Способ получения полимерных изделий

11887588 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ боев Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 07,12.79 (21) 2848324/23-05 1) М. Кл,С 083 5 с присоединением заявки Ъе Государствеииык комитет(45) Дата опубликования описания 07.12.81. С. Неверов, Л, С. Пинчук иИ.;М, Ве ханики металлополимерных истем АБелорусской ССР ячйх Гол ьдаде, Институт(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЯ игура Изобретение относится к области переработки полимерных материалов, в частности к изготовлению изделий из твердых дисперсий полимеров.Формирование изделий из полимерных композиций, содержащих жидкофазные с низкой температурой вспышки и твердые, неплавящиеся при температуре переработки, компоненты, ограничивает диапазон применения методов литья под давлением. 10Известен способ получения полимерных изделий литьем под давлением путем предварительного таблетирования пресс-материалов 1). Однако это приводит к повышенному расходу энергии и усложняет тех нологический цикл.Наиболее близким по технической сущности является способ получения полимерных изделий, включающий смешение дисперсного полимера или композиции на его осно ве с двумя или более смазками с различными интервалами температуры плавления (жидкофазный наполнитель) с последующей подачей в пресс-форму и прессованием 2. 25Однако текучесть указанной композиции реализуется в пресс-форме в условиях повышенных температур, что затрудняет возможность механизации процесса загрузки пресс-формы для изготовления тонкостен ных изделий и деталей сложной кции. Целью изобретения является повышение производительности и технологичности способа.Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа получения полимерных изделий путем смешения дисперсного полимера или композиции на его основе с жидкофазным наполнителем, последующей подачи в пресс-форму и прессования, полимер или композицию на его основе диспергируют в низкомолекулярной жидкости, термодинамически несовместимой с полимером, и после подачи полученной дисперсии в пресс-форму удаляют избыток низкомолекулярной жидкости.Сущность изобретения заключается в том, что диспергирование и транспортирование в формы композиции на основе полимерного порошка и жидкофазных компонентов, например пластификаторов, осуществляют с помощью технологических низкомолекулярных жидкостей. Таким образом устраняются затруднения, связанные с низкой сыпучестью пластифицированных порошков. Отличительной особенностью способа является термодинамическая несовместимость технологических жидкостей с компонентами композиции, что исключает раст 88758870 55 60 65 ворепие компонентов композиции в технологической жидкости, При реализации способа имеют место следующие взаимодействия, Полимерный порошок, обладающий высокоразвитой поверхностьо, адсорбирует жидкофазные компоненты в процессе смешения композиций. При последующем диспергировании композиций с помощью технологических жидкостей взаимодействие последних с пластификатором реализуется на огромной площади. Это приводит к образованию эмульсий пластификатора в технологических жидкостях. Таким образом, низкомолекулярные жидкости, несовместимые в отдельности ни с полимером, ни с пластификатором, облегчают диспергирование композиций, при этом полимерный порошок выступает в роли эмульгатора. Технологическая жидкость выбирается низко- молекулярной, исходя из экономических соображений (стоимость, доступность и т, д.).Отличительной особенностью способа является также то, что предварительное смешение полимерного порошка с пластификатором исключает поглощение технологических жидкостей порошком и способствует их свободному удалению на последующих стадиях переработки.Смесь пресс-композиции с жидкостями заливают в формы, после чего большая часть жидкости удаляется свободным стеканием или в результате подпрессовки, Оставшаяся жидкость заполняет промежутки между частицами порошка, увеличивая теплопроводность смеси. Это приводит к сокращению времени, необходимого для прогрева пресс-форм, и увеличению производительности метода. Технологические жидкости используются для введения в композиции ингибиторов коррозии, красителей, вспенив ателей, металлсодержащих наполнителей, мономеров и других веществ, которые могут находиться в виде растворов, суспензий, эмульсий. Такой метод введения наполнителей гарантирует их равномерное распределение по объему материала даже в тех случаях, если наполнитель плохо совмещается с пластификатором.В данном способе перерабатывают композиционные материалы на основе гидрофобных порошковых или волокнистых термо- и реактопластов дисперсностью 20 - 500 мкм.В качестве жидкофазных наполнителей в композициях преимущественно используются продукты на основе минеральных и растительных масел, а также жирные кислоты и их соединения,В данном способе низкомолекулярной жидкостью может служить вода, спирты, кетоны и другие продукты, термодинамически несовместимые с компонентами композиций (т, е. не обменивающиеся с последними энергией и веществом). В низкомолекулярных жидкостях могут быть раство 10 15 20 25 30 35 40 45 50 репы пли взвешены целевые добавки в композицию.Весовые соотношения компонентов в смеси могут быть следующие, мас. ч.:Полимерная дисперсия 15 - 10 Жидкофазный наполнитель 15 - 10 Низкомолекулярная жидкость 70 - 80 Низкомолекулярную жидкость удаляют путем подпрессовки смеси в пресс-форме, лиоо путем вакуумирования рабочего объема формы. В первом случае применяют давление порядка 1 - 10 МГ 1 а при температуре, пе выше температуры кипения жидкости; во втором - используют разрежение 10 - 10" Па, Время удаления жидкости зависит от геометрических размеров изделий. Для удаления низ ко молекулярной жидкости, обладающей малой вязкостью, целесообразно использовать технологические зазоры в пресс-формах, создаваемые для вытеснения воздуха. Особенность способа в том, что небольшое (до 2 - 3) содержание технологической жидкости в наполненном жидкофазным наполнителем ком позите, несущественно влияет на качество изделий.П р и м е р 1. Формируют кольцевые проставки для защиты от коррозии муфтовых соединений насосно-компрессорных трубопроводов, перекачивающих пластовые воды, Их изготавливают из композиций, в состав которых в равных весовых соотношениях входят порошкообразный полиэтилен низкой плотности (ГОСТ 16337 - 70) и жидкофазный наполнитель - ингибитор кислотной коррозии металлов ГРМ (гудрон соапстока чернохлопкового масла и технического яира), Толщина проставки 4 мм при высоте кольца 40 мм. Поскольку используемая композиция совершенно не обладает сыпучестью изготовление проставок методом спекания в пресс-формах обычной конструкции представляет значительную трудность. В соответствии с предложенной технологией смесь на основе порошкообразного полиэтиена и гудрона диспергируют в 10-ном водном растворе оксалата железа (ГеС 04). Компоненты смешивают в следующем соотношении, мас. ч.:Полиэтилен 15 Гудрон 15 10-ный раствор оксалата железа Полученую квазисуспензию, вязкость которой при комнатной температуре близка к вязкости, воды, заливают в пресс-формы, установленные на поточной линии.Избыток водного раствора вытекает из форм через технологические зазоры, после чего производят подпрессовку форм давлением 2 МПа в течение 5 - 10 с для окончательного удаления избытка жидкости, На следующей позиции содержимое прессформы нагревают до 523 К и выдерживают при этой тем35 40 45 50 55 бо б 5 пературе под давлением 10 МПа в течение 6 - 8 мин, Затем охлаждают формы ниже 390 К и извлекают готовые изделия,По сравнению с технологией обычного прессования время выдержки при 523 К в 2,5 раза уменьшается вследствие увеличения теплопроводности композиции. Это достигается благодаря удалению воздуха из промежутков между частицами порошка, а также выделению металлического железа при разложении оксалата. Таким образом, отпадает необходимость таблетировання пресс-материала, в то же время значительно сокращается продолжительность загрузки прессформ. Процесс изготовления изделий из композиций, приготовленных по предложенной технологии легко автоматизируется, поскольку самая трудная операция - загрузка форм - чрезвычайно упрощается.П р и м е р 2. Изготавливают уплотнительные кольца, обеспечивающие защиту стального вала от щелевой коррозии. Размеры колец, мм; наружный диаметр 150 мм, внутренней 100 мм, высота 20 мм. Порошкообразный пентапласт (марка А, ТУ, П-65) и полипропилен (ПП, ТУ 36-13-126 - 65) дисперсностью 80 - 300 мкм смешивают с минеральным маслом (цилиндровое 11), диспергируют в 30-ном растворе бензоата натрия (С,Н 5 СОО 1 х 1 а) в ацетоне, Соотношение компонентов в смеси следующее, мас. ч.:Пентапласт 10 Полипропилен 10 Минеральное масло 10 Раствор бензоата натрия 70 Смесь заливают в пресс-формы с помощью автоматической установки, удаляют избыток раствора путем подпрессовки и вакуумирования рабочего объема формы при 10 З Па в течение 1 мин. Спекание колец осуществляют при 573 К, выдерживая смесь под давлением 5 МПа в течение 5 - 6 мин. Затем формы охлаждают до 400 К, снимают давление и извлекают кольца. Материал колец стоек к эрозионному изнашиванию. Распределение по объему изделия бензоата натрия, являющегося ингибитором коррозии стали, характеризуется высокой степенью равномерности, которую невозможно достичь известными методами. Испытание противокоррозионных свойств материала колец выполняют с помощью измерителя скорости коррозии Р 5035. Между стальными образцами, наружные поверхности которых защищены кислотостойким лаком, располагают пластинку материала, сжимают образцы тарированным усилием, погружают в 0;1 н. раствор соляной кислоты и измеряют поляризационное сопротивление образцов, пересчитывая его затем в скорость коррозии. В контакте с материа 10 15 20 25 зо лом, изготовленным по предложенной технологии, скорость коррозии стали составляет (5 - 6)10 - 2 г/мч, что в 5 - 6 раз ниже коррозии стали в контакте с полипропиленом или пентапластом.П р и м е р 3. Изготавливают вкладыш для подшипника скольжения из пресс-порошка К-20 С (МРТУ 6-05-1209 - 69) на основе новолачной смолы, нитрильного каучука и древесной муки. Размеры вкладыша, мм: внутренний диаметр 150, наружный 170, длина 200. Заполнение пресс-композицией формы для такого изделия известными методами - трудоемкий трудномеханизируемый процесс. Формирование вкладышей производят следующим образом: компоненты смешивают с олеиновой кислотой (С 17 Н 33 СООН), которую обычно вводят в состав фенольных композиций лля устранения припекания изделий к стенкам формы, в соотношении 10: 1. Затем композицию диспергируют метиловым спиртом в следующем соотношении, мас. ч.:Композиция 20 Спирт 80 Вязкость полученной квазисуспензии близка к вязкости спирта. Формы заполняют из бака-смесителя, снабженного автоматическим дозирующим устройством. Подпрессовывают композицию в форме давления 2 МПа в течение 1 мин и одновременно подогревают до 325 К, откачивая полость формы до 10 Па, Формирование изделия проводят при 573 К и давлении 20 МПа в течение 15 мин.Технология обеспечивает высокую адгезию наполнителя к связующему, упрощает аппаратурное оформление горячего прессования, исключая операции таблетирования, ускоряет процесс получения изделий, снижает энергозатраты.П р и м е р 4. Изготавливают корпус транспортерного ролика нз композиции на основе фенопласта 04-010-02, нитрильного каучука и рубленого стекловолокна. Диаметр ролика 150 мм, длина 500 мм.Фенопласт смешивают с олеиновой кислотой в соотношении 1: 10, добавляют в смесь остальные компоненты и лиспергируют водой (20 мас, ч, композиции на 80 мас. ч. волы). Диспергирование облегчается благодаря тому, что олепновая кислота выполняет функции эмульгатора и компоненты композиции хорошо смачиваются жидкой фазой, Полученную квазисуспензию заливают в формы, дают стечь избытку воды, затем полпрессовывают композицию в формах давлением 2 МПа в течение 45 с. Прессованне ведут прп 580 К, давлении 20 МПа в течение 10 мин. Затем охлаждают форму ло 400 К и извлекают изделие. Ролик обладаетоптимальным сочетанием жесткости и вязкости, характернз 1 ется высокой прочностью (он 200 МПа).887588 Формула изобретения Составитель В. БалгинРедактор П. Горькова Техред А. Камышникова Корректор Е. Осипова Заказ 2514/12 Изд.644 Тираж 530 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Ыыоска, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 Пред,ОжсцИЙ спосоо цозвол 5 с;31 мсцить операцию таблетцрования подпрсссовкой композиций в пресс-формах, Прп этом уменьшается количество вспомогательной технологической оснастки и упрощается конструкция прессавтомата; облегчается дозирование и загрузка пресскомпозиций в форме; снижаются энергозатраты за счет исключения операций извлечения таблеток и загрузки пх в пресс-формы, а также сокращается время нагрева пресс-композиции благодаря вытеснению воздуха, плохо проводящего теплоту.Предложенная технология позволяет снизить эцсргозатраты по таблетированию композиций на 50 - 60%. Способ получения полимерных изделийпутем смешения дисперсного полимера или композиции на его сионе с жцдкофазцым цаполнитслем, последующей подачи в пресс-форму и прессования, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения производительности и технологичности способа, полимер или композицию на его основе диспергируют в низкомолекулярной жидкости, термодинамически несовместимой с полимером, ц после подачи полученной дцс персии в пресс-форму удаляют избыток цнзкомолекулярной жидкости. Источники информации,црцнятыс во шьцмацие цри экспертизе 151. Кестельма 1 1-1. 1-1. Термическая обработка полимерных материалов в машиностроении. М., Машиностроение, 1968, с. 55.20 2. Патент ГДР 75771, кл, 39 Ь 22/01,опублик. 1970 (прототип).