RU2658327C1 - Способ изготовления полимерного композиционного радиационно-защитного материала - Google Patents
Способ изготовления полимерного композиционного радиационно-защитного материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2658327C1 RU2658327C1 RU2017125609A RU2017125609A RU2658327C1 RU 2658327 C1 RU2658327 C1 RU 2658327C1 RU 2017125609 A RU2017125609 A RU 2017125609A RU 2017125609 A RU2017125609 A RU 2017125609A RU 2658327 C1 RU2658327 C1 RU 2658327C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- epoxy
- polypropylene
- mass
- parts
- dibutyl phthalate
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F1/00—Shielding characterised by the composition of the materials
- G21F1/02—Selection of uniform shielding materials
- G21F1/10—Organic substances; Dispersions in organic carriers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Epoxy Resins (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области изготовления полимерных композиционных материалов для защиты от различного рода излучений, в частности радиационной защиты. Смешению подвергают последовательно в качестве связующего - эпоксидно-диановую смолу - 100 масс. ч., в качестве наполнителя - гранулированный полипропилен - 160-185 масс. ч., фторид лития - 25-50 масс. ч., в качестве технологических добавок пластификатор дибутилфталат - 10-20 масс. ч., отвердитель - полиэтиленполиамин - 10-15 масс. ч., сначала в форму засыпают гранулированный полипропилен, после чего оказывают вибрационное воздействие с частотой не более 18 кГц в течение 5-10 минут, затем берут навеску эпоксидно-диановой смолы с дибутилфталатом, нагревают полученную смесь до 70-80°С, добавляют в нее фторид лития, вакуумируют, охлаждают до 40-45°С, вводят полиэтиленполиамин, затем повторно вакуумируют и заливают в форму с гранулированным полипропиленом, после чего осуществляют отверждение формуемого материала при комнатной температуре в течение не менее 24 часов. Изобретение обеспечивает возможность точного изготовления деталей по заданным размерам и произвольной формы, а также получение готового материала с высокими прочностными и защитными свойствами. 1 табл., 4 пр.
Description
Изобретение относится к области технологий изготовления полимерных композиционных материалов для защиты от различного рода излучений, в частности радиационной защиты.
Известен способ получения нейтронозащитного материала из патента РФ №2069904, МПК G21F 1/10, публ. 27.11.1996 г., БИ №33, в котором получают полимерный композиционный материал, состоящий из связующего синтетический бутадиеновый, изопреновый или бутадиен-нитрильный каучук, наполнитель - фтористый литий, фторопласт и ионол и подобные ему соединения в качестве агентов для снижения вязкости композиции, повышения механической прочности и улучшения защитных свойств готового материала.
К недостаткам аналога относится отсутствие возможности точного изготовления деталей по заданным размерам, а также то, что готовый материал в связи с высокой эластичностью обладает недостаточно высокими прочностными свойствами и недостаточно высокими защитными свойствами, т.к. характеризуется сравнительно невысоким водородным индексом (показывающим величину стехиометрического соотношение элементного водорода и полимерной основы).
Известен в качестве наиболее близкого к заявляемому способ получения материала для биозащиты от нейтронов (патент РФ №2008730, МПК G21F 1/10, публ. 28.02.1994 г.), согласно которому получают полимерный композиционный материал на основе полимерного компонента - полиэтилена, в качестве технологических добавок - бромсодержащие ароматические соединения, поливиниловый спирт, малеиновый ангидрид и аморфный бор, гидроокись алюминия в качестве наполнителей, способствующие повышению огнестойкости и улучшению нейтронозащитных свойств готового материала.
К недостаткам прототипа относится отсутствие возможности точного изготовления деталей по заданным размерам, а также то, что листовой материал получают с использованием специального оборудования (пресс, экструдер) и сложной технологической оснастки. Известный процесс длителен, трудоемок и требует специальных условий. К недостаткам прототипа относится и то, что готовый материал обладает недостаточно высокими прочностными свойствами ввиду наличия значительных количеств наполнителя в рецептуре и недостаточно высокими защитными свойствами, т.к. характеризуется сравнительно невысоким водородным индексом.
Задачей изобретения является разработка простого эффективного способа получения полимерного композиционного радиационно-защитного материала любой формы с улучшенными защитными характеристиками.
Новый технический результат, обеспечиваемый при использовании предлагаемого способа по сравнению с прототипом, заключается в обеспечении возможности точного изготовления деталей по заданным размерам и произвольной формы, а также получении готового материала с высокими прочностными и защитными свойствами.
Указанные задачи и новый технический результат обеспечиваются тем, что в отличие от известного способа изготовления полимерного композиционного радиационно-защитного материала, включающего смешение полимерного компонента, комплексного наполнителя и технологических добавок с последующим формованием готового изделия, согласно изобретению смешению подвергают последовательно в качестве связующего эпоксидно-диановую смолу, в качестве наполнителя - гранулированный полипропилен, фторид лития, в качестве технологических добавок пластификатор - дибутилфталат, отвердитель - полиэтиленполиамин, которые берут в следующем соотношении: на каждые 100 масс. ч. эпоксидно-диановой смолы берут комплексный наполнитель из гранулированного полипропилена 160-185 масс. ч., - фторида лития 25-50 масс. ч., технологических добавок - дибутилфталата 10-20 масс. ч., полиэтиленполиамина 10-15 масс. ч., процесс смешения указанных ингредиентов производят таким образом, что сначала в предварительно покрытую антиадгезионной силиконсодержащей пастой форму засыпают гранулированный полипропилен в качестве первого компонента комплексного наполнителя, после чего на гранулированную массу полипропилена оказывают вибрационное воздействие с частотой не более 18 кГц в течение 5 10 минут, затем берут навеску эпоксидно-диановой смолы, в которую предварительно введена технологическая добавка - дибутилфталат в указанных соотношениях, нагревают полученную смесь до 70-80°С, добавляют в смесь в качестве второго компонента комплексного наполнителя фторид лития, вакуумируют до остаточного давления не менее 40 МПа, охлаждают смесь до 40-45°С, вводят отвердитель полиэтиленполиамин в смесь эпоксидно-диановой смолы, технологические добавки и второй компонент комплексного наполнителя, затем повторно вакуумируют и осуществляют заливку приготовленной заливочной смеси в форму с гранулированным полипропиленом, после чего осуществляют отверждение формуемуемого материала при комнатной температуре в течение не менее 24 часов.
Предлагаемый способ поясняется следующим образом.
Предварительно готовят смесь из заявляемых компонентов в заявляемых пределах их соотношений, а именно: на каждые 100 масс. ч. эпоксидно-диановой смолы берут - комплексный наполнитель из гранулированного полипропилена 160-185 масс. ч., - фторида лития 25-50 масс. ч., технологических добавок - дибутилфталата 10-20 масс. ч., полиэтиленполиамина 10-15 мас. ч. Указанные соотношения были определены экспериментально, при этом было показано, что именно в пределах указанных значений используемых ингредиентов достигается требуемый уровень прочностных свойств, обеспечивающий возможность получения деталей точно по заданным размерам с более высокими, чем в прототипе, защитными свойствами.
Процесс смешения указанных ингредиентов производят таким образом, что сначала в предварительно покрытую антиадгезионной силиконсодержащей пастой форму засыпают гранулы полипропилена в качестве первого компонента комплексного наполнителя. После этого на гранулированную массу полипропилена оказывают вибрационное воздействие с частотой не более 18 кГц в течение 5 10 минут, в результате которого достигается требуемая степень уплотнения полипропилена, вследствие чего нарабатываются высокие водородный индекс (величина концентрации водорода в объеме материала) и требуемые плотность и радиационно-защитные свойства в готовом материале.
Затем берут навеску эпоксидно-диановой смолы, в которую предварительно введена технологическая добавка дибутилфталат в указанных соотношениях, нагревают полученную смесь до 70-80°С, добавляют в смесь в качестве второго компонента комплексного наполнителя фторид лития, вакуумируют до остаточного давления не менее 40 МПа, охлаждают до 40-45°С, вводят отвердитель полиэтиленполиамин, смесь эпоксидно-диановой смолы, технологических добавок и второго компонента комплексного наполнителя,
Используемый режим обеспечивает получение однородной без воздушных включений массы и оптимизирует условия равномерного смешения всех ингредиентов.
Затем повторно вакуумируют полученную смесь и осуществляют заливку ее в форму с гранулированным полипропиленом и окончательно осуществляют отверждение формуемого материала при комнатной температуре в течение не менее 24 часов.
Формы предварительно покрывают антиадгезионной силиконсодержащей пастой, что необходимо для исключения риска
Затем повторно вакуумируют приготовленный заливочный состав и осуществляют его заливку в форму с гранулированным полипропиленом и окончательно осуществляют отверждение формуемого материала при комнатной температуре в течение не менее 24 часов.
Формы предварительно покрывают антиадгезионной силиконсодержащей пастой, что необходимо для исключения риска прилипания образцов к стенкам формы, исключения брака поверхности готовых изделий и обеспечения точности размеров и формы готовых изделий.
Таким образом, при использовании предлагаемого изобретения обеспечивается более высокий технический результат по сравнению с прототипом, заключающийся в обеспечении возможности точного изготовления деталей по заданным размерам и любой формы, а также получении готового материала с высокими прочностными и защитными свойствами.
Возможность промышленной реализации предлагаемого способа подтверждается следующими примерами конкретного исполнения.
Пример 1
В лабораторных условиях предлагаемым способом были изготовлены образцы полимерного композиционного радиационно-защитного материала на основе эпоксидно-диановой смолы, технологических добавок - дибутилфталата и полиэтиленполиамина и комплексного наполнителя: гранулированного полипропилена и фторида лития.
Готовилась заливочная форма, представляющая собой цилиндр с внутренним диаметром 20 мм, высотой 20 мм. Заливочная форма смазывалась антиадгезионной пастой «Силотерм ЭП-КПД» ТУ 6-02-5-009-92 для предотвращения прилипания образца к поверхности заливочной формы.
После подготовки заливочной формы проводилось заполнение объема заливочной формы гранулированным полипропиленом марки PPH030GP/1 (ООО «Томскнефтехим», г. Томск) ТУ 2211-103-70353562-2013 в количестве 3,5 г. Размер гранул полипропилена составлял 5,0 мм.
Заполненная форма устанавливалась на вибрационную платформу и подвергалась вибрационному воздействию с частотой 18 кГц в течение 5 минут.
Готовился заливочный состав, состоящий из эпоксидно-диановой смолы марки ЭД-20 ГОСТ 10587-84, пластификатора дибутилфталата ГОСТ 8728-88, второго компонента комплексного наполнителя фторида лития ТУ 6-09-3529-84 и полиэтиленполиамина ТУ 2413-357-00203447-99 в качестве отвердителя.
Рецептура заливочного состава представлена ниже:
Смола эпоксидно-диановая ЭД-20, масс. ч. | 100 |
Дибутилфталат, масс. ч. | 20 |
Фторид лития, масс. ч. | 25 |
Полиэтиленполиамин, масс. ч. | 15 |
Приготовление заливочного состава проводилось следующим образом. В навеску смолы ЭД-20 добавляли дибутилфталат и подогревали до температуры 70°С при тщательном перемешивании. Нагретую до 70°С смесь из эпоксидно-диановой смолы и дибутилфталата вакуумировали в течение 10 минут при остаточном давлении не более 40 ГПа. Далее в смесь эпоксидно-диановой смолы и дибутилфталата добавляли фторид лития, перемешивали в течение 5 минут, вакуумировали 10 минут при остаточном давлении не более 40 ГПа и охлаждали до 40°С, после чего вводили полиэтиленполиамин. Заливочный состав перемешивали 10 минут до достижения однородного состояния и вакуумировали при остаточном давлении не более 40 ГПа в течение 5 минут.
Заливочный состав в количестве 3,5 г выливался в заливочную форму, заполняя пространство между гранулами полипропилена в заливочной форме.
Отверждение проводилось при комнатной температуре в течение 24 часов. Образец извлекался из формы и определялись следующие характеристики материала: плотность, предел прочности при сжатии и модуль упругости при сжатии.
В получаемом материале обеспечен «водородный индекс» 10,9%, что является критерием повышенной радиационно-защитной функции готовых изделий.
Образцы полученного указанным образом материала подвергают контрольным испытаниям, результаты которых сведены в таблицу 1.
Пример 2
В условиях примера 1, но содержание полипропилена составляет 3,7 г, содержание фторида лития в рецептуре составляет 50 масс. ч.
Образцы полученного указанным образом материала подвергают контрольным испытаниям, результаты которых сведены в таблицу 1.
Пример 3
В лабораторных условиях заливочным составом было опробовано изготовление полимерного композиционного радиационно-защитного материала в эластичной форме, для изготовления которой использовалась «мастер-модель».
В качестве «мастер-модели» для имитации многочисленных изгибов и переходов использовалась пластиковая бутылка.
Пластиковая бутылка жестко фиксировалась у основания и горлышка на лабораторном штативе. Закрепленная в штативе бутылка в подвешенном состоянии была помещена в заливочную форму с примерно равномерными зазорами относительно стенок формы. В зазоры между «мастер-моделью» и стенками заливаемой формы заливался перемешанный с катализатором №68 ТУ 38.303-04-05-90 низкомолекулярный полимер «Опросил», при этом навеска низкомолекулярного полимера «Стиросил» составляла 800 г, навеска катализатора №68 - 40 г.
Заливаемую форму с укрепленной в ней «мастер-моделью» оставляли на 24 часа до завершения процесса отверждения низкомолекулярного полимера «Стиросил». После процесса отверждения пластиковую бутылку извлекали из отвержденной эластичной формы. Далее эластичную форму использовали для изготовления полимерного композиционного радиационно-защитного материала методом заливки.
Далее по примеру 2.
Пример 4
В лабораторных условиях были изготовлены образцы полимерного композиционного радиационно-защитного материала на основе эпоксидно-диановой смолы, технологических добавок - дибутилфталата и полиэтиленполиамина, и наполнителя - гранулированного полипропилена.
Готовилась заливочная форма, представляющая собой цилиндр с внутренним диаметром 20 мм, высотой 20 мм. Заливочная форма смазывалась антиадгезионной пастой «Силотерм ЭП-КПД» ТУ 6-02-5-009-92 для предотвращения прилипания образца к поверхности заливочной формы.
После подготовки заливочных форм проводилось заполнение объема заливочных форм гранулированным полипропиленом марки PPH030GP/1 (ООО «Томскнефтехим», г. Томск) ТУ 2211-103-70353562-2013 в количестве 3,7 масс. ч. Размер гранул полипропилена составлял 5,0 мм.
Заполненная форма устанавливалась на вибрационную платформу и подвергалась вибрационному воздействию с частотой 18 кГц в течение 5 минут.
Готовился заливочный состав, состоящий из эпоксидно-диановой смолы марки ЭД-20 ГОСТ 10587-84, пластификатора дибутилфталата ГОСТ 8728-88 и полиэтиленполиамина ТУ 2413-357-00203447-99 в качестве отвердителя.
Рецептура заливочного состава представлена ниже:
Смола эпоксидно-диановая ЭД-20, масс. ч. | 100 |
Дибутилфталат, масс. ч. | 20 |
Полиэтиленполиамин, масс. ч. | 15 |
Приготовление заливочного состава проводилось следующим образом. В навеску смолы ЭД-20 добавляли дибутилфталат и подогревали до температуры 70°С при тщательном перемешивании. Нагретую до 70°С смесь из эпоксидно-диановой смолы и дибутилфталата вакуумировали в течение 10 минут при остаточном давлении не более 40 ГПа. Далее смесь из эпоксидно-диановой смолы и дибутилфталата охлаждали до 40°С, после чего вводили в нее полиэтиленполиамин, перемешивали 10 минут до достижения однородного состояния и окончательно вакуумировали при остаточном давлении не более 40 ГПа в течение 5 минут.
Заливочный состав в количестве 3,5 г выливался в заливочную форму, заполняя пространство между гранулами полипропилена в заливочной форме.
Отверждение проводилось при комнатной температуре в течение 24 часов. Образец извлекался из формы и определялись следующие характеристики материала: плотность, предел прочности при сжатии и модуль упругости при сжатии.
В получаемом материале обеспечен «водородный индекс» 11,3%, что является критерием повышенной радиационно-защитной функции готовых изделий.
Образцы полученного указанным образом материала подвергались контрольным испытаниям, результаты которых сведены в таблицу 1.
Заявляемый способ опробован для случая отсутствия фторида лития для повышения «водородного индекса», а значит улучшения защитных свойств.
Claims (1)
- Способ изготовления полимерного композиционного радиационно-защитного материала, включающий смешение полимерного компонента, комплексного наполнителя и технологических добавок с последующим формованием готового изделия, отличающийся тем, что смешению подвергают последовательно в качестве связующего эпоксидно-диановую смолу, в качестве наполнителя - гранулированный полипропилен, фторид лития, в качестве технологических добавок пластификатор - дибутилфталат, отвердитель - полиэтиленполиамин, которые берут в следующем соотношении: на каждые 100 масс. ч. эпоксидно-диановой смолы берут комплексный наполнитель из гранулированного полипропилена 160-185 масс. ч. и фторида лития 25-50 масс. ч., технологические добавки - дибутилфталат 10-20 масс. ч., полиэтиленполиамин - 10-15 масс. ч., процесс смешения указанных ингредиентов производят таким образом, что сначала в предварительно покрытую антиадгезионной силиконсодержащей пастой форму засыпают гранулированный полипропилен в качестве первого компонента комплексного наполнителя, после чего на гранулированную массу полипропилена оказывают вибрационное воздействие с частотой не более 18 кГц в течение 5-10 минут, затем берут навеску эпоксидно-диановой смолы, в которую предварительно введена технологическая добавка дибутилфталат в указанных соотношениях, нагревают полученную смесь до 70-80°С, добавляют в нее в качестве второго компонента комплексного наполнителя фторид лития, вакуумируют до остаточного давления не менее 40 МПа, охлаждают до 40-45°С, вводят отвердитель - полиэтиленполиамин в смесь эпоксидно-диановой смолы, технологические добавки и второй компонент комплексного наполнителя, затем повторно вакуумируют и осуществляют заливку приготовленного заливочного состава в форму с гранулированным полипропиленом, после чего осуществляют отверждение формуемого материала при комнатной температуре в течение не менее 24 часов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017125609A RU2658327C1 (ru) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | Способ изготовления полимерного композиционного радиационно-защитного материала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017125609A RU2658327C1 (ru) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | Способ изготовления полимерного композиционного радиационно-защитного материала |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2658327C1 true RU2658327C1 (ru) | 2018-06-20 |
Family
ID=62620247
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017125609A RU2658327C1 (ru) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | Способ изготовления полимерного композиционного радиационно-защитного материала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2658327C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2008730C1 (ru) * | 1992-01-30 | 1994-02-28 | Акционерное общество открытого типа "Научно-исследовательский институт пластических масс им.Г.С.Петрова с Опытным московским заводом пластмасс" | Материал биозащиты от нейтронов |
RU2056445C1 (ru) * | 1993-02-16 | 1996-03-20 | Волгоградский Политехнический Институт | Огнестойкая композиция |
US8173723B2 (en) * | 2008-12-10 | 2012-05-08 | Cheil Industries Inc. | EMI/RFI shielding resin composite material and molded product made using the same |
CN104710727A (zh) * | 2015-03-27 | 2015-06-17 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 环氧树脂基中子和γ射线屏蔽复合材料及其制备方法与应用 |
RU2598477C1 (ru) * | 2015-05-05 | 2016-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Способ изготовления наполненных эпоксидных компаундов |
-
2017
- 2017-07-17 RU RU2017125609A patent/RU2658327C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2008730C1 (ru) * | 1992-01-30 | 1994-02-28 | Акционерное общество открытого типа "Научно-исследовательский институт пластических масс им.Г.С.Петрова с Опытным московским заводом пластмасс" | Материал биозащиты от нейтронов |
RU2056445C1 (ru) * | 1993-02-16 | 1996-03-20 | Волгоградский Политехнический Институт | Огнестойкая композиция |
US8173723B2 (en) * | 2008-12-10 | 2012-05-08 | Cheil Industries Inc. | EMI/RFI shielding resin composite material and molded product made using the same |
CN104710727A (zh) * | 2015-03-27 | 2015-06-17 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 环氧树脂基中子和γ射线屏蔽复合材料及其制备方法与应用 |
RU2598477C1 (ru) * | 2015-05-05 | 2016-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Способ изготовления наполненных эпоксидных компаундов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8980149B2 (en) | Method and device for manufacturing artificial stone | |
CN101864174A (zh) | 一种液体硅橡胶的制备方法 | |
RU2016111156A (ru) | Сшиваемые композиции на основе кремнийорганических соединений и изготовленные из них формованные изделия | |
RU2658327C1 (ru) | Способ изготовления полимерного композиционного радиационно-защитного материала | |
US20180257270A1 (en) | Mold, method for forming mold, and casting method | |
EP2527117A2 (en) | Method and device for manufacturing artificial stone | |
JP2017226207A (ja) | 鋳型、鋳型形成方法、及び鋳造方法 | |
CN107502263A (zh) | 一种ab胶及其制备方法 | |
RU2475466C1 (ru) | Состав для получения макетных зарядов | |
RU2590563C1 (ru) | Теплостойкое эпоксидное связующее для изготовления изделий методом пропитки под давлением | |
RU2495891C1 (ru) | Композиция для получения пенофенопласта | |
Kaczmarska et al. | Potential of the application of the modified polysaccharides water solutions as binders of moulding sands | |
CN105331118A (zh) | 液体硅橡胶的制备方法 | |
CN116985317A (zh) | 一种树脂样条的制备方法及树脂样条 | |
SU732328A1 (ru) | Полимерна композици | |
KR100350425B1 (ko) | 주철분말을 이용한 쾌속금형 제조방법 | |
RU2304034C1 (ru) | Способ получения литейных моделей | |
US6310131B1 (en) | Reconfigurable tooling and method of manufacture | |
RU2652251C1 (ru) | Эпоксидный состав для исправления дефектов технологической оснастки | |
TWI652296B (zh) | 用於製備吸震複合材料的組合物、吸震複合材料及其製備方法 | |
JP7352224B2 (ja) | 鋳物用砂型製造用組成物及び鋳物用砂型の製造方法 | |
RU2633903C1 (ru) | Способ получения полимерной композиции для поглощения высокочастотной энергии | |
EP2752461B1 (en) | Material to be molded, manufacturing method for same, and compression-molded article using said material to be molded | |
RU2716152C2 (ru) | Полимерная композиция | |
SU827501A1 (ru) | Способ получени композиции на основепОлиэТилЕНА |