WO2023195880A1 - Применение полимерного материала - Google Patents

Применение полимерного материала Download PDF

Info

Publication number
WO2023195880A1
WO2023195880A1 PCT/RU2023/000105 RU2023000105W WO2023195880A1 WO 2023195880 A1 WO2023195880 A1 WO 2023195880A1 RU 2023000105 W RU2023000105 W RU 2023000105W WO 2023195880 A1 WO2023195880 A1 WO 2023195880A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hydrogen
polymer
polymer material
properties
treatment
Prior art date
Application number
PCT/RU2023/000105
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Сергей Витальевич СЛЕСАРЕНКО
Лев Владимирович МОСКВИТИН
Михаил Александрович АРСЕНТЬЕВ
Original Assignee
Сергей Витальевич СЛЕСАРЕНКО
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
Priority claimed from RU2022109464A external-priority patent/RU2786795C1/ru
Application filed by Сергей Витальевич СЛЕСАРЕНКО filed Critical Сергей Витальевич СЛЕСАРЕНКО
Publication of WO2023195880A1 publication Critical patent/WO2023195880A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D81/00—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F14/00—Homopolymers and 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
    • C08F14/18—Monomers containing fluorine
    • C08F14/26—Tetrafluoroethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/28—Treatment by wave energy or particle radiation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/16—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge constructed of plastics materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Definitions

  • the invention relates to the field of hydrogen energy, namely to the new use of polymer material obtained by the method described in RF patent No. 2669841, in products intended for the generation, transportation, accumulation, separation and storage of hydrogen, which is currently used in energy, chemical , transport and other industries.
  • the problem to which the claimed invention is aimed is the use of a polymer material obtained by the method described in RF patent No. 2669841 for a new purpose, namely, for the production of products capable of reliably holding, transporting and storing hydrogen.
  • the technical result of the claimed invention is to increase the performance properties and resistance to aggressive environments of hydrogen industry equipment, due to the introduction polymer material obtained in accordance with the method described in patent RU No. 2669841 superior to other materials in terms of the totality and values of properties to reduce the negative impact of an aggressive environment when used in products intended for the generation (accumulation), transportation, accumulation, separation and storage of hydrogen.
  • the technical result is achieved through the use of a polymer material obtained by thermoradiation treatment of polytetrafluoroethylene blanks, in which they are treated with high-energy ionizing radiation at a temperature strictly above the melting point of the crystalline phase of the polymer in an oxygen-free environment, up to an absorbed dose of 0.5-500 kGy, and in the process irradiation, the temperature of the polymer is reduced by no more than 0.5 ° C/10 kGy, and after treatment with ionizing radiation, the polymer is subjected to heat treatment for the manufacture of products used in products intended for the generation, transportation, accumulation, separation and storage of hydrogen.
  • polymer material obtained by the method described in RF patent No. 2669841 is used as a sealing, tribotechnical, antifriction, barrier material for pipes, pipeline parts, shut-off valves, compressors, gas pumping units, pumps for hydrogen and ammonia storage tanks , liquefied natural gas, membranes, bearing parts, etc.
  • the polymer material obtained through the combined action of ionizing radiation, temperature and an oxygen-free environment remains chemically polytetrafluoroethylene, which allows it to maintain the chemical and thermal resistance inherent in it, but at the same time smoothly change the structure from membrane to barrier properties.
  • the material can be used as a preform material for use in products intended for the generation, transportation, accumulation, separation and storage of hydrogen.
  • the polymer material acquires barrier and membrane properties, as well as high wear resistance and high strength characteristics (for example, tension, compression, lack of cold flow, etc.) which are achieved due to the combined action of ionizing radiation, temperature and an oxygen-free environment.
  • the claimed invention is implemented using an installation, the main parts of which are an electron accelerator and a thermal radiation chamber (TRC).
  • TRC thermal radiation chamber
  • FIG. 1 - shows the permeability of films of polymer material
  • fig. 2 - shows a sealed cell with separated gas spaces, appearance
  • fig. 3 - shows a sealed cell with separated gas spaces, internal view.
  • the fluoropolymer particularly polytetrafluoroethylene
  • Blank polytetrafluoroethylene can be or be made in the form of a plate, sleeve, rod and other various geometric shapes and parts.
  • the resulting polytetrafluoroethylene blanks (hereinafter referred to as blanks) are sent to the preparation zone and placed in the fuel dispenser.
  • oxygen is pumped out to a residual pressure, then it is filled with an inert gas (for example, argon, nitrogen, etc.) to excess pressure.
  • an inert gas for example, argon, nitrogen, etc.
  • the workpieces are heated to a temperature above the first melting temperature of the crystalline phase (for molded unsintered polytetrafluoroethylene it is 335°C), but not more than 380°C at a rate of no more than 60°C/h, and then thermostatting is carried out at a temperature above the melting point of the crystalline phase , but not more than 380°C.
  • the workpieces are sent to the irradiation zone, preventing the temperature of the fluoropolymer from decreasing below the melting point.
  • the workpiece is treated with ionizing gamma radiation using an electron accelerator with an irradiation rate of up to 10 kGy/s, at a temperature above the melting point of the crystalline phase, but not more than 380°C.
  • Irradiation occurs up to an absorbed dose of 0.5-1000 kGy with a decrease in the temperature of the product during processing from 0.001°C/10 kGy to 15°C/10 kGy.
  • the final stage of the processing process - the processed workpieces are cooled to room temperature, at a speed of no more than 60 °C/h.
  • Processing of fluoropolymer preforms in addition to the above bremsstrahlung radiation, can be carried out by alpha radiation, gamma radiation, electron radiation, high-energy protons and neutrons, radiation from natural sources and any other type of ionizing radiation.
  • the resulting polymer material blank which provides a significant increase in performance, namely increased resistance to the aggressive hydrogen environment, is processed and after this stage, it can be used as: sealing, tribotechnical, antifriction, barrier material for various pipes and pipeline parts (corrosion-resistant liners inside the pipe , interflange connections, material of pipes and pipes, stuffing box packing, winding, etc.); sealing, tribotechnical, antifriction, barrier material for shut-off valves (various gaskets, seals, seats, ball seals, plugs, washers, bushings, stuffing box packing, etc.); sealing, tribotechnical, antifriction, barrier material for compressors, gas pumping units, pumps (sliding plates, piston rings, various bearings and bearing elements, various seals, stuffing box packing, etc.); sealing, tribotechnical, anti-friction, barrier material for storage tanks for hydrogen, ammonia, LNG (in cylinders, in pipes, in industrial storage systems, in various seals, liners, etc.)
  • Example 1 The use of the polymer material described in the present invention as a sealing, tribotechnical, antifriction, barrier material for various pipes.
  • Products such as corrosion-resistant liners inside the pipe, wafer joints, materials for pipes and nozzles, stuffing box packing, winding, etc., are made from blanks of polymer material obtained by the method described above, in the form of plates, bushings or rods, with subsequent molding. Molding is carried out with the aim of giving the material a “shape memory” effect; it is carried out by heat treatment of a polymer material blank at a temperature of 20 to 370 C, which allows for maximum contact when using the part.
  • Example 2 Use of the polymer material described in the present invention as a sealing, tribotechnical, antifriction, barrier material for pipeline shut-off valves (namely, various gaskets, seals, seats, ball seals, plugs, washers, bushings, etc.). Products are made from blanks of polymer material obtained by the method described in the present invention in the form of plates, bushings or rods, followed by processing by turning or any other processing method. The introduction of these products will significantly increase the operational properties of the barrier material due to high levels of hydrogen permeability and other properties (porosity, wear resistance, etc.).
  • Example 3 The use of a polymer material obtained by the method described in the present invention as a sealing, tribotechnical, antifriction, barrier material for compressors, gas pumping units, pumps (namely, sliding plates, piston rings, various bearings and bearing elements , various seals, stuffing box, etc.). Products are made from blanks of the polymer material described in the present invention, in the form of plates, bushings or rods, followed by processing by turning or any other processing method, similar to the original fluoropolymer. The introduction of these products will significantly increase performance properties due to high levels of hydrogen permeability and other properties (porosity, wear resistance, etc.).
  • Example 4 The use of the polymer material described in the present invention as a sealing, tribotechnical, anti-friction, barrier material for containers (cylinders, various storage systems, etc.) for storage of hydrogen, ammonia, liquefied natural gas.
  • Products made from oriented and non-oriented films, heat-shrinkable films, thermo-expandable sleeves and sleeves, heat-shrinkable sleeves and sleeves, plates, sleeves, rods, containers, etc. are made from blanks of the polymer material described in the present invention, in the form of plates, sleeves or rods, followed by processing by turning or any other processing method, similar to the original polytetrafluoroethylene to obtain final products (liners).
  • the introduction of these products will significantly increase performance properties due to high levels of hydrogen permeability and other properties (porosity, wear resistance, etc.).
  • Example 5 Use of the polymer material described in the present invention as a polymer base for membranes (namely, for track membranes, composite membranes, electrolysis membranes, proton exchange membranes, etc.).
  • Membranes are made from blanks of polymer material obtained by the method described in the present invention in the form of plates, bushings or rods, by dissolving the blank into film or any other method of producing films from a block product with subsequent production of pores by known methods. These membranes have a significantly longer service life due to their physical and chemical properties (wide range of operating temperatures, resistance to aggressive environments, lack of cold flow).
  • Example 6 The use of a polymer material obtained by the method described in the present invention as a sealing, tribotechnical, antifriction, barrier material for parts of various bearings (namely, rings, cage, etc.). Products are made from polymer blanks material described in the present invention in the form of plates, bushings or rods, followed by turning or any other processing method similar to the original PTFE. The introduction of these products will significantly increase the performance properties due to high levels of hydrogen permeability and other properties (porosity, wear resistance, etc.).
  • a 20-micron thick film was prepared from the material described in the present invention. Hydrogen permeation tests were carried out in a sealed Electrochem 25 cm 2 separated gas cell. Hydrogen supply rate - 80 ml/min, air supply rate 20-100 ml/min. Tests in comparison with films made from Teflon and Nafilon 211 materials (Teflon - a trade name for PTFE, Nafion - a PTFE-based perfluorinated sulfone ion membrane) showed the results presented in Fig. 1, which shows the permeability of films of a polymer material obtained by the method described in the present invention (PTFE design), conventional PTFE, Nafion 211 - a material used in hydrogen energy.
  • the permeability of a film of polymer material obtained by the method described in the present invention is (0.9 ⁇ 0.2) 10' 9 mol m' 1 s'
  • a comparison of the obtained values of hydrogen permeability with similar information for other materials showed that the claimed material is the 3rd most resistant to hydrogen of the studied polymer materials and is at the level of PVC unplasticized (polyvinyl chloride) (see Technical Reference on Hydrogen Compatibility of Materials. C San Marchi, Sandia National Laboratories, Livermore CA). Measurement technique.
  • Table 2 presents the known strength properties of some materials in comparison with the material used.
  • the material proposed in the present invention is comparable to the permeability of hydrogen, but significantly exceeds all analogues in terms of the totality of properties.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области водородной энергетики. Предложено применение полимерного материала, полученного путем терморадиационной обработки заготовок из политетрафторэтилена, при котором после обработки ионизирующим излучением полимер подвергают термообработке, для изготовления изделий, предназначенных для генерации, транспортировки, накопления, разделения и хранения водорода. Технический результат - повышение эксплуатационных свойств и стойкости к агрессивной среде оборудования водородной промышленности путем внедрения полимерного материала, позволяющего снизить негативное воздействие агрессивной среды при использовании в изделиях, предназначенных для генерации, транспортировки, накопления, разделения и хранения водорода.

Description

Применение полимерного материала
Область техники
Изобретение относится к области водородной энергетики, а именно к новому применению полимерного материала, полученного способом, описанным в патенте РФ №2669841, в изделиях, предназначенных для генерации, транспортировки, накопления, разделения и хранения водорода, который в настоящее время используется в энергетике, химической, транспортной и других отраслях промышленности .
Предшествующий уровень техники
Известно, что существует проблема отсутствия полимерных материалов, способных надежно генерировать, транспортировать и хранить водород. В водородной и аммиачной промышленностях, в производстве сжиженного природного газа (СПГ) и прочих, отсутствуют полимерные материалы, обладающие одновременно низкой проницаемостью к водороду, способностью работать в широком диапазоне температур, стойкостью к агрессивным средам, низким коэффициентом трения, высокой износостойкостью и высокими физикомеханическими характеристиками (например, растяжение, сжатие, отсутствие хладотекучести и пр.) и при этом обладать барьерными, мембранными свойствами.
Из-за малого размера молекулярный и атомарный водород беспрепятственно проникает сквозь структуру материалов и разрушает их. Дополнительно, водород под давлением может проникать в структуру полимерных материалов, что при перепадах температуры и изменениях давления приводит к их набуханию, растрескиванию и снижению физико-механических, мембранных и барьерных свойств. Это проявляется в приложениях с высоким давлением из-за разгерметизации системы (или быстрых изменений температуры), поскольку водород расширяется в свободном объеме и в порах внутри полимеров.
В результате, генерация, транспортировка, хранение и использование молекулярного и атомарного водорода является трудоемкой, затратной задачей.
Из-за отсутствия материала, удовлетворяющего одновременно всем требованиям, производители оборудования вынуждены использовать различные материалы в виде композитов, сплавов, намоток/нанесения одного материала на другой и т.д. Это несет значительное удорожание изделия.
Недостатками всех известных материалов является неспособность одновременно обладать низкой проницаемостью к водороду, способностью работать в широком диапазоне температур, стойкостью к агрессивным средам и выдерживать циклические изменения давления и температуры в среде воздействия водорода.
Раскрытие изобретения
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является применение полимерного материала, полученного способом, описанным в патенте РФ № 2669841, по новому назначению, а именно, для производства изделий, способных надежно удерживать, транспортировать и хранить водород.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эксплуатационных свойств и стойкости к агрессивной среде оборудования водородной промышленности, за счет внедрения полимерного материала, полученного в соответствии со способом, описанном в патенте RU№2669841 превосходящего прочие материалы по совокупности и значениям свойств для снижения негативного воздействия агрессивной среды при использовании в изделиях, предназначенных для генерации (аккумулирования), транспортировки, накопления, разделения и хранения водорода.
Технический результат достигается за счет применения полимерного материала, полученного путем терморадиационной обработки заготовок из политетрафторэтилена, при котором их обрабатывают высокоэнергетическим ионизирующим излучением при температуре строго выше температуры плавления кристаллической фазы полимера в бескислородной среде, до поглощенной дозы 0,5-500 кГр, причем в процессе облучения температуру полимера понижают не более 0,5°С/10 кГр, а после обработки ионизирующим излучением полимер подвергают термообработке, для изготовления изделийиспользования в изделиях, предназначенных для генерации, транспортировки, накопления, разделения и хранения водорода.
В частных случаях реализации полимерный материал, полученный по способу, описанному в патенте РФ №2669841, применяют в качестве уплотнительного, триботехнического, антифрикционного, барьерного материала для труб, деталей трубопроводов, запорной арматуры, компрессоров, газоперекачивающих установок, насосов резервуаров для хранения водорода, аммиака, сжиженного природного газа, мембран, деталей подшипников и пр.
Полимерный материал, полученный путем совместного действия ионизирующего излучения, температуры и бескислородной среды остается химически политетрафторэтиленом, что позволяет сохранить химическую и термическую стойкость, присущие ему, но при этом плавно менять структуру от мембранных до барьерных свойств. Материал может быть применен в качестве материала заготовок для использования в изделиях, предназначенных для генерации, транспортировки, накопления, разделения и хранения водорода.
За счет изменения структуры политетрафторэтилена по способу, указанному в патенте RU №2669841, вне зависимости от типа, вида и способа изготовления заготовок полимера, полимерный материал приобретает барьерные и мембранные свойства, а также высокую износостойкость и высокие прочностные характеристики (например, растяжение, сжатие, отсутствие хладотекучести и тд.) которые достигаются за счет совместного действия ионизирующего излучения, температуры и бескислородной среды.
Заявленное изобретение реализуется с помощью установки, основными частями которой являются ускоритель электронов и терморадиационная камера (ТРК).
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется чертежами, на которых: фиг. 1 - показана проницаемость пленок полимерного материала; фиг. 2 - представлена герметичная ячейка с разделенными газовыми пространствами, внешний вид; фиг. 3 - представлена герметичная ячейка с разделенными газовыми пространствами, внутренний вид.
Лучший вариант осуществления изобретения
Вначале, фторполимер, в частности политетрафторэтилен, подготавливают согласно стандартным техническим условиям переработки фторполимерных материалов. Заготовка политетрафторэтилена может представлять собой или быть выполнена в виде пластины, втулки, стержня и других различных геометрических фигур и деталей.
Затем, полученные заготовки политетрафторэтилена (далее заготовки), направляют в зону подготовки и помещают в ТРК. В ТРК производится откачка кислорода до остаточного давления, затем ее заполняют инертным газом (например, аргон, азот и т.д.) до избыточного давления.
В ТРК заготовки нагревают до температуры выше температуры первого плавления кристаллической фазы (для сформованного неспеченного политетрафторэтилена составляет 335°С), но не более 380°С со скоростью не более 60°С/ч, и далее проводят термостатирование при температуре выше температуры плавления кристаллической фазы, но не более 380°С.
Затем, заготовки направляются в зону облучения, не допуская снижения температуры фторполимера ниже температуры плавления.
В зоне облучения ТРК, заготовки обрабатывается ионизирующим гамма-излучением с помощью ускорителя электронов со скорость облучения до 10 кГр/с, при температуре выше температуры плавления кристаллической фазы, но не более 380°С. Облучение проходит до поглощенной дозы 0,5-1000 кГр с понижением температуры изделия в процессе обработки от 0,001°С/10 кГр до 15°С /10 кГр.
После прекращения облучения проводят дополнительную термообработку заготовок в режиме нагрев/ охлаждение в температурном диапазоне от начала кристаллизации обработанного политетрафторэтилена до 380°С для нормализации и стабилизации свойств.
Финальная стадия процесса обработки - обработанные заготовки охлаждают до комнатной температуры, со скоростью не более 60 °С/ч. Обработка заготовок фторполимеров, помимо указанного выше тормозного излучения, может быть произведена альфа-излучением, гамма-излучением, электронным излучением, протонами и нейтронами с высокими энергиями, излучением от природных источников и любым другим видом ионизирующим излучением.
Полученную заготовку полимерного материала, обеспечивающую значительное повышение показателей, а именно повышенную стойкость к агрессивной среде водорода, обрабатывают и после данной стадии, ее можно использовать в качестве: уплотнительного, триботехнического, антифрикционного, барьерного материала для различных труб и деталей трубопровода (коррозионностойкие вкладыши внутри трубы, межфланцевых соединений, материала труб и патрубков, сальниковой набивки, намотки и т.д.); уплотнительного, триботехнического, антифрикционного, барьерного материала для запорной арматуры (различные прокладки, уплотнения, седла, уплотнения по шару, пробки, шайбы, втулки, сальниковая набивка и т.д.); уплотнительного, триботехнического, антифрикционного, барьерного материала для компрессоров, газоперекачивающих установок, насосов (пластины-прокладки скольжения, поршневые кольца, различные подшипники и элементы подшипников, различные уплотнения, сальниковая набивка и т.д.); уплотнительного, триботехнического, антифрикционного, барьерного материала резервуаров для хранения водорода, аммиака, СПГ (в баллонах, в трубах, в промышленных системах хранения, в различных уплотнениях, вкладышах и т.д.) виде ориентированных и не ориентированных пленок, термоусаживающихся пленок, терморасширяемых рукавов и втулок, термоусаживающихся рукавов и втулок, пластин, втулок, стержней, емкостей или других изделий;
- материала для различных мембран (полимерная основа протонной трековой мембраны, полимерная основа композитной протонной мембраны, полимерная основа электролизной мембраны и т.д.); уплотнительного, триботехнического, антифрикционного, барьерного материала для деталей подшипников (колец, сепаратора и т.д.).
Промышленная применимость
Примеры реализации изобретения
Пример 1. Применение полимерного материала, описанного в настоящем изобретении, в качестве уплотнительного, триботехнического, антифрикционного, барьерного материала для различных труб. Изделия, такие как коррозионностойкие вкладыши внутри трубы, межфланцевые соединения, материалы для труб и патрубков, сальниковой набивки, намотки и т.д., изготавливают из заготовок полимерного материала, полученного по способу, описанному выше, в форме пластин, втулок или стержней, с последующим формованием. Формование проводится с целью придания материалу эффекта «памяти формы», осуществляется методом термообработки заготовки полимерного материала, при температуре от 20 до 370 С, что позволяет добиться максимального контакта при использовании детали.
Внедрение данных изделий позволит значительно увеличить эксплуатационные свойства труб и деталей трубопровода за счет высоких показателей водородной проницаемости и остальных свойств (пористость, ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ И Т.Д.).
Пример 2. Применение полимерного материала, описанного в настоящем изобретении, в качестве уплотнительного, триботехнического, антифрикционного, барьерного материала для трубопроводной запорной арматуры (а именно, различные прокладки, уплотнения, седла, уплотнения по шару, пробки, шайбы, втулки и т.д.). Изделия изготавливаются из заготовок полимерного материала, полученного по способу, описанном в настоящем изобретении в форме пластин, втулок или стержней, с последующей обработкой методом точения или любым другим методом обработки. Внедрение данных изделий позволит значительно увеличить эксплуатационные свойства барьерного материала, за счет высоких показателей водородной проницаемости и остальных свойств (пористость, износостойкость и Т.Д.).
Пример 3. Применение полимерного материала, полученного по способу, описанному в настоящем изобретении, в качестве уплотнительного, триботехнического, антифрикционного, барьерного материала для компрессоров, газоперекачивающих установок, насосов (а именно, пластины-прокладки скольжения, поршневые кольца, различные подшипники и элементы подшипников, различные уплотнения, сальниковая набивка и т.д.). Изделия изготавливаются из заготовок полимерного материала, описанному в настоящем изобретении, в форме пластин, втулок или стержней, с последующей обработкой методом точения или любым другим методом обработки, аналогично исходному фторполимеру. Внедрение данных изделий позволит значительно увеличить эксплуатационные свойства за счет высоких показателей водородной проницаемости и остальных свойств (пористость, износостойкость И Т.Д.).
Пример 4, Применение полимерного материала, описанного в настоящем изобретении, в качестве уплотнительного, триботехнического, антифрикционного, барьерного материала резервуаров (баллонов, различных системах хранения и т.д.) для хранения водорода, аммиака, сжиженного природного газа. Изделия из ориентированных и неориентированных пленок, термоусаживающихся пленок, терморасширяемых рукавов и втулок, термоусаживающихся рукавов и втулок, пластин, втулок, стержней, емкостей и т.д., изготавливаются из заготовок полимерного материала, описанного в настоящем изобретении, в форме пластин, втулок или стержней, с последующей обработкой методом точения или любым другим методом обработки, аналогично исходному политетрафторэтилену для получения конечных изделий (вкладышей). Внедрение данных изделий позволит значительно увеличить эксплуатационные свойства за счет высоких показателей водородной проницаемости и остальных свойств (пористость, износостойкость и т.д.).
Пример 5. Применение полимерного материала, описанного в настоящем изобретении, в качестве полимерной основы для мембран (а именно, для трековых мембран, композитных мембран, электролизных мембран, протонообменных мембран и пр.). Мембраны изготавливаются из заготовок полимерного материала, полученного по способу, описанному в настоящем изобретении в форме пластин, втулок или стержней, методом роспуска заготовки на пленку или любым другим способом изготовления пленок из блочного изделия с последующем изготовлением пор известными методами. Данные мембраны обладают значительно большим сроком эксплуатации за счет физико-химических свойств (широкий диапазон рабочих температур, стойкость к агрессивным средам, отсутствие хладотекучести).
Пример 6. Применение полимерного материала, полученного по способу, описанном в настоящем изобретении, в качестве уплотнительного, триботехнического, антифрикционного, барьерного материала деталей различных подшипников (а именно, колец, сепаратора и т.д.). Изделия изготавливаются из заготовок полимерного материала, описанного в настоящем изобретении, в форме пластин, втулок или стержней, с последующей обработкой методом точения или любым другим методом обработки, аналогично исходному ПТФЭ. Внедрение данных изделий позволит значительно увеличить эксплуатационные свойства за счет высоких показателей водородной проницаемости и остальных свойств (пористость, износостойкость и Т.Д.).
Для оценки стойкости материала к проницаемости водорода из описанного в настоящем изобретении материала, была изготовлена пленка толщиной 20 микрон. Испытания на проницаемость водорода проводились в герметичной ячейке с разделенными газовыми пространствами Electrochem 25см2. Скорость подачи водорода - 80 мл/мин, скорость подачи воздуха 20-100 мл/мин. Испытания в сравнении с пленками из материалов Teflon и Nafilon 211 (Teflon - торговая марка PTFE, Nafion - Перфторированная сульфоновая ионная мембрана на основе PTFE) показали результаты, представленные на фиг. 1, где показана проницаемость пленок полимерного материала, полученного по способу, описанном в настоящем изобретении (PTFE проектный), обычный PTFE, Nafion 211-материал, используемый в водородной энергетике.
Проницаемость пленки из полимерного материала, полученного по способу, описанном в настоящем изобретении, составляет (0.9±0.2) 10'9 моль м’1 с’| МПа’1. Сравнение полученных значений проницаемости по водороду с аналогичной информацией по другим материалам показало, что заявленный материал является 3-им по стойкости к водороду из исследованных полимерных материалов и находится на уровне PVC unplasticized (поливинилхлорид) (см. Technical Reference on Hydrogen Compatibility of Materials. C. San Marchi, Sandia National Laboratories, Livermore CA). Методика измерения.
Измерение проницаемости водорода через пленки вели в герметичной ячейке с разделенными газовыми пространствами Electrochem 25см2 (см. фиг. 2, на которой представлен внешний вид ячейки, а на фиг. 3 - внутренний вид ячейки). В качестве уплотнителя использовались прокладки из Viton (торговая марка фторкаучука).
С одной стороны пленки подавался водород со скоростью 80 мл/мин, а с другой - воздух со скоростью 20-100 мл/мин. Потоки газов задавались регуляторами расхода газа Bronkhorst EL-flow. Концентрацию водорода в потоке воздуха, прошедшего через ячейку, измеряли потенциометрическим сенсором, для повышения точности измерений, ежедневно перед измерениями сенсор калибровали в диапазоне концентраций водорода 100-10000 ppm при скорости потока воздушно-водородной смеси 100 мл/мин. Расчет проницаемости вели по формуле:
Figure imgf000013_0001
где 1 - толщина пленки, S - площадь пленки, F - поток водорода, ДР - разница давления водорода.
Сравнение свойств.
В таблице 2 представлены известные прочностные свойства некоторых материалов, в сравнении с применяемым материалом. Материал, предложенный в настоящем изобретении, сопоставимо стоек к проницаемости водорода, но значительно превосходит все аналоги по совокупности свойств. Таблица 2. Прочностные свойства материалов
Figure imgf000014_0001

Claims

Формула изобретения
Применение полимерного материала, полученного путем терморадиационной обработки заготовок из политетрафторэтилена, при котором их обрабатывают высокоэнергетическим ионизирующим излучением при температуре строго выше температуры плавления кристаллической фазы полимера в бескислородной среде, до поглощенной дозы 0,5-500 кГр, причем в процессе облучения температуру полимера понижают не более 0,5°С/10 кГр, а после обработки ионизирующим излучением полимер подвергают термообработке, для изготовления изделий, предназначенных для генерации, транспортировки, накопления, разделения и хранения водорода.
PCT/RU2023/000105 2022-04-08 2023-04-06 Применение полимерного материала WO2023195880A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2022109464A RU2786795C1 (ru) 2022-04-08 Применение полимерного материала
RU2022109464 2022-04-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023195880A1 true WO2023195880A1 (ru) 2023-10-12

Family

ID=88243293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2023/000105 WO2023195880A1 (ru) 2022-04-08 2023-04-06 Применение полимерного материала

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023195880A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2515301C2 (ru) * 2012-05-04 2014-05-10 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Наука" (ОАО НПО "Наука") Композиции для облицовочных покрытий
RU2632301C2 (ru) * 2008-05-30 2017-10-03 Уитфорд Корпорейшн Смешанные композиции фторполимеров
RU2669841C1 (ru) * 2017-08-09 2018-10-16 Сергей Витальевич Слесаренко Способ получения полимерных материалов
EP3348610B1 (en) * 2015-09-07 2021-05-26 Sumitomo Electric Fine Polymer, Inc. Method for manufacturing polytetrafluoroethylene molded body, and polytetrafluoroethylene molded body

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2632301C2 (ru) * 2008-05-30 2017-10-03 Уитфорд Корпорейшн Смешанные композиции фторполимеров
RU2515301C2 (ru) * 2012-05-04 2014-05-10 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Наука" (ОАО НПО "Наука") Композиции для облицовочных покрытий
EP3348610B1 (en) * 2015-09-07 2021-05-26 Sumitomo Electric Fine Polymer, Inc. Method for manufacturing polytetrafluoroethylene molded body, and polytetrafluoroethylene molded body
RU2669841C1 (ru) * 2017-08-09 2018-10-16 Сергей Витальевич Слесаренко Способ получения полимерных материалов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nemanič et al. Synthesis and characterization of melamine–formaldehyde rigid foams for vacuum thermal insulation
JPH09278907A (ja) 摺動部材
US5792525A (en) Creep resistant shaped article of densified expanded polytetrafluoroethylene
US8146924B2 (en) Low-compression force metal gaskets
JP3177983B2 (ja) ポリテトラフルオロエチレン成形用粉末
US20140216636A1 (en) Rubber/resin composite seal material
JP5472689B2 (ja) 改質ふっ素樹脂組成物及び成形体
JP2016135862A (ja) フッ素樹脂の改質成形品の製造方法
WO2023195880A1 (ru) Применение полимерного материала
RU2786795C1 (ru) Применение полимерного материала
JP6376304B1 (ja) 極低温シール材
JP4844739B2 (ja) 改質ふっ素樹脂組成物及び成形体
JP2004331814A (ja) 改質ふっ素樹脂組成物及び改質ふっ素樹脂成形体
US7172719B2 (en) High purity sealing material
JP2008057711A (ja) 高圧水素容器
Sugimura Overview of tribology researches for high-pressure hydrogen systems
Borduin et al. Fabrication of foamed polyethersulfone–zeolite mixed matrix membranes for polymer electrolyte membrane fuel cell humidification
CN106239925A (zh) 一种铁氟龙双向拉伸膜的制备工艺
CN101319080A (zh) 改性氟树脂组合物以及改性氟树脂成型体
EP3733741A1 (en) Hydrophilic compound removal method and odor removal method
JPS63239019A (ja) テトラフルオロエチレンポリマー製シール材
JP4978081B2 (ja) 改質ふっ素樹脂組成物及びそれを用いた成形体
CN114962054B (zh) 一种水下发动机用活塞总成及动密封组件
JPS6227485A (ja) シ−ル材料
JP2010241890A (ja) フッ素樹脂シート、その製造方法およびガスケット

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23785071

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1