ПОЛИМЕРНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗНЫХ ВАНН
POLYMER COMPOSITE MATERIAL FOR MAKING ELECTROLYSIS BATHS

Изобретение относится к области переработки пластмасс, в частности к области создания полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе термопластичных полимеров. Изобретение может быть использовано в металлургической промышленности для изготовления электролизных ванн на основе термопластичных полимеров. В частности, для изготовления электролизных ванн для рафинирования меди, цинка, кадмия и никеля.
Так как полимеры обладают высокой стойкостью к воздействию кислот, применение пластмасс для изготовления деталей и изделий, эксплуатируемых в контакте с кислотами, является предпочтительным по сравнению с другими конструкционными материалами.
Известны примеры использования полимеров для изготовления электролизных ванн (патент №983153, МПК5 C25D 17/02, от 23.12.1982 г.). Согласно этому патенту ванны изготавливаются из стеклопластика.
Недостатками материала по этому патенту являются трудоемкость изготовления ванн из стеклопластика, вредные условия труда и склонность ванн к растрескиванию во время эксплуатации.
Наиболее близким, по технической сути, решением является ванна из полипропилена или полиэтилена по заявке RU 94015211, MПK C25D 17/02 от 26.04.1994 г.
Недостатками полимерных материалов по этой заявке являются:
- недостаточный верхний предел рабочей температуры полиэтилена (+70°С),
- недостаточная прочность и отсутствие защиты от термодеструкции, при эксплуатации изделий при высоких температурах, вследствие этого - небольшой срок службы изделий.
Недостатками полипропиленовой ванны являются: низкая морозостойкость, невысокая стойкость к термоокислительной деструкции и низкая ударная вязкость (в 3-4 раза ниже, чем у полиэтилена). Последнее свойство очень важно, так как при низкой ударной вязкости отрыв анода может привести к раскалыванию днища ванны и выходу ее из строя.
Современные полимерные конструкционные материалы являются сложными композитами, содержащими наряду с основным полимером ряд ингредиентов, выбор которых определяется условиями эксплуатации готовых изделий.
Техническая задача, достигаемая настоящим изобретением, - это создание ПКМ, сохраняющего свои механические, теплофизические, химические и электроизоляционные свойства, в течение 10 лет при рабочей температуре от -30°С до +90°С.
2
Техническая сущность заключается в том, что полимерный композиционный материал для изготовления электролизных ванн, на основе термопластичного полимера, включающий стеарат кальция, тальк и стабилизатор состоит из полиэтилена трех марок - полиэтилена высокой плотности М 273-83, ГОСТ 16338-85, линейного полиэтилена низкой плотности, М.ПЭ 2 НТ 05-5, выпускаемого ОАО «Казаньоргсинтез, (предназначен для переработки в высокопрочную пленку, используему для упаковки холодных пищевых продуктов и изготовления изделий хозяйственного назначения, плотность, г/см 30,916-0,920; предел текучести при растяжении, МПа, не менее 10, прочность при разрыве, МПа, не менее 30) и полиэтилена низкой плотности, М. 15313-003, ГОСТ 16337-77.
В качестве стабилизаторов, применяются - Ричнокс (Richnox 1010), (тетракис [метилен-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат]метан) и Ричфос (Richfos 168) (Трис(2,4-ди-трет-бутилфенил)фосфит), выпускаемые Тайваньской компанией Rich Yu Chemical Co., Ltd.
Подбор компонентов ПКМ, их соотношение, определение процентного состава добавок, для придания материалу новых свойств, не присущих каждому, отдельно взятому компоненту, привел к следующему составу полимерного композиционного материала, %:
полиэтилен, марки М 273-83
60
полиэтилен, марки М.ПЭ 2 НТ 05-5
20
полиэтилен, марки М. 15313-003
20,
а также сверх 100%-полимерной части включены следующие добавки, %:
стеарат кальция 0,2
тальк с размерами частиц до 20 мкм 0,5
Ричнокс 1010 0,3%
Ричфос 168 0,3%
Подбор количественного состава, обозначенного автором как ПКМ Yy, проиллюстрирован в таблице 1.
№1
№2
№3
Состав
ПЭНД (%)
30
80
60
ПЭ лин(%)
30
10
20
ПЭВД (%)
40
10
20
Предел прочности при разрыве
МН/м<sup>2</sup>
25
48
43
Стойкость к растрескиванию
Час
1300
600
800
Температура размягчения
°С
77
100
95
Из сравнительного анализа показателей ПКМ следует, что наиболее оптимальным является состав №3.
Технологический процесс получения изделия из ПКМ производится на типовом оборудовании и включает три стадии:
- приготовление смеси из гранулированных полимеров с добавками;
- плавление, смешение, гомогенизацию расплава и заполнение пресс-формы с помощью экструдера;
- охлаждение пресс-формы и извлечение готового изделия.
Предлагаемое техническое решение позволяет достичь долговечности изделий из ПКМ при их химической и термической стойкости, ударопрочности и способности противостоять деструкции на протяжении длительного времени.