Способ обработки наполнителя для получения композиционного материала

1740391 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 00 5 С 09 С 3/06//С 08 Р ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТ ОМ ЕТЕ У и Наев.(56) Авторское свидетельство СССР1 ч. 1240761, кл. С 08 Р 292/00, 1984.Авторское свидетельство СССРй. 1004407, кл. С 08 Р 292/00. 1983. Изобретение относится к способам обработки наполнителей с целью улучшения их наполняющих свойств и может быть использовано в химической промышленности при производстве композиционных полимерных материалов, а получаемые материалы могут применяться в машиностроении. автомобилестроении, радиотехнике и других отраслях народного хозяйства,Известен способ обработки наполнителя, заключающийся в том. что сухие частицы наполнителя (силикаты) приводят в контакт с органическим мономером, сомономером или форполимером и осуществляют реакцию полимеризации на поверхности наполнителя в присутствии водорода, Получают модифицированный силикатный наполни- тель для различных полимеров, каучуков и пластмасс, Недостатком известного способа является невозможность использования(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ НАПОЛНИТЕЛЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕ РИАЛА(57) Использование; получение композиционных материалов. Сущность изобретения: неорганический наполнитель нагревают до 70 - 90 С, обрабат ывают модифицирующим агентом и сушат при 100 - 200 С, В качестве модифицирующего агента используют суспензию графита концентрации 7-25 г/л. Суспензию графита получают обработкой графита ультразвуковым полем в жидкой среде в присутствии 22 + 1 %-ной перекиси водорода. Содержание графита на поверхности об 2 оаботанного наполнителя 0,003- 0.030 г/м 1 табл,полученного модифицированного наполнителя в методе полимеризационного наполнения путем полимеризации олефинов на поверхности наполнителя в присутствии закрепленного катализатора Циглера-Натта.Наиболее близким к заявленному является способ обработки наполнителя, заключающийся в том. что наполнитель. содержащий конституционную воду (каолин, гипс, нитрокальцит. древесная мука. хлопок и др,), приводят в контакт с диэтилюминийхлоридом (для удаления воды), Модифицированный таким образом наполнитель используют для получения композиционного материала полимеризацией олефина на поверхности наполнителя в присутствии катализатора Циглера-Натта,Известный способ позволяет улучшить свойства наполнителя: повышается выход композиционного материала. увеличивается производительность процесса. На модифицирование наполнителя по известному способу не позволяет улучшать механические и электрофизические характеристики композиционного материала.Целью изобретения является улучшение механических и электрофизических характеристик композиционного материала путем создания сплошного графитового покрытия на частицах наполнителя.Поставленная цель достигается предлагаемым способом обработки наполнителя для получения композиционного материала, включающим контакт наполнителя с модифицирующим веществом, в котором неорганический наполнитель нагревают до 70 - 90 С и смешивают с суспензией графита концентрации 7 - 25 г/л, полученной обработкой графита ультразвуковым полем в жидкой среде в присутствии 22-1%-ной перекиси водорода, до содержания графита на поверхности наполнителя 0,003 - 0,03 г/м иг затем сушат при 100 - 200 С,Для создания сплошного прочного покрытия частиц наполнителя графитом (капсулирование графитом) используют стабильную суспензию графита в жидкой среде, полученную по известному методу, где исследовано влияние акустических колебаний на структуру и свойства твердой поверхности на примере ультразвукового диспергирования термически обеззоленного графита в воде, водных растворах перекиси водорода и хлорида трехвалентного железа.Предлагаемый способ осуществляют следующим образом,Приготовление суспензии графита: механически измельченный графит подвергают ультразвуковому диспергированию в жидкой среде пгои интенсивности ультразвука 1-3 Вт/см в присутствии 23%-ного водного раствора перекиси водорода, Получают суспензию графита с выходом графита 20 - 25 мас.% и с содержанием кислородсодержащих групп в графите 4 - 25 мас.%.Устойчивая суспензия образуется при концетрации графита 7-25 г/л, такая суспензия сохраняет устойчивость в течение 2 лет и более, Наполнитель (мел, тальк, каолин, окислы железа, сегнетокерамика и др,) нагревают в сушильном шкафу при 70 - 90 С и, не остужая, пропитывают при перемешивании суспензией графита и сушат при 100 - 200 С в сушильном шкафу,Получают модифицированный наполни- тель, все частицы которого имеют сплошное покрытие графитом. В зависимости от количества взятой для обработки суспензии со фита сушат в сушильном шкафу при 200 С,Содержание графита на поверхности наполнителя 0,0036 г/м (3 мас.%).П р и м е р 2, 40 г каолина (уд, пов. Зуд.45 = 12,2 м /г) сушат в сушильном шкафу приг90 С и, не остужая, заливают при перемешивании 166 мл суспензии графита, полученной аналогично примеру 1 (содержаниеграфита в суспензии 12 г/л), Полученную50 смесь сушат в сушильном шкафу при 100 С,Содержание графита на поверхности каолина 0.004 гlм (5 мас.%),П р и м е р 3, 40 г талька (уд, поверхностьЗуд, = 1,7 м /г) сушаг в сушильном шкафуг55 при 70 С и, не остужая, заливают при перемешивании 75 мл суспензии графита, полученной аналогично примеру 1 (содержаниеграфита в суспензии 25 г/л).Полученную смесь сушат в сушильномшкафпри 200 С. Содержание графита на 5 1015 20 25 303540 отношение графит:наполнитель колеблется от 0,003 до 0,03 г графита на 1 мг поверхности наполнителя (что соответствует 0,45 - 5,0 мас.%), Меньшая величина покрытия приведет к неполному покрытию поверхности частиц наполнителя графитом, большая величина покрытия приведет к отслаиванию графита. И то и другое ухудшает эксплуатационные свойства этих наполнителей,Полученный наполнитель можно использовать в производстве композиционных материалов методом полимеризационного наполнения по известному способу, в котором в качестве подложки для закрепления катализатора Циглера-Натта используют чешуйчатый графит, при соотношении А 1;Т 1, равном 20,5 - 33 (см. таблицу). Молярное отношение А;Т в известном способе составляет 10-22,Изобретение иллюстрируется примерами получения модифицированного наполнителя (1 - 5) и получения композиционных материалов с использованием полученных наполнителей (6 - 11).П р и м е р 1, 1 кг термически обеззоленного графита измельчают в вибромельнице до величины удельной поверхности 300-320 м /г. В стальную ванну заливают 1 л 23%- гного водного раствора перекиси водорода. засыпают 50 г полученного порошка графита и смесь подвергают действию ультразвука частотой 17 кГц и средней угдельной акустической мощностью 3 Вт/см в течение 30 мин.Сливают жидкую фазу, Из суспензии ссодержанием графита 12 г/л отбирают 100 мл и заливают при перемешивании 40 г мела с удельной поверхностью 2.2 м /г, нагретого до 70 С в сушильном шкафу. Порошок наполнителя, пропитанный суспензией гра1740391 Характеристики процесса и полученного композиционного материала приведены в таблице. 5 Формула изобретения 25 Опмт Наполнмтельнап.вес. 0,8 6 Пел (1)7 Каолнн (2)8 Тальк (3)9 Феррит (4) 0,240,75 50,36 4,5 60140 10,513,9710,4 2210,8155 50,66,8.7,4 93 94 96 96 27 31 34 89 23 1,6 1,6 42,72,5 24 22 1,1-10 25 5 1 О 30 32 20 420,25 . 0,6 0,5 10 Сегметокеранн ма (5) 13 0,068 О 45 28 22 3,2:1 О22 3,2 10 20 2,2 92 82 0,4 11 С гнетокеоанмка (5) 0 144 О 45 32 205 80 16 0;8 90 82 0,4 П р н н е ц а н н е. Прннер 6 ь 8,9,10 - голмнернзацнв пропнлена в среде мндкого нонснера прм даеленн 42 атм. Прнньр 7 " погмнернзьцнм прспмгеаа в газовой Фазе прн давлении 7 атн Прннер 1 ь - полннгрмзацнл прсгмлена в среде н-гептана прм давленмм 7 атм 45 50 Составитель П,Недорезова Редактор М,Самерханова Техред М,Моргентал Корректор А.ОсауленкоЗаказ 2049 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 поверхности наполнителя 0,026 г/м (4,5г мас.%).П р и м ер 4. 90 г феррита марки ФЛ 4 - 1(Зуд,=0,2 м /г), высушенного при 70 С, не остужая, заливают 80 мл суспензии графита, полученной аналогично примеру 1, с концентрацией графита 7 г/л. Полученную смесь сушат при 200 С, Содержание графита на поверхности наполнителя 0,03 г/мг (0,6 мас,%).П р и м е р 5. 40 г сегнетокерамики марки ЦТС (дауд, = 1,5 м /г) сушат при 70 С и, не остужая, заливают при перемешивании 15 мл суспензии графита, полученной аналогично примеру 1, с концентрацией графита 12 г/л и сушат при 100 С. Содержание графита 0,003 г/м (0,45 мас,%).П р и м е р ы 6 - 11 (получение композиционного материала).Полученный по предлагаемому способу наполнитель засыпают в полимеразационный редактор и термовакуумируют, затем подают (С 2 НфА 1 С 1, ТС 14 и пропилен при 70 С. Способ обработки наполнителя для получения композиционного материала путем контактирования неорганического напол нителя с модифицирующим агентом, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения механических и злектрофизических характеристик.материала, в качестве модифицирующего агента используют суспензию 15 графита концентрации 7 - 25 г/л, полученную обработкой графита ультразвуковым полем в жидкой среде в присутствии 22.1%-ой перекиси содорода, осуществляют нагрев неорганического наполнителя до 70- 20 90 С, контактирование его с суспензиейграфита до содержания графита на поверхности наполнителя 0,003 - 0,030 г/м и сушку2полученного продукта при 100 - 200 С.