ЛАМИНИРОВАННЫЙ МАТЕРИАЛ

Область использования.
Полезная модель относится к ламинированным материалам с новыми свойствами на основе гибкой графитовой фольги и может быть использовано для получения уплотнительной и иной продукции.
Предшествующий уровень техники.
В исследованном уровне техники имеются сведения о получении ламинированных материалов на основе гибкой графитовой фольги с разнообразными покрытиями на основе пластиков.
Перспективны материалы, в которых ламинирование осуществляется полиэтилентерефталатными пленками.
В патенте RU 2172538 С2 раскрывается ламинированный материал на основе графитовой фольги для теплопроводящих прокладок. Данный материал содержит слои в следующей последовательности: первый слой напыленного металла, первый слой из полиэтилентерефталата, первый клеящий слой, слой терморасширенного графита, второй клеящий слой, второй слой из полиэтилентерефталата и второй слой напыленного металла.
В европейской заявке ЕР 2081225 (А2) раскрывается материал на основе графитовой фольги для использования его в качестве термических интерфейсов для рассеивания тепла. Данный материал включает гибкий графитовый лист из сжатых частиц вспененного графита, покрытый с одной или двух сторон защитным покрытием, препятствующим опаданию частиц графита. Защитное покрытие выполнено из полиэтилена, полиимида или полиэтилентерефталата. Эти покрытия в ламинированном материале использованы в качестве альтернативы и выполняют одну и ту же функцию - предотвращение осыпания хлопьев графита с поверхности графитовой фольги. Между защитным покрытием и графитовой фольгой расположен клеевой слой из акрилового или латексного материала.
Этот слой наносится только в жидком состоянии, что приводит к неравномерному распределению его по поверхности графитовой фольги, следовательно, к некоторой неоднородности материала и ухудшению прочности на разрыв материала.
К недостаткам известных технических решений относятся низкая прочность соединения слоев в ламинированном материале, а также сложность получения такого материала.
Задачей полезной модели является устранение присущих известному изобретению недостатков.
Поставленная задача решается ламинированным материалом на основе гибкой графитовой фольги, включающим слой графитовой фольги, слой полиэтилентерефталата, расположенный, по крайней мере, на одной из поверхностей фольги, и слой клеевого материала, расположенный между слоем полиэтилентерефталата и слоем графитовой фольгой, отличающийся тем, что в качестве клеевого слоя он содержит слой полимера, выбранного из группы, включающей полиэтилен и полипропилен.
В частных воплощениях изобретения поставленная задача решается материалом, который содержит слой графитовой фольги из наноструктурированного пенографита на основе нитратного электрохимического интеркалированного графита.
Материал может быть выполнен в виде рулонного материала.
Материал может быть выполнен в виде плоского листового материала.
Сущность полезной модели состоит в следующем.
Ламинирование графитовой фольги (ГФ) полимерными пленками, в частности на основе полиэтилентерефталата (ПЭТФ) придает материалу новые свойства. Защитный слой ПЭТФ предотвращает механические повреждения графитового листа, при этом никоим образом, не затрагивая свойства упругого элемента - графитовой фольги. Поверхность графитовых фольг, в том числе, наноструктурированная в некоторых воплощениях полезной модели, обеспечивает прекрасную адгезию к ламинату и позволяет получить ровный покрывной слой. Получаемый ламинированный материал отличается эффективной тепло- и химстойкостью.
Покрытие ГФ полимерной пленкой ПЭТФ позволяет сохранить все уникальные свойства фольги в течение длительного времени до непосредственного применения ламинированного материала. Технология ламинирования пленкой ПЭТФ существенно улучшает товарный вид листовых материалов и изделий, а также позволяет избежать отрицательного влияния на их эксплуатационные характеристики циклических изменений климатических условий и механических нагрузок в широком диапазоне при транспортировке и хранении и позволит производить прокладки высокого качества с диапазоном рабочих температур до 200-250°С.
Использование в качестве промежуточного (клеевого) слоя пленки полиэтилена (ПЭ) или полипропилена (ПП) позволяет улучшить адгезию ГФ к слою ПЭТФ. Кроме того, использование такой пленки вместо обычного жидкого клея, значительно упрощает получение ламинированного материала.
В качестве ГФ может быть использована фольга, полученная по стандартной технологии из окисленного химическим методом графита.
Однако, предпочтительнее использовать ГФ, например, ГРАФЛЕКС, полученную прессованием наноструктурированного пенографита на основе нитратного электрохимического интеркалированного графита. Под наноструктурированным пенографитом в данном случае понимается пенографит, у которого толщина пачек графеновых слоев, составляющих частицы терморасширенного графита, составляет 50-70 нм. Такой пенографит может быть получен с использованием интеркалированных графитов, синтезированных анодным окислением графита в водных растворах азотной кислоты. В этом случае характеристики пенографита (1.5-3.0 г/л) и фольги значительно превосходят аналогичные показатели гибких графитовых материалов, полученных химическим окислением графитов.
Полезная модель осуществляется следующим образом.
Лист (ГФ) покрывается с одной или двух сторон пленкой (толщина 12-100 мкм) из полиэтилентерефталата (ПЭТФ) через слой пленочного клея (пленка полиэтилена (ПЭ) или полипропилена (ПП)), затем полученная заготовка в виде сэндвича прокатывается через подогреваемые до 90-130°С валки с получением ламинированного графитового листа.
Для получения материала в некоторых воплощениях полезной модели может быть использован стандартный ламинатор с подогреваемыми валками или пресс.
Для получения непрерывного рулонного материала целесообразно использовать прокатный стан для получения фольги.
В отдельных воплощениях могут быть получены заготовки в виде слоистых пакетов, состоящих из 2 и более слоев ГФ, чередующихся с ПЭТФ слоями через клеевой слой из полиэтилена или пропилена. Толщина таких пакетов может достигать 1-2 см.
Примеры осуществления полезной модели.
Пример 1.
3
3
Получали заготовку материала, для чего лист фольги ГРАФЛЕКС (плотность 1 г/см, толщина 0,3 мм, выполнена из интеркалированного графита, полученного химическим окислением в 98% серной кислоте) покрывали с двух сторон пленкой ПЭТФ (толщина 75 мкм) через слой пленочного клея (пленка ПЭ толщиной 10 мкм). Затем полученную заготовку прокатывали через подогреваемые до 110°С валки с получением ламинированного графитового листа плотностью 1 г/см и толщиной 0,45 мм.
Прочность на разрыв ламинированного листа составляла 16 МПа (против 4 МПа для графитового листа), упругость - на уровне 9%.
Пример 2.
3
Собирали заготовку ламинированного рулонного материала. Для этого брали фольгу ГРАФЛЕКС (плотность 1 г/см, толщина 0,3 мм, выполнена из интеркалированного графита, полученного анодным окислением в 58% водном растворе азотной кислоты), пленку ПП толщиной 18 мкм и пленку ПЭТФ толщиной 30 мкм в рулонах. Эти три рулона устанавливались в размоточных устройствах и одновременно подавались на стан прокатки фольги.
Прокатные валки подогревались до температуры 100°С и осуществлялось соединение слоев в валках.
Получали рулонный ламинированный материал, прочность на разрыв которого составляла 20 МПа, а упругость - 12,0%.
Пример 3.
Собирали заготовку ламинированного рулонного материала. Для этого формировали 3 заготовки, две из которых собирались по следующей схеме: пленка ПЭТФ, пленка ПП, ГФ, пленка ПП, пленка ПЭТФ. Внутренняя заготовка собиралась по схеме: пленка ПЭТФ, пленка ПЭ, ГФ, пленка ПЭ, пленка ПЭТФ. Использовали фольгу ГРАФЛЕКС, выполненную из пенографита, полученного химическим окислением в 98% серной кислоте. Толщина ГФ составляла 0,5 мм, толщина ПЭТФ - 50 мкм, толщина пленок полиэтилена и пропилена - 15 мкм.
Заготовки складывали стопкой, причем заготовку с полиэтиленом располагали внутри пакета, а заготовки с полипропиленом - с обеих сторон заготовки с полиэтиленом и прокатывали в валках прокатного стана с температурой 130°С. Между заготовками укладывали пленку полиэтилена,
Получали рулонный ламинированный материал, толщиной 1,8 мм, прочность на разрыв которого составляла 19 МПа, а упругость - 8,8%.
Пример 4.
Собирали 6 заготовок ламинированного материала. Каждая заготовка представляла собой пакет, ширина которого была 25 см, длина - 50 см. Заготовки собирались по следующей схеме: пленка ПЭТФ, пленка ПП, ГФ, пленка ПП, пленка ПЭТФ. Толщина ГФ составляла 1,8 мм, толщина ПЭТФ - 50 мкм, толщина пленок полиэтилена и пропилена - 15 мкм.
Заготовки складывали стопкой, располагая между заготовками пленку полиэтилена, и прессовали при 130°С.
Получали толстый ламинированный материал, толщиной 1,2 см, прочность на разрыв которого составляла 24 МПа, а упругость - 8,0%.
Визуальный осмотр всех полученных материалов показал, что графитовая фольга, покрытая слоем ламината представляет собой однородный композит, имеющий презентабельный внешний вид.
В таблице 1 приведены свойства ламинированных материалов в соответствии с другими возможными реализациями полезной модели.
Как следует из представленных материалов, технология ламинирования пленкой полиэтилентерефталата (ПЭТФ) существенно улучшает товарный вид листовых материалов и изделий, а также позволяет избежать отрицательного влияния на эксплуатационные характеристики циклических изменений климатических условий и механических нагрузок при транспортировке и хранении. Высокий уровень прочностных свойств ламинированных материалов позволяет изготавливать из них разнообразную уплотнительную продукцию, используемую в химически активных средах.
Ламинирование пленками ПЭТФ графитовых листов обеспечивает устойчивость к царапанью, высокую ударную прочность, стойкость к воздействию многих химикатов и низкую водопоглощающую способность.
Таблица 1.
Ламинированный материал
Прочность на разрыв, МПа
Удлинение при разрыве, %
Упругость, % (сжимаемость/восстанавливаемость)
Ламинированная с 2-х сторон ГФ (0,3 мм), ПЭ (0,01 мм), ПЭТФ (0,02 мм)
10
18
10,4
46/12
Ламинированная с 2-х сторон ГФ (0,3 мм), ПП (0,02 мм), ПЭТФ (0,014 мм)
21
8,3
9,5
35/18
Ламинированная с 1 стороны ГФ (0,6 мм), ПП (0,02 мм), ПЭТФ (0,075 мм)
16
4
9
34/17