Способ получения карбонизованного пенопласта

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(4 б) Дата опубликования описаиия 25.07,77Государственный комитет Соввтв Министров СССР оа делам нзооретеинй и открытий(71) Заявитель Владимирский политехнический институт СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОНИЗОВАННОГО ПЕНОПЛАСТАО Изобретение относится к области термообработки пористых иэделий, в частности к способу получения карбонизованных пенопластов, которые, обладая достаточной механической прочностью, могут быль использованы для производства теплоизоляционных фильтрующих материалов, работающих в инертной или восстановительной средах, и конструкционных материалов, используемых в летательных аппаратах. Известны способы карбонизации полиуретановых и фенолформальдегидных пенопластов 11 и (21 . Во время карбонизации по известным способам происходят большие весовые потери пенопластов, процесс нагрева идет с малой скоростью, а карбони зованный пенопласт имеет малую механическую прочность. Прототипом изобретения является известный способ получения карбонизованного пенопласта путем окисления пенопласта на воздухе и дальнейпгей его термообработки в инертной среде. 20В качестве пенопласта используют пенополиуретан, модифицированньш порогдкообразным наполнителем. Процесс окисления проводят на воздухе при 150 - 200 Г в течение 824 ч, при 200 С 15 ч и при 250 С 20 ч, затем охлаждают, а гермообработку 25 2опроводят в угольной засыпке до 750 С со ско ростью нагрева 5 - 10 С/ч.Карбониэованный таким образом пенопласт мо. жет быть графитизирован в инертной атмосфере путем нагрева до 2800 С тЗ.Недостатками известного способа являются длительность процесса термообработки (80 - 100 ч), большие потери веса (до 70%), большая усадка (45%), низкая прочность карбонизованного пено. пласта - 59 кг/см при объемном весе 500 кг/м,Цель изобретения - повышение выхода и прочности карбонизованного пенопласта.Эта цель достигается тем, что в качестве пенопласта используют пенопласт на основе сополимера акрилонитрила и 10 - 20 вес,% акриловой кислоты, модифицированный 10 - 40 вес.% волокнистого на.О полнителя, окисление проводят лри 160 - 230 С со скоростью нагрева 10 - 15 С/ч, а термообработку до 700 - 1500 С со скоростью нагрева 60 - 200 С/ч.Изделия из сополимеров с большим содержанием акрилонитрила могут быть подвергнуты карбо. низации после стадии предварительного окисления, во время которой происходит удаление подвижного водорода и других продуктов, не способных к карбонизашги за счет кислорода возлуха. За счет531824 10 15 Йаемын ИзвестньПредлаС содфитного р жанне м углегра.волокна, % (темпе.ермообработки,С)7000 11001500 тура 73 85 02 700 0 1100 1500110 130 147 59 57 00100500 79 87 Примечание. Объ гый вес пенопласта 500 кг/м . разницы в коэффициентах термического расширения кшолнителя и сорбированного на нем полиме. ра, в системе возникают напряжения, которые стре мятея оторвать волокна от полимера, в результате образуются Микротрещины вдоль волокон напол. нителя, не нарушая микроструктуры и формы пенопласта. По этим микротрещинам кислород про. никает внутрь пенопласта, который окисляется по всему объему.Нагретый до 230 С наполненный волокнистым наполнителем пенопласт подвергают нагреву в инертной среде до 700 - 1500 С со скоростью 60 - 200 С/ч. В зто время происходит карбонизациа пенопласта, причем прочность с повышением температуры возрастает за счет цементации микротрещин вторичными продуктами пиролнза.П р и м е р 1, Пенопласт, полученный по прессовой технологии на основе акрнлонитрила и 10% акриловой кислоты, модифицированный угле. графитным волоком, подвергают термообработке на воздухе со 160 до 230 С со скоростью 10 С/ч, Потери в весе составляют 4%. Затем пенопласт теряет в весе 20%, имеет объемный вес 220 кг/мпрочность на сжатие 45 кг/м, ударную вязкость 0,23 кг.см/см.П р и м е р 2. В отличие от примера 1 в качестве наполннтеля берут кремнеэемистые волокна. Пено. пласт при карбонизации теряет в весе 30%, имеет объемный вес 200 кг/мз, прочность при сжатии 13 кг/мф, ударную вязкость 0,12 кг см/см . В табл. 1 приведена зависимость свойств карбонизованного пенопласта от содержания в сополиме ре наполнителя и температуры термообработки пенопласта, для сравнения приведены свойства из. вестного пенопластаТаблица 148 61 70 43 40 37 70011001500 54 72 83 56 51 48 П р и м е ч а н и е, Объемный вес пенопласта 500 кг/м . Составитель Н, ПростороваТехред Н. Андрейчук Корректор Л. Лакипа Репа к гор Е. Хорипа Заказ 11 32/686 Тираж 630 Подписное 11 НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб, 4/5Фппши 1 Н 1 П "Патент", г, Ужгород, ул. Прокз иая. 4 П р и м е р 3. В отличие от примера 1 берут сополимер акрилонитрила с 20% акриловой кислоты, Пенопласт при термообработке на воздухе теря. ет в весе 6%, во время карбонизации в инертной среде - 25%, имеет объемньп 1 вес 200 кг/м, проч. ность при сжатии 30 кгс/см, ударную вязкость 0,20 кг.см/см,В табл. 2 приведена зависимость свойств карбо.% углеграфнжого волокна (температура термообработки, С)70010 11001500 Формула изобретения Способ получения карбоннзованного пенопласта путем окисления пенопласта на воздухе и даль. нейшей его термообработки в инертной среде, о тлича ющий ся тем, что, с цепью повышения выхода и прочности конечного продукта, в качестве пенопласта используют пенопласт на основе сополи. мера акрилонитрила и 10 - 20 вес.% акриповой кислоты, модифицированный 1040 вес.% волокнисто. низованных пенопластов, полученных предлагае.мым способом (из пенопластов на основе сополи.мера акрилонитрила с 20% акриловой кислоты), отсодержания наполнителя и температуры обработки,Таким образом, способ по изобретению позво. ляет получать карбонизованные пенопласты с большим выходом и высокой прочностью,го наполннтеля, окисление проводят в интервале температур 160230 С со скоростью нагрева 10 - 15 С/ч, а термообрабеотку до 700-1500 С со скоростью нагрева 60 - 200 С/ч.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент США Р 3345440, кл. 264-29, 1967.2. Патент Великобритании 9 1016449, клС А, 1966,3. Патент США и 3387940, кп. 23-209.2, 1968,