционного материала для изготовления изделий производственно-технического назначения, работающих при повышенных механических нагрузках, а также при наличии химического и абразивного факторов производственных процессов.
Для этого предложен способ получения полимерного композиционного материала для изготовления изделий, включающий смешивание полимерного связующего, стеклоармирующего материала и наполнителя, при этом в качестве полимерного связующего используют химстойкую органическую смолу, в качестве стеклоармирующего материала - материал со стеклом марки «С», а в качестве наполнителя - дисперсный кварц с размером частиц 0,008 и 0,025 мм, при этом стеклоармирующий материал используют в количестве 30-50% от объема изготавливаемого изделия, кварц с размером частиц 0,008 мм - в количестве 10-20%, а кварц с размером частиц 0,025 мм - в количестве 10-50% от объема изготавливаемого изделия.
Известно, что дисперсный кварц обладает высокой химической стойкостью, высокой твердостью, теплостойкостью, электроизоляционными свойствами, а также отличной совместимостью с полимерной матрицей при его низкой стоимости и доступности. Исследования показали, что свойства композита зависят от фракции и объема введенного в него минерального наполнителя в виде кварца. Важно, чтобы при введении наполнителей не менялась вязкость связующего, влияющая на эффективность пропитки связующим стеклоармирующего материала (т.н. «ламинирование»), поскольку от качества пропитки зависит и качество изделия, полученного из композиционного материала. Поскольку вязкость связующего при введении наполнителя зависит от его гранулометрического состава, учтено, что при уменьшении размера частиц наполнителя вязкость системы повышается, что можно объяснить увеличением активной площади наполнителя и взаимодействием материалов на молекулярном уровне. Исследования влияния объемного наполнения кварцем связующего композита показало, что при увеличении размеров частиц наполнителя возрастает прочность композита. Однако наилучшие результаты с точки зрения минимизации изменения свойств связующего (изменение вязкости, времени полимеризации), оптимизации физико-механических свойств (прочности, твердости), повышения теплостойкости и получения эффекта негорючести композита достигаются при комбинации гранулометрического состава и объемного наполнения, а именно когда в химстойкую органическую смолу вводят дисперсный кварц с размером частиц 0,008 в количестве 10-20% и кварц с размером частиц 0,025 мм - в количестве 10-50% от объема изготавливаемого изделия.
Кварц с размером частиц 0,008 мм в количестве 10-20% от объема изготавливаемого изделия работает как загуститель смолы, незначительно повышая ее вязкость и плотность. Введение в смолу кварца с размером частиц 0,025 мм в количестве 10-50% от объема смолы повышает химстойкость, теплопроводность и абразивостойкость композита. За счет того что введением кварца с размером частиц 0,008 мм была повышена вязкость и плотность смолы, осаждение более крупного кварца не произойдет и модифицированная смола будет долго сохранять гомогенный состав и стабильные технологические свойства. Этот фактор важен при длительном хранении модифицированной смолы перед ее применением на производстве.
Такая комбинация гранулометрического состава и объемного наполнения кварцем позволяет оптимизировать свойства изделий производственно-технического назначения из полимерных композиционных материалов, эксплуатируемых в условиях воздействия агрессивной рабочей среды.
Выбор химстойкой органической смолы в качестве связующего для получения полимерного композиционного материала для изготовления изделий обусловлен тем, что эти смолы обладают наилучшим набором потребительских качеств, таких как химстойкость, технологичность переработки, термостойкость, цена и качество готового изделия.
Все компоненты получаемого композиционного материала должны обладать высокой химической стойкостью во избежание деструкции изготовленного из него изделия при эксплуатации в агрессивной рабочей среде, поэтому в качестве стеклоармирующего материала применяют материал со стеклом марки «С», обладающим наивысшей стойкостью в указанных средах по сравнению с другими марками стеклоармирующих материалов, в количестве не менее 30% от объема изготавливаемого изделия.
Новый технический результат, достигаемый заявленным способом, заключается в повышении прочности, твердости, теплостойкости, износостойкости и огнестойкости полученного композиционного материала.
Для реализации заявленного способа в качестве матрицы могут быть использованы специальные химстойкие органические смолы, например винилэфирные, фумаровые, фурановые и т.п. (например "DION" компании Reichhold); в качестве армирующих материалов могут использоваться различные виды стеклоармирующих материалов (ткани, маты, ровинги, рогожи и пр.), выполненные из стекла марки «С», например компании "AHLSTROM paper group"; в качестве дисперсного кварца - кварц пылевидный ГОСТ 9072-82.
Способ иллюстрируется следующими примерами реализации
Пример 1. Для изготовления химстойкого композиционного листа, предназначенного для изготовления химстойкой вентиляционной системы, использовали модифицированную химстойкую бисфенольную эпоксивинилэфирную смолу DION-9700 компании Reichhold, стеклоармирующий материал - стекломат компании AHLSTROM, в качестве дисперсного кварца - кварцевый песок, предоставленный ОАО «Кыштымский ГОК», соответствующий ГОСТ 9072-82, обладающий следующими характеристиками:
- массовая доля основной фракции - 97%;
- размер частиц - 0,008; 0,025 мм.
В смолу вначале вводили кварц с размером частиц 0,008 мм в количестве 10% от объема изготавливаемого листа, который определяется при проектировании этого изделия, и тщательно перемешивали. Далее в смолу вводили дисперсный кварц с размером частиц 0,025 мм в количестве 20% от объема изготавливаемого листа и также тщательно перемешивали. Объем смолы с дисперсным наполнителем составил 60% от объема изделия, остальные 40% - армирующий материал. Из полученного композиционного материала методом контактного формования изготовили стеклопластиковый лист со следующими характеристиками:
- размеры листа 2000×1500×1,3 мм;
- химстойкость листа (по данным лабораторных исследований ГОСТ 12020) - стойкий в фтористоводородной концентрированной кислоте;
- прочность листа (по данным сравнительных испытаний) на 30% выше аналога из чистого стеклопластика;
- теплостойкость листа достигла +300°С.
Пример 2. Для изготовления химстойкой футеровки фильтра методом «мокрого ламинирования», входящего в состав технологического оборудования химического комбината, использовали бисфинольно-фумаровую смолу DION-6694 (Reichhold) и стекломат из стекла марки «С», в качестве дисперсного кварца - кварцевый песок, предоставленный ОАО «Кыштымский ГОК» (см. пример 1).
В смолу вначале вводили кварц с размером частиц 0,008 мм в количестве 20% от объема изготавливаемой футеровки фильтра, который определяется при проектировании этого изделия, и тщательно перемешивали. Полученной модифицированной смолой пропитывали стекломат при его нанесении на защищаемую поверхность фильтра. Объем стекломата составил 50% от объема футеровки фильтра. За счет увеличения вязкости смолы достигли эффекта тиксотропности, когда смола не стекала с вертикальных стенок фильтра и ламинат получался ровным и качественным. В последний слой футеровочного покрытия в смолу вводили дисперсный кварц с размером частиц 0,025 мм в количестве 10% от объема изготавливаемой футеровки фильтра и также тщательно перемешивали. Указанной модификацией смолы нанесли завершающий наружный слой футеровочного покрытия. Получили усиленный химстойкий слой с абразивостойким эффектом, т.н. «химстойкую рубашку».
Пример 3. Для изготовления износостойкой и химстойкой втулки методом прессования использовали новолачную эпоскивинилэфирную смолу DION-9400 (Reichhold), в качестве стеклоармирующего материала применили рубленый ровинг с длиной частиц волокна 5-10 мм, в качестве дисперсного кварца - кварцевый песок, предоставленный ОАО «Кыштымский ГОК» (см. пример 1).
В смолу, количество которой составляло 10% от объема изделия, который определяется при его проектировании, вначале вводили кварц с размером частиц 0,008 мм в количестве 10% от объема изготавливаемой втулки и тщательно перемешивали. Далее в смолу вводили рубленый стеклоровинг в объеме 30% от объема изготавливаемой втулки и перемешивали со смолой. Последним компонентом вводили дисперсный кварц с размером частиц 0,025 мм в количестве 50% от объема втулки и также тщательно перемешивали. Из полученного композиционного материала (премикса) методом прессования в форме изготовили износохимстойкую втулку с функциями подшипника скольжения, используемого в погружных насосах на откачке грунтовых вод.
Таким образом, заявленный способ позволяет получать полимерный композиционный материал для изготовления изделий производственно-технического назначения, работающих при повышенных механических нагрузках, а также при наличии химического и абразивного факторов производственных процессов.
Источники информации
1. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология: учеб. пособие / М.Л. Кербер и др.; под ред. А.А. Берлина. - СПб.: Профессия, 2008. - 560 с.
2. Функциональные наполнители для пластмасс / под ред. М. Ксантоса. - СПб.: НОТ, 2010. - 462 с.
3. Патент RU 2570027, опубл. 10.12.2015, МПК C08L 77/00.
4. Патент RU 269551, опубл. 10.02.2006, МПК C08L 63/10.
5. Патент RU 2246503, опубл. 20.02.2005, МПК C08J 5/16.
6. Патент RU 2516500, опубл. 20.05.2014, МПК C08J 5/00.
Claims (1)
- Способ получения полимерного композиционного материала для изготовления изделий, включающий смешивание полимерного связующего, стеклоармирующего материала и наполнителя, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего используют химстойкую органическую смолу, в качестве стеклоармирующего материала - материал со стеклом марки «С», а в качестве наполнителя - дисперсный кварц с размером частиц 0,008 и 0,025 мм, при этом стеклоармирующий материал используют в количестве 30-50% от объема изготавливаемого изделия, кварц с размером частиц 0,008 мм - в количестве 10-20%, а кварц с размером частиц 0,025 мм - в количестве 10-50% от объема изготавливаемого изделия.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016113234A RU2636495C2 (ru) | 2016-04-06 | 2016-04-06 | Способ получения полимерного композиционного материала для изготовления изделий |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016113234A RU2636495C2 (ru) | 2016-04-06 | 2016-04-06 | Способ получения полимерного композиционного материала для изготовления изделий |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016113234A RU2016113234A (ru) | 2017-10-11 |
| RU2636495C2 true RU2636495C2 (ru) | 2017-11-23 |
Family
ID=60120425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016113234A RU2636495C2 (ru) | 2016-04-06 | 2016-04-06 | Способ получения полимерного композиционного материала для изготовления изделий |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2636495C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2815497C1 (ru) * | 2023-04-17 | 2024-03-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Торнадо Лаб" | Химически стойкое покрытие столешницы |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2134120A (en) * | 1982-10-28 | 1984-08-08 | Herman Clark Wadsworth | Corrosion resistant materials and method of making same |
| RU2073041C1 (ru) * | 1992-12-18 | 1997-02-10 | Научно-исследовательский институт пластических масс им.Г.С.Петрова с Опытным московским заводом пластмасс | Полимерная композиция |
| CN1446857A (zh) * | 2002-03-25 | 2003-10-08 | 杨洪举 | 一种热固性复合材料 |
| RU2246503C1 (ru) * | 2003-12-04 | 2005-02-20 | Государственное Научное Учреждение "Институт Механики Металлополимерных Систем Им. В.А. Белого Нан Беларуси" | Антифрикционная композиция |
| RU2570027C2 (ru) * | 2014-04-16 | 2015-12-10 | Российская Федерация, в лице Министерства промышленности и торговли РФ (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) | Композитный материал для изготовления подкладок и компенсаторов при монтаже оборудования |
-
2016
- 2016-04-06 RU RU2016113234A patent/RU2636495C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2134120A (en) * | 1982-10-28 | 1984-08-08 | Herman Clark Wadsworth | Corrosion resistant materials and method of making same |
| RU2073041C1 (ru) * | 1992-12-18 | 1997-02-10 | Научно-исследовательский институт пластических масс им.Г.С.Петрова с Опытным московским заводом пластмасс | Полимерная композиция |
| CN1446857A (zh) * | 2002-03-25 | 2003-10-08 | 杨洪举 | 一种热固性复合材料 |
| RU2246503C1 (ru) * | 2003-12-04 | 2005-02-20 | Государственное Научное Учреждение "Институт Механики Металлополимерных Систем Им. В.А. Белого Нан Беларуси" | Антифрикционная композиция |
| RU2570027C2 (ru) * | 2014-04-16 | 2015-12-10 | Российская Федерация, в лице Министерства промышленности и торговли РФ (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) | Композитный материал для изготовления подкладок и компенсаторов при монтаже оборудования |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2815497C1 (ru) * | 2023-04-17 | 2024-03-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Торнадо Лаб" | Химически стойкое покрытие столешницы |
| RU226770U1 (ru) * | 2024-03-22 | 2024-06-21 | Владимир Васильевич Галайко | Вал из композитного гибридного стеклопластикового материала |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016113234A (ru) | 2017-10-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kumar | A review on epoxy and polyester based polymer concrete and exploration of polyfurfuryl alcohol as polymer concrete | |
| Bhagat et al. | Physical, mechanical, and water absorption behavior of coir/glass fiber reinforced epoxy based hybrid composites | |
| CN101343396B (zh) | 一种玻璃纤维增强聚甲醛树脂复合材料 | |
| KR101667530B1 (ko) | 고강도 우레탄 수지를 이용하여 현무암섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 메탈섬유 등을 인발 가공한 복합소재를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강용 frp 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 보강공법 | |
| AU2014315442B2 (en) | Composite fiber for the reinforcement of concrete | |
| Borsoi et al. | Characterization of composites based on recycled expanded polystyrene reinforced with curaua fibers | |
| GR et al. | Review on comparative evaluation of fiber reinforced polymer matrix composites | |
| Thomas et al. | Unsaturated polyester resins: fundamentals, design, fabrication, and applications | |
| CN103436010B (zh) | 一种高强度耐腐蚀pa66材料及其制备方法和应用 | |
| JP7425731B2 (ja) | 炭素繊維シート材、プリプレグ、成形体、炭素繊維シート材の製造方法、プリプレグの製造方法および成形体の製造方法 | |
| JP7425732B2 (ja) | 炭素繊維シート材、プリプレグ、成形体、炭素繊維シート材の製造方法、プリプレグの製造方法および成形体の製造方法 | |
| WO2022118827A1 (ja) | 引抜繊維強化成形品 | |
| RU2636495C2 (ru) | Способ получения полимерного композиционного материала для изготовления изделий | |
| CN104774440A (zh) | 高流动性纤维增强pc/asa复合材料及其产品 | |
| WO2021106584A1 (ja) | シートモールディングコンパウンド及び成形品の製造方法 | |
| CN103058587B (zh) | 高聚物改性环氧砂浆及其制备方法 | |
| JP2012197376A (ja) | フェノール樹脂成形材料 | |
| Karaçor et al. | Hybrid jute/carbon fiber composites: optimum post-curing time | |
| Diallo et al. | Cellulose filaments reinforced low‐density polyethylene | |
| Darshan et al. | Mechanical and abrasive wear behaviour of waste silk fiber reinforced epoxy biocomposites using taguchi method | |
| Sen et al. | Efficacy of thermally conditioned sisal FRP composite on the shear characteristics of reinforced concrete beams | |
| KR102432365B1 (ko) | 재생수지를 포함한 섬유보강 콘크리트 조성물 | |
| CN104877223A (zh) | 一种复合增强高密度聚乙烯材料及其制备方法 | |
| Ku et al. | Thermal properties of calcium carbonate powder reinforced vinyl ester composites: pilot study | |
| CN115135474B (zh) | 片状模塑料和成形品的制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20180720 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190407 |