RU2471822C1

RU2471822C1 - Method of producing polymer moulding material

Info

Publication number: RU2471822C1
Application number: RU2011127563/05A
Authority: RU
Inventors: Марина Михайловна Кардаш; Георгий Валентинович Александров; Иван Александрович Тюрин; Денис Владимирович Терин
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2013-01-10

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to methods of producing composite materials based on chemical fibres and ion-exchange resins and can be used to produce polymer composite materials with ion-exchange properties. The method of producing polymer moulding material involves saturating fibrous filler with a mixture of monomers - paraphenol sulphonic acid with formalin, with ratio of the fibrous filler to the mixture of monomers of 1:15. Ion-exchange resin is synthesised on the surface and in the structure of the fibrous filler for 30 minutes and binder is cured at pressure of 0.1-5 MPa. The fibrous filler used is novolac phenol-formaldehyde fabric obtained from the same components as the starting components of the mixture of monomers.

EFFECT: high exchange capacity of the obtained moulding material with ion-exchange properties, low electrical resistance of the material and improved physical and mechanical properties.

1 tbl, 4 ex

Description

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.The invention relates to methods for producing composite materials based on chemical fibers and ion-exchange resins and can be used to obtain polymer composite materials with ion-exchange properties.

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 [А.с. 1616930 СССР, МПК 5 C08G 8/28, C08L 61/10].A known method for producing polymer composite materials, which consists in the polycondensation of phenol and formaldehyde in the presence of an alkaline catalyst on the surface and in the structure of chemical fibers. In this case, polycondensation is carried out from the liquid phase at an elevated temperature with further heat treatment, additional polycondensation and pressing at elevated pressure and temperature [A.S. 1616930 USSR, IPC 5 C08G 8/28, C08L 61/10].

Основным недостатком этого способа является то, что полученные материалы имеют высокое электрическое сопротивление и не обладают ионообменными свойствами.The main disadvantage of this method is that the obtained materials have high electrical resistance and do not have ion-exchange properties.

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].Closest to the invention is a method for producing a polymer composite material comprising applying a cation exchange resin (impregnating composition consisting of a mixture of monomers) onto a fibrous filler and pressing at elevated temperature, characterized in that the resin is applied during its synthesis on the surface and in the fiber structure from a solution of monomers for 30 min at a ratio of fibrous filler to a solution of monomers 1:15, and pressing is carried out at a pressure of 0.1 MPa [Patent - 2128195 RF, IPC 6 C08 J 5/04].

Основным недостатком является то, что полученные материалы имеют высокое электрическое сопротивление и обладают невысокой обменной емкостью.The main disadvantage is that the materials obtained have a high electrical resistance and have a low exchange capacity.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение обменной емкости получаемого пресс-материала с ионообменными свойствами и понижение электрического сопротивления, повышение физико-механических характеристик.The technical problem to which this invention is directed is to increase the exchange capacity of the obtained press material with ion-exchange properties and lower electrical resistance, increase physical and mechanical characteristics.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе получения полимерного пресс-материала, включающего пропитку волокнистого наполнителя смесью мономеров - парафенолсульфокислоты с формалином, при соотношении волокнистого наполнителя к смеси мономеров 1:15, синтез ионообменной смолы на поверхности и в структуре волокнистого наполнителя в течение 30 мин, отверждение связующего при давлении 0,1-5 МПа, в качестве волокнистого наполнителя используют новолачную фенолформальдегидную (НФФ) ткань, получаемую из компонентов, совпадающих с начальными компонентами смеси мономеров.The problem is solved due to the fact that in the method for producing a polymer press material comprising impregnating a fibrous filler with a mixture of monomers - paraphenol sulfonic acid with formalin, with a ratio of fibrous filler to monomer mixture of 1:15, synthesis of an ion-exchange resin on the surface and in the structure of the fibrous filler for 30 min, curing the binder at a pressure of 0.1-5 MPa, novolac phenol-formaldehyde (NFF) fabric obtained from components coinciding with -trivial components of the monomer mixture.

Благодаря тому, что ткань и ионообменная смола имеют функциональные реакционно-способные группы, достигается высокая термодинамическая, физическая и химическая совместимость.Due to the fact that the fabric and the ion-exchange resin have functional reactive groups, a high thermodynamic, physical and chemical compatibility is achieved.

Пример 1Example 1

а) приготовление смеси мономеров проводят смешением парафеноло-сульфокислоты с формалином при непрерывном перемешивании и охлаждении;a) the preparation of a mixture of monomers is carried out by mixing paraphenol-sulfonic acid with formalin with continuous stirring and cooling;

б) пропитка 1 части НФФ ткани 15 частями смеси мономеров;b) the impregnation of 1 part of NFP tissue 15 parts of a mixture of monomers;

в) синтез смолы на поверхности и в структуре НФФ ткани проводят в термокамере при 45° в течение 30 мин;c) the synthesis of resin on the surface and in the structure of the NFP tissue is carried out in a heat chamber at 45 ° for 30 minutes;

г) сушку проводят при 60° в течение 30 мин;g) drying is carried out at 60 ° for 30 minutes;

д) отверждение проводят при 100° и давлении 0,1 МПа в течение 24 ч.d) curing is carried out at 100 ° and a pressure of 0.1 MPa for 24 hours

Пример 2Example 2

Процесс проводится в условиях примера 1. Отличается тем, что отверждение проводят при давлении 1 МПа.The process is carried out under the conditions of example 1. characterized in that the curing is carried out at a pressure of 1 MPa.

Пример 3Example 3

Процесс проводится в условиях примера 1. Отличается тем, что отверждение проводят при давлении 3 МПа.The process is carried out under the conditions of example 1. characterized in that the curing is carried out at a pressure of 3 MPa.

Пример 4Example 4

Процесс проводится в условиях примера 1. Отличается тем, что отверждение проводят при давлении 5 МПа.The process is carried out under the conditions of example 1. characterized in that the curing is carried out at a pressure of 5 MPa.

Отверждение данного материала при давлении более 5 МПа приводит к уменьшению количества гидрофильных пор и уменьшению величины площади удельной поверхности, росту электрического объемного сопротивления. Выход за пределы указанного значения 0,1 МПа в сторону уменьшения приведет к ухудшению основных свойств ионообменного материала.The curing of this material at a pressure of more than 5 MPa leads to a decrease in the number of hydrophilic pores and a decrease in the specific surface area, an increase in electric volume resistance. Going beyond the specified value of 0.1 MPa in the direction of reduction will lead to a deterioration in the basic properties of the ion-exchange material.

Свойства полученных материалов приведены в табл.1 «Свойства полимерного пресс-материала».The properties of the materials obtained are given in table 1 "Properties of the polymer press material".

Основные преимущества предлагаемого способа:The main advantages of the proposed method:

1. Полученный полимерный композиционный материал характеризуется высокими ионообменными свойствами, низким электрическим сопротивлением.1. The resulting polymer composite material is characterized by high ion exchange properties, low electrical resistance.

2. Достигается химическое взаимодействие полимерной матрицы с армирующим наполнителем, вследствие чего формируется более прочная монолитная структура.2. A chemical interaction of the polymer matrix with a reinforcing filler is achieved, as a result of which a more solid monolithic structure is formed.

3. Достигается необходимый уровень электрохимических показателей полимерных ионообменных мембран, применяемых в электродиализаторах.3. The required level of electrochemical parameters of polymer ion-exchange membranes used in electrodialyzers is achieved.

№No. ХарактеристикаCharacteristic ПрототипPrototype ПримерыExamples 1one 22 33 4four 1.one. Статическая обменная емкость, мг-экв./гStatic exchange capacity, mEq / g 2,32,3 3,83.8 3,43.4 3,33.3 3,43.4 2.2. Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом·мVolume resistivity, Ohm · m 12,1·10⁵ 12.110 ⁵ 0,6·10⁵ 0.610 ⁵ 3,4·10⁵ 3.4 · 10 ⁵ 5,6·10⁵ 5.610 ⁵ 1,2·10⁷ 1.2 · 10 ⁷ 3.3. Разрушающее напряжение при растяжении, МПаTensile stress, MPa 31,931.9 4545 4444 4747 4444 4.four. Удельная поверхность, м²/гSpecific surface, m ² / g 480480 592592 590590 586586 257257

Claims

Способ получения полимерного пресс-материала, включающего пропитку волокнистого наполнителя смесью мономеров - парафенолсульфокислоты с формалином при соотношении волокнистого наполнителя к смеси мономеров 1:15, синтез ионообменной смолы на поверхности и в структуре волокнистого наполнителя в течение 30 мин, отверждение связующего при давлении 0,1-5 МПа, отличающийся тем, что в качестве волокнистого наполнителя используют новолачную фенолформальдегидную (НФФ) ткань, получаемую из компонентов, совпадающих с начальными компонентами смеси мономеров. A method of producing a polymer press material comprising impregnating a fibrous filler with a mixture of monomers - paraphenol sulfonic acid with formalin with a ratio of fibrous filler to monomer mixture of 1:15, synthesizing an ion-exchange resin on the surface and in the structure of the fibrous filler for 30 minutes, curing the binder at a pressure of 0.1 -5 MPa, characterized in that the novolac phenol-formaldehyde (NFF) fabric obtained from components coinciding with the initial components of the mixture is used as a fibrous filler monomers.