СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО ПРЕСС-МАТЕРИАЛА
METHOD OF PRODUCING POLYMER MOULDING MATERIAL

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 [А.с. 1616930 СССР, МПК 5 C08G 8/28, C08L 61/10].
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].
Основным недостатком является то, что полученные материалы имеют высокое электрическое сопротивление и обладают невысокой обменной емкостью.
Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение обменной емкости получаемого пресс-материала с ионообменными свойствами и понижение электрического сопротивления, повышение физико-механических характеристик.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе получения полимерного пресс-материала, включающего пропитку волокнистого наполнителя смесью мономеров - парафенолсульфокислоты с формалином, при соотношении волокнистого наполнителя к смеси мономеров 1:15, синтез ионообменной смолы на поверхности и в структуре волокнистого наполнителя в течение 30 мин, отверждение связующего при давлении 0,1-5 МПа, в качестве волокнистого наполнителя используют новолачную фенолформальдегидную (НФФ) ткань, получаемую из компонентов, совпадающих с начальными компонентами смеси мономеров.
Благодаря тому, что ткань и ионообменная смола имеют функциональные реакционно-способные группы, достигается высокая термодинамическая, физическая и химическая совместимость.
Пример 1
а) приготовление смеси мономеров проводят смешением парафеноло-сульфокислоты с формалином при непрерывном перемешивании и охлаждении;
б) пропитка 1 части НФФ ткани 15 частями смеси мономеров;
в) синтез смолы на поверхности и в структуре НФФ ткани проводят в термокамере при 45° в течение 30 мин;
г) сушку проводят при 60° в течение 30 мин;
д) отверждение проводят при 100° и давлении 0,1 МПа в течение 24 ч.
Пример 2
Процесс проводится в условиях примера 1. Отличается тем, что отверждение проводят при давлении 1 МПа.
Пример 3
Процесс проводится в условиях примера 1. Отличается тем, что отверждение проводят при давлении 3 МПа.
Пример 4
Процесс проводится в условиях примера 1. Отличается тем, что отверждение проводят при давлении 5 МПа.
Отверждение данного материала при давлении более 5 МПа приводит к уменьшению количества гидрофильных пор и уменьшению величины площади удельной поверхности, росту электрического объемного сопротивления. Выход за пределы указанного значения 0,1 МПа в сторону уменьшения приведет к ухудшению основных свойств ионообменного материала.
Свойства полученных материалов приведены в табл.1 «Свойства полимерного пресс-материала».
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, вследствие чего формируется более прочная монолитная структура.
3. Достигается необходимый уровень электрохимических показателей полимерных ионообменных мембран, применяемых в электродиализаторах.
№
Характеристика
Прототип
Примеры
1
2
3
4
1.
Статическая обменная емкость, мг-экв./г
2,3
3,8
3,4
3,3
3,4
2.
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом·м
12,1·10<sup>5</sup>
0,6·10<sup>5</sup>
3,4·10<sup>5</sup>
5,6·10<sup>5</sup>
1,2·10<sup>7</sup>
3.
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа
31,9
45
44
47
44
4.
Удельная поверхность, м<sup>2</sup>/г
480
592
590
586
257