×
20.02.2015
216.013.2a30

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА МОНТМОРИЛЛОНИТА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области технологии создания композиционных полимерных материалов, технологии повышения эксплуатационных свойств полимеров с использованием дисперсных наполнителей. Способ изготовления порошка монтмориллонита заключается в том, что производят обработку монтмориллонита в активаторах планетарного типа АПФ-3 в течение не менее 500 минут, после чего осуществляют сушку порошка при температуре 120°С в течение 60 минут. Полученный данным способом наноразмерный монтмориллонит характеризуется активированной поверхностью, способствующей повышению адгезии наполнителя к полимерной матрице, и, как следствие, увеличению эксплуатационных характеристик модифицируемого материала. 3 ил., 1 пр.
Основные результаты: Способ изготовления порошка монтмориллонита, характеризующегося содержанием в своем составе наноразмерных частиц с активированной поверхностью, отличающийся тем, что производят обработку монтмориллонита в активаторах планетарного типа АПФ-3 в течение не менее 500 минут, после чего осуществляют сушку порошка при температуре 120°С в течение 60 минут.
Реферат Свернуть Развернуть

Данное изобретение относится к области технологии создания композиционных полимерных материалов - получения дисперсных глинистых материалов, используемых в качестве наполнителей для улучшения эксплуатационных характеристик термопластичных полимеров.

Выбор наполнителя для полимерного материала является самым ответственным этапом в разработке композитов на их основе. Однородное распределение модификатора в матрице и его высокая адгезия позволяют добиться высоких физико-механических и трибологических свойств.

Основной целью исследовательских работ, проводимых в рамках обсуждаемой темы, является создание универсального ультрадисперсного наполнителя на основе монтмориллонита для улучшения эксплуатационных свойств ненаполненных термопластичных полимеров.

Использование глинистых минералов в качестве упрочняющих модификаторов полимерных матриц является очень популярным направлением в полимерной индустрии. Связано это в первую очередь с проявляемым эффектом от введения глинистых минералов на свойства матрицы и их доступности. Благодаря своей природной пакетной наноструктуре наибольшее предпочтение в области модификации полимеров имеют глины смектитовой группы, среди которых самым популярным является монтмориллонит. Структура и свойства монтмориллонита создают определенные трудности при создании полимер-силикатных композитов традиционными методами. Поверхность монтмориллонита имеет выраженную гидрофильность, а для синтеза с большинством крупнотоннажных термопластичных полимеров требуется сделать его «органофильным». Достигают так называемой «органофильности» монтмориллонита путем его химической модификации (или модификации полимера).

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка «универсальных» (не требующих модификации) ультрадисперсных наполнителей на основе монтмориллонита для термопластичных полимеров, которые будут характеризоваться высокими физико-механическими и трибологическими свойствами.

Авторская разработка по патенту US 5495989 касается создания измельчительного оборудования для производства порошков из глинистых материалов. Способ характеризуется своей универсальностью, однако, при этом средний размер измельчаемого материала на выходе составляет 25 мкм, что крайне много для эффективного модифицирования полимерных материалов.

Способ получения порошкового глинистого материала (патент US 7641729) предусматривает получение большого объема порошка со средним размером 1 мкм механохимическим методом. Представляет интерес высокая производительность метода, однако, время обработки не позволяет провести активацию поверхности измельчаемого материала, которая обеспечивает высочайший уровень адгезии к матрице полимера.

В качестве наиболее близкого по технической сущности к заявляемому изобретению известен способ изготовления полимерного нанокомпозиционного материала (RU №2403269 С2, 10.11.2010), характеризующийся получением наноразмерного слоистого наполнителя путем твердофазной механоактивационной обработки.

К недостаткам данного метода можно отнести его универсальность для разного типа слоистых силикатов и, как следствие, невозможность выбора оптимального вида обработки для конкретного типа наполнителя. Также неизвестны параметры (диаметров шаров, материал мелющих тел, коэффициент заполнения и т.д.) механоактивационной обработки, кроме температуры и времени, что является недостаточным условием для воспроизведения технического результата. Определение наноразмерности получаемого наполнителя делается лишь на основании ренгеноструктурного анализа, который в случае со слоистыми силикатами может дать информацию только о сохранении/разрушении пакетной структуры. Таким образом, получаемый порошок монтмориллонита при такой обработке не является наноразмерным в строгом определении данного понятия в современной научной литературе.

Технический результат изобретения заключается в упрощении технологии создания модифицирующих наноразмерных наполнителей для термопластичных полимеров и возможности применения более высоких степеней их наполнения при сохранении оптимального соотношения набора свойств.

В заявленном изобретении предложен метод длительной твердофазной механоактивационной обработки монтмориллонита в течение не менее 500 минут в активаторах планетарного типа АПФ-3 и последующей сушки порошка при температуре 120°C в течение 60 минут.

Во время механоактивационной обработки температура в рабочих реакторах достигает 180-200°C, что позволяет полностью избавиться от гелевой воды. На выходе получают поверхностно активированный порошок монтмориллонита, представленный в виде пластин (конгломератов) толщиной 300-600 нм и диаметром 500-3 мкм.

В отличие от известных способов получения порошковых наполнителей на базе монтмориллонита, где производят химическую модификацию глины или же просто ее измельчают, предложенный способ отличается своей простотой и эффективностью. Полученный наноразмерный порошковый монтмориллонит может быть использован в качестве наполнителя для любого типа термопластичного полимера.

Способ изготовления ультрадисперсного порошка монтмориллонита заключается в длительной твердофазной механоактивационной обработки в течение не менее 500 минут в активаторах планетарного типа АПФ-3 и последующей сушки порошка при температуре 120°C в течение 60 минут. Столь длительный временной интервал позволяет не только измельчить глинистый минерал до наноразмерного состояния, но и активировать поверхность его частиц. Порошок с активированной поверхностью обладает особым набором свойств, который не только позволяет модифицировать любой тип полимерной матрицы, но и придает ей необычные свойства.

Возможность промышленной применимости предлагаемого способа и полученных с его использованием материалов подтверждается следующим примером реализации.

Пример.

В качестве исходных материалов использовались Na-монтмориллонит с Таганского месторождения (Казахстан) и сверхвысокомолекулярный полиэтилен СВМПЭ производства Ticona (GUR 4120). Глинистый минерал, представленный в виде крупнодисперсного порошка, подвергся механоактивационной обработке на шаровой планетарной мельнице АПФ-3. Для сравнения результатов композитов с измельченным и активированным порошками монтмориллонита было произведено два помола (фиг. 1). Время первого помола составило (б) 30 минут, второго - (в) 500 минут, также для анализа был представлен (а) исходный монтмориллонит.

Коэффициент заполнения мелющими телами рабочего барабана составил 0,5, общий коэффициент заполнения рабочего барабана - 0,75. Мелющими телами были шарики диаметром 5 мм, выполненные из стали ШХ15.

В первом случае был получен просто измельченный порошок, во втором - ультрадисперсный порошок с активированной поверхностью. Все порошки после механоактивационной обработки подверглись сушке в сушильном шкафу при температуре 120°C в течение 60 минут.

Полученные ультрадисперсные порошки были смешаны в АПФ-3 с СВМПЭ в течение 30 минут. Соотношение наполнителя к полимерной матрице составило 3 к 7 по массе. Также для сравнения были изготовлены композиции с химически модифицированной глиной, изготовленной по традиционной для полимер-силикатных композитов технологии (модификация цетилтриметиламмоний бромидом).

Далее порошковые композиции были компактированы при температуре 165°C в образцы для проведения механических испытаний. Результаты испытаний представлены на фиг. 2, где показана зависимость относительного удлинения и предела прочности от концентрации и типа наполнителя. Исходя из полученных данных, можно утверждать, что оптимальным набором свойств обладают образцы с активированным ультрадисперсным порошком монтмориллонита. В этом случае полимер сохраняет высоко эластичный характер поведения при разрушении даже при высоких концентрациях наполнителя, что говорит о непревзойденном уровне адгезии наполнителя к полимерной матрице. На фиг. 3 представлены образцы после испытаний на растяжение: (а) чистый СВМПЭ, (б) композит с содержанием 30 мас.% монтмориллонита (механообработка в течение 30 минут) и (в) композит с содержанием 30 мас.% монтмориллонита (механообработка в течение 500 минут).

Способ изготовления порошка монтмориллонита, характеризующегося содержанием в своем составе наноразмерных частиц с активированной поверхностью, отличающийся тем, что производят обработку монтмориллонита в активаторах планетарного типа АПФ-3 в течение не менее 500 минут, после чего осуществляют сушку порошка при температуре 120°С в течение 60 минут.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА МОНТМОРИЛЛОНИТА
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА МОНТМОРИЛЛОНИТА
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА МОНТМОРИЛЛОНИТА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 33 items.
10.12.2013
№216.012.88c7

Способ получения композиционных материалов на полимерной основе, армированных углеродными волокнами

Изобретение относится к способам получения композиционных материалов на полимерной основе, армированных волокнами, и может быть использовано для получения полимерматричных композитов с улучшенными физико-механическими и трибологическими характеристиками. Способ заключается в получении композита...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500697
Дата охранного документа: 10.12.2013
27.01.2014
№216.012.9af9

Способ получения нанопорошков оксида цинка с поверхностным модифицированием для использования в строительных герметиках

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению модифицированных нанопорошков оксида цинка. Может использоваться в качестве строительных герметиков, работающих при высоких деформирующих нагрузках и требующих повышенных значений обратимых относительных удлинений....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505379
Дата охранного документа: 27.01.2014
20.03.2014
№216.012.ac47

Способ получения композиционного материала

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных материалов с металлической матрицей из алюминия или его сплавов, армированных керамическим наполнителем из нитридов или карбидов бора и вольфрамом. Может применяться в качестве конструкционных материалов в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509818
Дата охранного документа: 20.03.2014
20.07.2014
№216.012.ddd3

Полимерная композиция для радиаторов охлаждения светоизлучающих диодов (сид) и способ ее получения

Изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно к технологии разработки полимерных композиций для охлаждающих элементов, таких как радиаторы светоизлучающих диодов. Композиция содержит полимерную матрицу из полипропилена и смесь углеродных волокон и углеродных нанотрубок с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522573
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.08.2014
№216.012.eac2

Коррозионностойкое композиционное полимерматричное порошковое покрытие на основе полисульфона

Изобретение относится к коррозионно-стойким порошковым покрытиям на базе полимеров, предназначенных для защиты изделий из металлических сплавов от воздействия агрессивной среды. Состав порошковой композиции для покрытия включает порошковый полисульфон с температурой стеклования не менее 210°C и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525906
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.10.2014
№216.013.034f

Способ нанесения покрытия на основе полифениленсульфида на металлическую подложку

Изобретение относится к области технологии создания полимерных покрытий, технологии повышения эксплуатационных свойств полимерных покрытий. Способ нанесения покрытия на основе полифениленсульфида на металлическую подложку характеризуется нанесением на поверхность металлической подложки 3 об.%...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532245
Дата охранного документа: 27.10.2014
10.11.2014
№216.013.056e

Способ получения объемно-пористых структур сплавов-накопителей водорода, способных выдерживать многократные циклы гидрирования-дегидрирования без разрушения

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению объемно-пористых структур сплавов-накопителей водорода (СНВ), способных выдерживать многократные циклы гидрирования/дегидрирования без разрушения. Методом механической активации получают нанокристаллический порошок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532788
Дата охранного документа: 10.11.2014
20.02.2015
№216.013.2a2f

Способ защиты порошков гидридообразующих сплавов для хранения водорода, предотвращающий пассивацию компонентами воздуха и других газообразных сред

Изобретение относится к области технологии создания композиционных полимерных материалов и может быть использовано для предотвращения нежелательной пассивации воздухом или компонентами, содержащимися в технических водородсодержащих газах и других газообразных средах, гидридообразующих сплавов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542256
Дата охранного документа: 20.02.2015
10.03.2015
№216.013.307c

Защитное уплотнительное порошковое покрытие на основе полисульфона для резьбовых соединений ответственных изделий

Изобретение относится к защитным порошковым уплотнительным покрытиям на основе полимеров, для защиты от коррозии и износа, например, нефтегазового оборудования. Состав порошковой композиции для покрытия включает порошковый полисульфон с температурой стеклования не менее 210°C и дополнительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543880
Дата охранного документа: 10.03.2015
20.03.2015
№216.013.3371

Защитное композиционное полимерматричное порошковое покрытие на основе полифениленсульфида

Изобретение относится к композиционным порошковым покрытиям на основе полимеров, предназначенных для защиты изделий из металлических сплавов от воздействия агрессивной среды. Порошковая композиция для покрытия включает полифениленсульфид и дополнительно содержит ультрадисперсный порошок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544644
Дата охранного документа: 20.03.2015
Showing 1-10 of 46 items.
10.12.2013
№216.012.88c7

Способ получения композиционных материалов на полимерной основе, армированных углеродными волокнами

Изобретение относится к способам получения композиционных материалов на полимерной основе, армированных волокнами, и может быть использовано для получения полимерматричных композитов с улучшенными физико-механическими и трибологическими характеристиками. Способ заключается в получении композита...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500697
Дата охранного документа: 10.12.2013
27.01.2014
№216.012.9af9

Способ получения нанопорошков оксида цинка с поверхностным модифицированием для использования в строительных герметиках

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению модифицированных нанопорошков оксида цинка. Может использоваться в качестве строительных герметиков, работающих при высоких деформирующих нагрузках и требующих повышенных значений обратимых относительных удлинений....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505379
Дата охранного документа: 27.01.2014
20.03.2014
№216.012.ac47

Способ получения композиционного материала

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных материалов с металлической матрицей из алюминия или его сплавов, армированных керамическим наполнителем из нитридов или карбидов бора и вольфрамом. Может применяться в качестве конструкционных материалов в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509818
Дата охранного документа: 20.03.2014
20.07.2014
№216.012.ddd3

Полимерная композиция для радиаторов охлаждения светоизлучающих диодов (сид) и способ ее получения

Изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно к технологии разработки полимерных композиций для охлаждающих элементов, таких как радиаторы светоизлучающих диодов. Композиция содержит полимерную матрицу из полипропилена и смесь углеродных волокон и углеродных нанотрубок с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522573
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.08.2014
№216.012.eac2

Коррозионностойкое композиционное полимерматричное порошковое покрытие на основе полисульфона

Изобретение относится к коррозионно-стойким порошковым покрытиям на базе полимеров, предназначенных для защиты изделий из металлических сплавов от воздействия агрессивной среды. Состав порошковой композиции для покрытия включает порошковый полисульфон с температурой стеклования не менее 210°C и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525906
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.10.2014
№216.013.034f

Способ нанесения покрытия на основе полифениленсульфида на металлическую подложку

Изобретение относится к области технологии создания полимерных покрытий, технологии повышения эксплуатационных свойств полимерных покрытий. Способ нанесения покрытия на основе полифениленсульфида на металлическую подложку характеризуется нанесением на поверхность металлической подложки 3 об.%...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532245
Дата охранного документа: 27.10.2014
10.11.2014
№216.013.056e

Способ получения объемно-пористых структур сплавов-накопителей водорода, способных выдерживать многократные циклы гидрирования-дегидрирования без разрушения

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению объемно-пористых структур сплавов-накопителей водорода (СНВ), способных выдерживать многократные циклы гидрирования/дегидрирования без разрушения. Методом механической активации получают нанокристаллический порошок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532788
Дата охранного документа: 10.11.2014
20.02.2015
№216.013.2a2f

Способ защиты порошков гидридообразующих сплавов для хранения водорода, предотвращающий пассивацию компонентами воздуха и других газообразных сред

Изобретение относится к области технологии создания композиционных полимерных материалов и может быть использовано для предотвращения нежелательной пассивации воздухом или компонентами, содержащимися в технических водородсодержащих газах и других газообразных средах, гидридообразующих сплавов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542256
Дата охранного документа: 20.02.2015
10.03.2015
№216.013.307c

Защитное уплотнительное порошковое покрытие на основе полисульфона для резьбовых соединений ответственных изделий

Изобретение относится к защитным порошковым уплотнительным покрытиям на основе полимеров, для защиты от коррозии и износа, например, нефтегазового оборудования. Состав порошковой композиции для покрытия включает порошковый полисульфон с температурой стеклования не менее 210°C и дополнительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543880
Дата охранного документа: 10.03.2015
20.03.2015
№216.013.3371

Защитное композиционное полимерматричное порошковое покрытие на основе полифениленсульфида

Изобретение относится к композиционным порошковым покрытиям на основе полимеров, предназначенных для защиты изделий из металлических сплавов от воздействия агрессивной среды. Порошковая композиция для покрытия включает полифениленсульфид и дополнительно содержит ультрадисперсный порошок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544644
Дата охранного документа: 20.03.2015
+ добавить свой РИД