СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНОЙ ПРЕСС-КОМПОЗИЦИИ
METHOD OF PRODUCING POLYMER MOULDING COMPOSITION

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
6,0·10<sup>6</sup>
6,0·10<sup>6</sup>
5·10<sup>5</sup>
3·10<sup>5</sup>
Удельное объемное сопротивление, Ом·м
12,1·10<sup>5</sup>
8,5·10<sup>5</sup>
8,1·10<sup>5</sup>
6,6·10<sup>5</sup>
Таблица 2
Способ получения полимерного пресс-материала
Материал
Тепловой эффект
Синтез
Отверждение
ΣΔH Дж/г
ΔН, Дж/г
ΔН, Дж/г
Прототип
1490
590
2080
Пример 1
1810
1150
2960
Пример 2
5810
1790
7600
Пример 3
7810
2390
10200