способ получения полимерной пресс-композиции

Формула изобретения

Способ получения полимерного пресс-материала, включающий пропитку полиакрилонитрильного волокна смесью мономеров - парафенолосульфокислоты с формалином, синтез смолы на поверхности и в структуре полиакрилонитрильного волокна в течение 30 мин и прессование при давлении 0,1 МПа, отличающийся тем, что предварительно вводят в смесь мономеров дисперсный графит при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: полиакрилонитрильное волокно:смесь мономеров:дисперсный графит 1:15:0,5÷1,5.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения композиционных материалов на основе химических волокон и ионообменных смол и может быть использовано для получения полимерных композиционных материалов с ионообменными свойствами.

Известен способ получения полимерных композиционных материалов, заключающийся в поликонденсации фенола и формальдегида в присутствии щелочного катализатора на поверхности и в структуре химических волокон. Поликонденсацию при этом проводят из жидкой фазы при повышенной температуре с дальнейшей термообработкой, дополиконденсацией и прессованием при повышенном давлении и температуре [Авт.свид. 1616930 СССР, МПК 5 C08G 8/28, C08L 61/10. Способ получения полимерной пресс-композиции / С.Е.Артеменко, М.М. Кардаш, Т.П.Титова, В.Н.Студенцов; Саратовский политехнический институт. - № 4286818; Заяв. 20.07.1987; Опубл. 30.12.1990].

Основным недостатком этого способа является то, что полученные материалы имеют высокое электрическое сопротивление и не обладают ионообменными свойствами.

Наиболее близким к изобретению является способ получения полимерного композиционного материала, включающий нанесение катионообменной смолы (пропиточный состав, состоящий из смеси мономеров) на волокнистый наполнитель и прессование при повышенной температуре, отличающийся тем, что нанесение смолы осуществляют в процессе ее синтеза на поверхности и в структуре волокна из раствора мономеров в течение 30 мин при соотношении волокнистого наполнителя к раствору мономеров 1:15, а прессование проводят при давлении 0,1 МПА [Патент - 2128195 РФ, МПК 6 C08J 5/04. Способ получения полимерной пресс-композиции / С.Е.Артеменко, М.М. Кардаш, О.Е.Жуйкова, Саратовский государственный технический университет (Технологический институт). - № 95118370/04; Заяв. 24.10.1995; Опубл. 27.03.1999.]

Основным недостатком является то, что полученные материалы имеют высокое электрическое сопротивление и обладают невысокой обменной емкостью.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, являются повышение обменной емкости получаемого пресс-материала с ионообменными свойствами и понижение электрического сопротивления.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе получения полимерного композиционного материала, включающем пропитку смесью мономеров - парафенолосульфокислота с формалином, полиакрилонитрильного (ПАН) волокна, синтез смолы на поверхности и в структуре ПАН волокна в течение 30 мин и прессование при давлении 0,1 МПа, предварительно вводят в смесь мономеров дисперсный графит при следующем соотношении компонентов 1:15:0,5÷1,5 (ПАН волокно: смесь мономеров: дисперсный графит).

Способ осуществляется следующим образом:

1. Смешение мономеров и катализатора при непрерывном перемешивании и охлаждении.

2. Добавление в полученную смесь мономеров дисперсного графита.

3. Пропитка полученным составом ПАН волокна.

4. Синтез проводят при 45°С в течение 30 мин.

5. Сушку проводят при 60°С в течение 30 мин.

6. Отверждение проводят при 100° и давлении 0,1 МПа в течение 24 ч.

Пример 1:

а) Приготовление смеси мономеров проводят смешением парафенолосульфокислоты с формалином при непрерывном перемешивании и охлаждении.

б) Введение в смесь мономеров 0,5 частей дисперсного графита;

в) Пропитку 1-ой части ПАН волокна 15 частями смеси мономеров с введенным 0,5 части дисперсного графита;

г) Синтез смолы на поверхности и в структуре ПАН волокна проводят в термокамере при 45° в течение 30 мин;

д) Сушку проводят при 60° в течение 30 мин;

е) Отверждение проводят при 100° и давлении 0,1 МПа в течение 24 ч.

Пример 2:

Процесс проводится в условиях примера 1. Соотношение компонентов ПАН волокно: смесь мономеров: дисперсный графит 1:15:1.

Пример 3:

Процесс проводится в условиях примера 1. Соотношение компонентов ПАН волокно: смесь мономеров: дисперсный графит 1:15:1,5.

Введение менее 0,5 частей дисперсного графита не оказывает значительного влияния на свойства материала, а введение более 1,5 частей ухудшает обменную емкость.

Свойства полученных материалов приведены в табл.1 «Свойства пресс-материалов».

Основные преимущества предлагаемого способа

1. Полученный полимерный композиционный материал характеризуется высокими ионообменными свойствами, низким электрическим сопротивлением.

2. Достигается химическое взаимодействие полимерной матрицы с армирующим наполнителем и дисперсным графитом, вследствие чего формируется более термостойкая монолитная структура. Табл.2.

3. Достигается необходимый уровень электрохимических показателей полимерных ионообменных мембран, применяемых в электродиализаторах.

Таблица 1
Способ получения полимерного пресс-материала
Эксплуатационные характеристики	Прототип	Примеры
1	2	3
Обменная емкость, мг·экв/г	2,3	2,5	2,8	2,4
Удельное поверхностное сопротивление, Ом	6,0·106	6,0·106	5·105	3·105
Удельное объемное сопротивление, Ом·м	12,1·105	8,5·105	8,1·105	6,6·105

Таблица 2
Способ получения полимерного пресс-материала
Материал	Тепловой эффект
Синтез	Отверждение	H Дж/г
Н, Дж/г	Н, Дж/г
Прототип	1490	590	2080
Пример 1	1810	1150	2960
Пример 2	5810	1790	7600
Пример 3	7810	2390	10200