RU2471822C1

RU2471822C1 - Способ получения полимерного пресс-материала

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

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. Способ получения полимерного пресс-материала включает пропитку волокнистого наполнителя смесью мономеров - парафенолсульфокислоты с формалином, при соотношении волокнистого наполнителя к смеси мономеров 1:15. Осуществляют синтез ионообменной смолы на поверхности и в структуре волокнистого наполнителя в течение 30 мин и 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. Технический результат, достигаемый при использовании способа по изобретению, заключается в том, что повышают обменную емкость получаемого пресс-материала с ионообменными свойствами и понижают электрическое сопротивление материала, а также повышают его физико-механические характеристики. 1 табл., 4 пр.

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.

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].

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].

Основным недостатком является то, что полученные материалы имеют высокое электрическое сопротивление и обладают невысокой обменной емкостью.

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.

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.

Благодаря тому, что ткань и ионообменная смола имеют функциональные реакционно-способные группы, достигается высокая термодинамическая, физическая и химическая совместимость.

Пример 1

а) приготовление смеси мономеров проводят смешением парафеноло-сульфокислоты с формалином при непрерывном перемешивании и охлаждении;

б) пропитка 1 части НФФ ткани 15 частями смеси мономеров;

в) синтез смолы на поверхности и в структуре НФФ ткани проводят в термокамере при 45° в течение 30 мин;

г) сушку проводят при 60° в течение 30 мин;

д) отверждение проводят при 100° и давлении 0,1 МПа в течение 24 ч.

Пример 2

Процесс проводится в условиях примера 1. Отличается тем, что отверждение проводят при давлении 1 МПа.

Пример 3

Процесс проводится в условиях примера 1. Отличается тем, что отверждение проводят при давлении 3 МПа.

Пример 4

Процесс проводится в условиях примера 1. Отличается тем, что отверждение проводят при давлении 5 МПа.

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.

Свойства полученных материалов приведены в табл.1 «Свойства полимерного пресс-материала».

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, вследствие чего формируется более прочная монолитная структура.

3. Достигается необходимый уровень электрохимических показателей полимерных ионообменных мембран, применяемых в электродиализаторах.

№	Характеристика	Прототип	Примеры
№	Характеристика	Прототип	1	2	3	4
1.	Статическая обменная емкость, мг-экв./г	2,3	3,8	3,4	3,3	3,4
2.	Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом·м	12,1·10⁵	0,6·10⁵	3,4·10⁵	5,6·10⁵	1,2·10⁷
3.	Разрушающее напряжение при растяжении, МПа	31,9	45	44	47	44
4.	Удельная поверхность, м²/г	480	592	590	586	257

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.