RU2577053C2 - Polymer-glass composite material and method for production thereof - Google Patents
Polymer-glass composite material and method for production thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2577053C2 RU2577053C2 RU2014128825/05A RU2014128825A RU2577053C2 RU 2577053 C2 RU2577053 C2 RU 2577053C2 RU 2014128825/05 A RU2014128825/05 A RU 2014128825/05A RU 2014128825 A RU2014128825 A RU 2014128825A RU 2577053 C2 RU2577053 C2 RU 2577053C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- polytetrafluoroethylene
- solution
- filler
- telomere
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims description 15
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 47
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 42
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 42
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims abstract description 42
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 210000003411 telomere Anatomy 0.000 claims abstract description 31
- 102000055501 telomere Human genes 0.000 claims abstract description 31
- 108091035539 telomere Proteins 0.000 claims abstract description 31
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 24
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 15
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 230000003797 telogen phase Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 8
- KGCDGLXSBHJAHZ-UHFFFAOYSA-N 1-chloro-2,3,4,5,6-pentafluorobenzene Chemical compound FC1=C(F)C(F)=C(Cl)C(F)=C1F KGCDGLXSBHJAHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims description 41
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 claims description 7
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims 1
- 229960003750 ethyl chloride Drugs 0.000 claims 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 abstract description 17
- VFWCMGCRMGJXDK-UHFFFAOYSA-N 1-chlorobutane Chemical compound CCCCCl VFWCMGCRMGJXDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 4
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 4
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WACNXHCZHTVBJM-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,4,5-pentafluorobenzene Chemical compound FC1=CC(F)=C(F)C(F)=C1F WACNXHCZHTVBJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 2
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 2
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 2
- 101150096674 C20L gene Proteins 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102220543923 Protocadherin-10_F16L_mutation Human genes 0.000 description 1
- 101100445889 Vaccinia virus (strain Copenhagen) F16L gene Proteins 0.000 description 1
- 101100445891 Vaccinia virus (strain Western Reserve) VACWR055 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 239000004335 litholrubine BK Substances 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000010525 oxidative degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 1
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химической промышленности, преимущественно к производству стеклополимерных композиционных материалов.The invention relates to the chemical industry, mainly to the production of fiberglass composite materials.
Известен стеклополимерный композиционный материал для изготовления стеклополимерцементных труб, содержащий стеклорогожку в качестве стеклотканевого наполнителя, который пропитан полиэфирмалеинатной смолой (см. авторское свидетельство SU №811047, кл. F16L 9/10, 07.03.1981).A known fiberglass composite material for the manufacture of fiberglass pipes containing a glassguard as a fiberglass filler, which is impregnated with polyester maleate resin (see copyright certificate SU No. 811047, class. F16L 9/10, 03.03.1981).
Использование данного стеклополимерного композиционного материала позволяет получать стеклополимерные трубы с улучшенной водостойкостью (водонепроницаемостью) и долговечностью. Однако термостойкость таких материалов, устойчивость их при работе с агрессивными средами, сопротивляемость полимерного связующего процессам окислительной деструкции не удовлетворительны.The use of this glass-polymer composite material allows to obtain glass-polymer pipes with improved water resistance (water tightness) and durability. However, the heat resistance of such materials, their stability when working with aggressive media, the resistance of the polymer binder to oxidative degradation processes are not satisfactory.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является стеклополимерный композиционный материал, содержащий стеклотканевый наполнитель, пропитанный политетрафторэтиленом (см. свидетельство на полезную модель №32784, кл. D03D 15/00, 27.09.2003).The closest to the invention in terms of technical nature and the achieved result is a fiberglass composite material containing a fiberglass filler impregnated with polytetrafluoroethylene (see utility model certificate No. 32784, class D03D 15/00, 09/27/2003).
В данном техническом решении пропитку стеклотканевого наполнителя осуществляют суспензией порошка фторопластов в органических растворителях с последующим компактированием фторопластового компонента методами горячего прессового спекания. Однако такая технология энергозатратна, при этом она не обеспечивает условий для проникновения политетрафторэтилена в межволоконные полости стеклотканевого наполнителя (диаметр элементарных волокон 6-9 микрон) и придания требуемой монолитности конечному изделию, что создает условия для отслаивания политетрафторэтилена от стеклотканевого наполнителя и нарушения сплошности изделия. Более того, данная технология существенно увеличивает себестоимость конечного изделия, поскольку требует введения в изготавливаемый композиционный материал большого количества фторопластового компонента - до 80% по массе.In this technical solution, the fiberglass filler is impregnated with a suspension of fluoroplastic powder in organic solvents, followed by compaction of the fluoroplastic component by hot pressing sintering. However, this technology is energy-consuming, while it does not provide the conditions for the penetration of polytetrafluoroethylene into the interfiber cavities of the fiberglass filler (diameter of elementary fibers of 6-9 microns) and imparting the required monolithicity to the final product, which creates the conditions for peeling of polytetrafluoroethylene from the fiberglass filler and disruption of the product. Moreover, this technology significantly increases the cost of the final product, since it requires the introduction of a large amount of fluoroplastic component into the manufactured composite material - up to 80% by weight.
Кроме этого, при получении суспензии для пропитки, ее перемешивают после добавления ПАВ на качелях. Механическое перемешивание посторонними предметами недопустимо, поскольку приводит к моментальной коагуляции порошка фторопласта. Хранить суспензию необходимо в ограниченном температурном диапазоне (22-30°C), поскольку при температуре выше 30°C происходит быстрая коагуляция, а при температуре ниже 22°C начинается кристаллический переход в молекулах полимера.In addition, when receiving a suspension for impregnation, it is mixed after adding surfactants on a swing. Mechanical mixing with foreign objects is unacceptable, since it leads to instant coagulation of fluoroplastic powder. It is necessary to store the suspension in a limited temperature range (22-30 ° C), because at a temperature above 30 ° C, rapid coagulation occurs, and at a temperature below 22 ° C, a crystalline transition begins in the polymer molecules.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является устранение указанных выше недостатков, присущих прототипу.The problem to which the present invention is directed, is to eliminate the above disadvantages inherent in the prototype.
Технический результат заключается в том, что достигается упрощение способа изготовлении фторсодержащего стеклополимерного композиционного материала и снижение энергозатрат в процессе изготовления (в результате перехода от высокотемпературной прессовой технологии к низкотемпературной пропиточной технологии введения фторопласта в стекловолокнистый наполнитель), при этом достигается снижение себестоимости изготовленного композиционного материала (в результате значительного уменьшения содержания в нем дорогостоящего фторопластового компонента).The technical result consists in the fact that a simplification of the method of manufacturing a fluorine-containing fiberglass composite material and a reduction in energy consumption in the manufacturing process (as a result of the transition from high-temperature press technology to low-temperature impregnation technology for introducing fluoroplastic into a fiberglass filler) are achieved, while reducing the cost of manufacturing the composite material (in as a result of a significant reduction in the content of expensive fluoroplastic Vågå component).
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что стеклополимерный композиционный материал содержит стеклотканевый наполнитель, пропитанный политетрафторэтиленом, при этом содержание равномерно распределенного по объему политетрафторэтилена в стеклотканевом наполнителе составляет от 5 до 10% (масс), длина цепи молекул политетрафторэтилена составляет от 10 до 50, а размер кластера политетрафторэтилена в стеклотканевом наполнителе составляет от 10 до 1500 нанометров.This problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the fiberglass composite material contains a fiberglass filler impregnated with polytetrafluoroethylene, while the content of polytetrafluoroethylene uniformly distributed throughout the volume in the fiberglass filler is from 5 to 10% (mass), the chain length of polytetrafluoroethylene molecules is from 10 to 50, and the cluster size of polytetrafluoroethylene in a glass cloth filler is from 10 to 1500 nanometers.
В части способа изготовления указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ изготовления стеклополимерного композиционного материала заключается в том, что стеклотканевый наполнитель пропитывают раствором политетрафторэтилена и затем пропитанный стеклотканевый наполнитель сушат от растворителя, при этом в качестве раствора политетрафторэтилена используют раствор теломера тетрафторэтилена (ТФЭ) в ацетоне, или этилацетате, или хлористом бутиле, или пентафторхлорбензоле при содержании теломера от 2 до 5,0% (масс) в растворе, причем изготовление раствора теломера тетрафторэтилена для пропитки стеклотканого наполнителя осуществляют радиационно-химическим методом в реакции теломеризации тетрафторэтилена (ТФЭ) в жидкой среде телогена при температуре 15-20°C, которую инициируют ионизирующим излучением гамма-квантами 60Со при молярном соотношении ТФЭ/телоген=(0.5-20)/100, а перед пропиткой стеклотканевого наполнителя проводят операцию кислотного травления.In terms of the manufacturing method, this problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the method of manufacturing a glass-polymer composite material is that the glass-fabric filler is impregnated with a solution of polytetrafluoroethylene and then the impregnated glass-fabric filler is dried from a solvent, while a telomere solution is used as a solution of polytetrafluoroethylene tetrafluoroethylene (TFE) in acetone or ethyl acetate or butyl chloride or pentafluorochlorobenzene with telome content from 2 to 5.0% (mass) in solution, and the manufacture of a tetrafluoroethylene telomere solution for impregnation of a glass cloth filler is carried out by the radiation-chemical method in the telomerization reaction of tetrafluoroethylene (TFE) in a telogen liquid medium at a temperature of 15-20 ° C, which is initiated by ionizing radiation with 60 Co gamma rays at a molar ratio of TFE / telogen = (0.5-20) / 100, and before the glass cloth filler is impregnated, an acid etching operation is carried out.
В отличие от суспензии, концентрированные растворы теломеров, полученные при радиационно-химическом синтезе, могут храниться в герметичной таре длительное время, в широком температурном интервале, могут быть разбавлены растворителем до необходимой концентрации.Unlike suspension, concentrated telomere solutions obtained by radiation-chemical synthesis can be stored in a sealed container for a long time, in a wide temperature range, and can be diluted with a solvent to the required concentration.
В ходе проведенных исследований было выявлено, что применение пропиточной среды в виде раствора теломера при содержании теломера от 2 до 5,0% (масс) в растворе в сочетании с тем, что изготовление раствора теломера тетрафторэтилена осуществляют радиационно-химическим методом в реакции теломеризации тетрафторэтилена (ТФЭ) в жидкой среде телогена при температуре 15-20°C, которую инициируют ионизирующим излучением гамма-квантами 60Со при молярном соотношении ТФЭ/телоген=(0.5-20)/100, обеспечивает ее эффективное капиллярное проникновение в межволоконные полости стеклотканого наполнителя и надежное смачивание пропиточной средой каждой элементарной нити (размер волокон и межволоконных полостей стеклоткани составляет 6-9 мкм). Наличие на концах цепи теломера активных функциональных звеньев растворителя способно обеспечить химическое или хемосорбционное сцепление молекулы теломера с наполнителем, а осуществление кислотного травления обеспечивает физическую и химическую активацию стекловолокнистого наполнителя, сопровождающуюся формированием поверхностного микрорельефа волокна, образованием нанопор и химически активных фрагментов в приповерхностном слое волокон стеклотканевого наполнителя.In the course of the studies, it was found that the use of an impregnating medium in the form of a telomere solution with a telomere content of 2 to 5.0% (mass) in the solution in combination with the fact that the preparation of the tetrafluoroethylene telomere solution is carried out by the radiation-chemical method in the tetrafluoroethylene telomerization reaction ( TFE) in a liquid telogen medium at a temperature of 15-20 ° C, which is initiated by ionizing radiation with 60 Co gamma rays at a TFE / telogen molar ratio of (0.5-20) / 100, which ensures its effective capillary penetration into the interfiber the cavities of the fiberglass filler and reliable wetting of each elementary thread by the impregnating medium (the size of the fibers and fiberglass cavities of the fiberglass is 6–9 μm). The presence of active functional units of the solvent at the ends of the telomere chain can provide chemical or chemisorption bonding of the telomere molecule with the filler, and acid etching provides the physical and chemical activation of the fiberglass filler, accompanied by the formation of a surface microrelief of the fiber, the formation of nanopores and chemically active fragments in the surface layer of fiberglass fiber .
Кроме того, было выявлено, что изготовленный по описанному выше способу стеклополимерный композиционный материал, содержащий от 5 до 10% (масс) равномерно распределенного по объему в стеклотканевом наполнителе политетрафторэтилена с длиной цепи молекул политетрафторэтилена от 10 до 50 и размером кластера политетрафторэтилена в стеклотканевом наполнителе от 10 до 1500 нанометров обладает более высокой термоустойчивостью, что связано с тем, что удалось добиться формирования прочной связи пленки теломера с поверхностью элементарной нити стеклотканевого наполнителя и придания созданному композиционному материалу свойства фторопласта, несмотря на указанное выше минимально возможное малое содержание этого полимера в стеклополимерном композиционном материале. Важно отметить, что одновременно с этим удалось добиться увеличения устойчивости стеклополимерного композиционного материала при воздействии химически агрессивных сред, в частности кислотостойкости.In addition, it was found that the fiberglass composite material manufactured by the above method containing 5 to 10% (mass) of polytetrafluoroethylene uniformly distributed throughout the volume in a glass cloth filler with a polytetrafluoroethylene molecule chain length of 10 to 50 and a cluster size of polytetrafluoroethylene in a glass cloth filler is from 10 to 1500 nanometers has a higher thermal stability, due to the fact that it was possible to achieve the formation of a strong bond of the telomere film with the surface of the filament stack otkanevogo filler and the composite material created by imparting properties of PTFE, in spite of the above mentioned lowest possible low content of the polymer in the composite material steklopolimernye. It is important to note that at the same time, it was possible to increase the stability of the glass-polymer composite material when exposed to chemically aggressive environments, in particular acid resistance.
Пример 1. При изготовлении образца стеклополимерного композиционного материала в качестве наполнителя использована стеклоткань марки Э-180 с диаметром элементарного волокна 7 микрон, подвергнутая операции кислотного травления (2-30 мин), при этом качестве раствора политетрафторэтилена используют раствор теломера тетрафторэтилена в ацетоне. Синтез раствора теломера тетрафторэтилена осуществляли радиационно-химическим методом в реакции теломеризации ТФЭ в жидкой среде телогена при температуре 15-20°C, которую инициируют ионизирующим излучением гамма-квантами 60Со дозой 10-20 кГр, при молярном соотношении ТФЭ/ацетон~1:15. По данным термогравиметрического анализа потеря 50% массы теломера наблюдается при 350°C, длина цепи молекул теломера в интервале 5-20 звеньев тетрафторэтилена. Пропитка образцов наполнителя осуществлялась путем их погружения в ванну с раствором теломера (концентрация раствора 4-4.5% масс.) и последующей операцией естественной просушки образцов на воздухе для удаления растворителя при умеренных температурах 40-50°C. Описанная процедура пропитки проводилась многократно (5 погружений) с определением привеса образца после каждой пропитки. Содержание равномерно распределенного по объему в стеклотканевом: наполнителе политетрафторэтилена с длиной цепи молекул политетрафторэтилена от 5 до 20 и размером кластера политетрафторэтилена в стеклотканевом наполнителе от 100 до 500 нм составляет ~ 5% масс. Стандартным методом определения гидрофобности тканого изделия является метод, основанный на измерении «времени впитывания» посаженной на поверхность ткани водяной капли. Время впитывания капли на стеклоткани, необработанной растворам теломера менее 10 сек. Время впитывания капли на стеклоткани, 5-кратно обработанной раствором теломера, содержащей не более 5% политетрафторэтилена составляет 350-450 сек.Example 1. In the manufacture of a sample of a glass-polymer composite material, an E-180 fiberglass with an elementary fiber diameter of 7 microns, subjected to an acid etching operation (2-30 minutes), was used as a filler, while a solution of tetrafluoroethylene telomer in acetone was used as a polytetrafluoroethylene solution. The synthesis of the tetrafluoroethylene telomere solution was carried out by the radiation-chemical method in the TFE telomerization reaction in a telogen liquid medium at a temperature of 15-20 ° C, which is initiated by ionizing radiation with gamma rays 60 With a dose of 10-20 kGy, with a TFE / acetone molar ratio of ~ 1: 15 . According to thermogravimetric analysis, a loss of 50% of the telomere mass is observed at 350 ° C, the chain length of telomere molecules in the range of 5-20 units of tetrafluoroethylene. The filler samples were impregnated by immersing them in a bath with a telomere solution (solution concentration 4–4.5 wt%) and the subsequent natural drying of the samples in air to remove the solvent at moderate temperatures of 40–50 ° C. The described impregnation procedure was carried out repeatedly (5 dives) with the determination of the weight gain of the sample after each impregnation. The content of polytetrafluoroethylene filler uniformly distributed throughout the volume in a fiberglass: filler with a chain length of polytetrafluoroethylene molecules of 5 to 20 and a cluster size of polytetrafluoroethylene in a fiberglass filler from 100 to 500 nm is ~ 5% by weight. A standard method for determining the hydrophobicity of a woven product is a method based on measuring the "absorption time" of a water droplet deposited on the surface of the fabric. The time for droplet absorption on fiberglass, untreated telomere solutions is less than 10 seconds. The time of droplet absorption on a glass cloth 5 times treated with a telomere solution containing not more than 5% polytetrafluoroethylene is 350-450 sec.
Пример 2. Те же условия приготовления раствора теломера ТФЭ в ацетоне и образца стеклополимерного композита, которые описаны в Примере 1, но образцы были прогреты в воздушной атмосфере при температуре 150°C в течение 5 минут. Содержание равномерно распределенного по объему в стеклотканевом наполнителе политетрафторэтилена с длиной цепи молекул политетрафторэтилена от 5 до 20 и размером кластера политетрафторэтилена в стеклотканевом наполнителе от 100 до 500 нм составляет ~ 5% масс. Время впитывания капли на стеклоткани, 5-кратно обработанной раствором теломера, составляет более 5000 сек, что соответствует гидрофобному материалу (~ 3600 сек). В качестве меры стойкости образцов принята величина потери их массы при погружении изделий в ванну с 2N соляной кислотой на 3 часа. Потеря массы для образцов исходной, не обработанной стеклоткани составляет 8-10 мас. %, Для стеклоткани, пятикратно пропитанной раствором теломера, термообработанной в приведенных выше режимах, содержащей 5 мас. % равномерно распределенного по объему в стеклотканевом наполнителе политетрафторэтилена, потеря массы уменьшилась более чем в 2 раза и составила 4 мас. %, что свидетельствует о достижении высокой химической стойкости создаваемого стеклополимерного композита. Термостойкость полученного материала оценивалась по потере массы образца, описанного выше, при прогреве при температуре 200°C в течение 2-х часов. Потеря массы не превышала 1.5% масс.Example 2. The same conditions for the preparation of a solution of TFE telomere in acetone and a sample of a glass-polymer composite, which are described in Example 1, but the samples were heated in an air atmosphere at a temperature of 150 ° C for 5 minutes. The content of polytetrafluoroethylene uniformly distributed throughout the volume in the fiberglass filler with a chain length of polytetrafluoroethylene molecules of 5 to 20 and a cluster size of polytetrafluoroethylene in the fiberglass filler from 100 to 500 nm is ~ 5 wt%. The absorption time of a drop on a glass fabric, 5 times treated with a telomere solution, is more than 5000 seconds, which corresponds to a hydrophobic material (~ 3600 seconds). As a measure of the stability of the samples, the value of their mass loss was taken when the products were immersed in a bath with 2N hydrochloric acid for 3 hours. The mass loss for samples of the original, untreated fiberglass is 8-10 wt. %, For fiberglass, five times impregnated with a solution of telomere, heat-treated in the above modes, containing 5 wt. % of polytetrafluoroethylene uniformly distributed throughout the volume in the fiberglass filler, the weight loss decreased by more than 2 times and amounted to 4 wt. %, which indicates the achievement of high chemical resistance of the created fiberglass composite. The heat resistance of the obtained material was evaluated by the weight loss of the sample described above, when heated at a temperature of 200 ° C for 2 hours. The mass loss did not exceed 1.5% of the mass.
Пример 3. Те же условия приготовления образца стеклополимерного композита, которые описаны в Примере 2, но использовали раствор теломера тетрафторэтилена в этилацетате. Синтез раствора теломера тетрафторэтилена осуществляли радиационно-химическим методом в реакции теломеризации ТФЭ в жидкой среде этилацетата (ЭА) при температуре 15-20°C, которую инициируют ионизирующим излучением гамма-квантами 60Со дозой 20-30 кГр, при молярном соотношении ТФЭ/этилацетат~1:40. По данным термогравиметрического анализа потеря 50% массы теломера наблюдается при 250°C, длина цепи молекул теломера в интервале 5-15 звеньев тетрафторэтилена. Концентрация раствора для пропитки стеклоткани не превышала 5% масс, прогрев образцов проводили при температуре 100°C в течение 10 мин. Описанная процедура пропитки проводилась пятикратно с определением привеса образца после каждой пропитки. Содержание равномерно распределенного по объему в стеклотканевом наполнителе политетрафторэтилена с длиной цепи молекул политетрафторэтилена от 5 до 15 и размером кластера политетрафторэтилена в стеклотканевом наполнителе от 10 до 300 нм составляет ~ 5% масс.Example 3. The same conditions for the preparation of a sample of a glass-polymer composite, which are described in Example 2, but used a solution of tetrafluoroethylene telomer in ethyl acetate. Synthesis of tetrafluoroethylene telomer solution carried radiation-chemical method in the telomerization reaction of TFE in the liquid medium of ethyl acetate (EA) at a temperature of 15-20 ° C, which is initiated by the ionizing radiation of gamma rays 60 Co dose of 20-30 kGy, with a molar ratio TFE / ethyl ~ 1:40. According to thermogravimetric analysis, a loss of 50% of the telomere mass is observed at 250 ° C, the chain length of the telomere molecules in the range of 5-15 units of tetrafluoroethylene. The concentration of the solution for fiber glass impregnation did not exceed 5% of the mass; the samples were heated at a temperature of 100 ° C for 10 min. The described impregnation procedure was carried out five times with the determination of the weight gain of the sample after each impregnation. The content of polytetrafluoroethylene uniformly distributed throughout the volume in the fiberglass filler with a chain length of polytetrafluoroethylene molecules of 5 to 15 and a cluster size of polytetrafluoroethylene in the fiberglass filler from 10 to 300 nm is ~ 5 wt%.
Время впитывания капли существенно превышало 3600 сек (наблюдения проводились в течение 2.5 часов). Термостойкость полученного материала оценивалась по потере массы образца, при прогреве при температуре 200°C в течение 2-х часов. Потеря массы составляет ~ 2.5% масс.The absorption time of the droplet significantly exceeded 3600 sec (observations were carried out for 2.5 hours). The heat resistance of the obtained material was evaluated by the loss of mass of the sample, when heated at a temperature of 200 ° C for 2 hours. The mass loss is ~ 2.5% of the mass.
Пример 4. Те же условия приготовления образца стеклополимерного композита, которые описаны в Примере 2, но использовали раствор теломера тетрафторэтилена в хлористом бутиле (ХБ) Синтез раствора теломера тетрафторэтилена осуществляли радиационно-химическим методом в реакции теломеризации ТФЭ в жидкой среде хлористого бутила при температуре 15-20°C, которую инициируют ионизирующим излучением гамма-квантами 60Со дозой 15-20 кГр, при молярном соотношении ТФЭ/хлористый бутил~1:20. По данным термогравиметрического анализа потеря 50% массы теломера наблюдается при 380°C, средняя длина цепи молекул теломера в хлористом бутиле по данным элементого анализа составляет 15 звеньев тетрафторэтилена. Концентрация раствора теломера для пропитки стеклоткани составляла 4.5% масс, прогрев образцов проводили при температуре 150°C в течение 10-15 мин. Описанная процедура пропитки проводилась шестикратно с определением привеса образца после каждой пропитки. Содержание равномерно распределенного по объему в стеклотканевом наполнителе политетрафторэтилена с длиной цепи молекул политетрафторэтилена ~ 15 и размером кластера политетрафторэтилена в стеклотканевом наполнителе от 100 до 500 нм составляет ~ 5,5% масс. Время впитывания капли существенно превышало 3600 сек (наблюдения проводились в течение 1.5 часов) для образцов с 6-кратной пропиткой. Термостойкость полученного материала оценивалась по потере массы образца, при прогреве при температуре 200°C в течение 2-х часов. Потеря массы не превышала 1.5% масс.Example 4. The same conditions for the preparation of a sample of a glass-polymer composite, which are described in Example 2, but used a solution of tetrafluoroethylene telomer in butyl chloride (CB). A synthesis of a tetrafluoroethylene telomer solution was carried out by the radiation-chemical method in the telomerization reaction of TFE in a butyl chloride liquid at a temperature of 15- 20 ° C, which is initiated by ionizing radiation with gamma rays 60 With a dose of 15-20 kGy, with a molar ratio of TFE / butyl chloride of ~ 1: 20. According to thermogravimetric analysis, a loss of 50% of the telomere mass is observed at 380 ° C; the average chain length of telomere molecules in butyl chloride, according to elemental analysis, is 15 units of tetrafluoroethylene. The concentration of the telomere solution for fiber glass impregnation was 4.5% by mass; the samples were heated at a temperature of 150 ° C for 10-15 min. The described impregnation procedure was carried out six times with the determination of the weight gain of the sample after each impregnation. The content of polytetrafluoroethylene uniformly distributed throughout the volume in the fiberglass filler with a chain length of polytetrafluoroethylene molecules of ~ 15 and a cluster size of polytetrafluoroethylene in the fiberglass filler from 100 to 500 nm is ~ 5.5 wt%. The absorption time of the drop significantly exceeded 3600 sec (observations were carried out for 1.5 hours) for samples with 6-fold impregnation. The heat resistance of the obtained material was evaluated by the loss of mass of the sample, when heated at a temperature of 200 ° C for 2 hours. The mass loss did not exceed 1.5% of the mass.
Пример 5. Те же условия приготовления образца стеклополимерного композита, которые описаны в Примере 2, но использовали раствор теломера тетрафторэтилена в пентафторхлорбензоле (ПФХБ). Синтез раствора теломера тетрафторэтилена осуществляли радиационно-химическим методом в реакции теломеризации ТФЭ в жидкой среде пентафторхлорбензола при температуре 15-20°C, которую инициируют ионизирующим излучением гамма-квантами 60Со дозой 10-20 кГр, при молярном соотношении ТФЭ/пентафторхлорбензол ~1:20. По данным термогравиметрического анализа потеря 50% массы теломера наблюдается при температуре выше 500°C, средняя длина цепи молекул теломера в пентафторхлорбензоле по данным элементого анализа составляет 50 звеньев тетрафторэтилена. Концентрация раствора теломера для пропитки стеклоткани составляла 3.0% масс, прогрев образцов проводили при температуре 150°C в течение 15-20 мин. Описанная процедура пропитки проводилась 4-кратно с определением привеса образца после каждой пропитки. Содержание равномерно распределенного по объему в стеклотканевом наполнителе политетрафторэтилена с длиной цепи молекул политетрафторэтилена - 50 звеньев и размером кластера политетрафторэтилена в стеклотканевом наполнителе от 500 до 1500 нм составляет ~ 10.0% масс. Время впитывания капли существенно превышало 3600 сек (наблюдения проводились в течение 3.5 часов) для образца с 4-кратной пропиткой. Термостойкость полученного материала оценивалась по потере массы образца, при прогреве при температуре 200°C в течение 2-х часов. Потеря массы не превышала 0.2% масс.Example 5. The same conditions for the preparation of a sample of a glass-polymer composite, which are described in Example 2, but used a solution of tetrafluoroethylene telomer in pentafluorochlorobenzene (PFCB). Synthesis of tetrafluoroethylene telomer solution carried radiation-chemical method in the telomerization reaction of TFE pentafluorobenzene in a liquid medium at a temperature of 15-20 ° C, which is initiated by the ionizing radiation of gamma rays 60 Co dose of 10-20 kGy, with a molar ratio TFE / pentafluorobenzene ~ 1: 20 . According to thermogravimetric analysis, a loss of 50% of the telomere mass is observed at a temperature above 500 ° C, the average chain length of the telomere molecules in pentafluorochlorobenzene, according to elemental analysis, is 50 units of tetrafluoroethylene. The concentration of the telomere solution for fiber glass impregnation was 3.0% by mass; the samples were heated at a temperature of 150 ° C for 15–20 min. The described impregnation procedure was carried out 4 times with the determination of the weight gain of the sample after each impregnation. The content of polytetrafluoroethylene uniformly distributed throughout the volume in the fiberglass filler with a chain length of polytetrafluoroethylene molecules of 50 units and a cluster size of polytetrafluoroethylene in the fiberglass filler from 500 to 1500 nm is ~ 10.0 wt%. The absorption time of the drop significantly exceeded 3600 sec (observations were carried out for 3.5 hours) for the sample with 4-fold impregnation. The heat resistance of the obtained material was evaluated by the loss of mass of the sample, when heated at a temperature of 200 ° C for 2 hours. The mass loss did not exceed 0.2% of the mass.
Предлагаемый стеклополимерный композиционный материал может быть использован в химической, нефтехимической индустрии, машиностроении, электронике и в других отраслях промышленности, а также при изготовлении труб. Ниже приведены основные характеристики композиционного материала.The proposed glass-polymer composite material can be used in the chemical, petrochemical industry, mechanical engineering, electronics and other industries, as well as in the manufacture of pipes. Below are the main characteristics of the composite material.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014128825/05A RU2577053C2 (en) | 2014-07-15 | 2014-07-15 | Polymer-glass composite material and method for production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014128825/05A RU2577053C2 (en) | 2014-07-15 | 2014-07-15 | Polymer-glass composite material and method for production thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014128825A RU2014128825A (en) | 2016-02-10 |
| RU2577053C2 true RU2577053C2 (en) | 2016-03-10 |
Family
ID=55313083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014128825/05A RU2577053C2 (en) | 2014-07-15 | 2014-07-15 | Polymer-glass composite material and method for production thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2577053C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU260164A1 (en) * | METHOD OF MAKING MULTILAYER MATERIALS | |||
| SU701785A1 (en) * | 1978-04-03 | 1979-12-05 | Korotkevich Genrikh M | Method of the manufacturing of cutting-off abrasive wheels |
| RU32784U1 (en) * | 2003-05-29 | 2003-09-27 | Мжачих Анатолий Тихонович | Water-heat resistant fabric TAF |
| US20050136761A1 (en) * | 2003-12-17 | 2005-06-23 | Daikin Industries, Ltd. | Fire-Retardant Composite Material |
| EP2423357A2 (en) * | 2005-02-11 | 2012-02-29 | Gore Enterprise Holdings, Inc. | Fluoropolymer fiber composite bundle |
-
2014
- 2014-07-15 RU RU2014128825/05A patent/RU2577053C2/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU260164A1 (en) * | METHOD OF MAKING MULTILAYER MATERIALS | |||
| SU701785A1 (en) * | 1978-04-03 | 1979-12-05 | Korotkevich Genrikh M | Method of the manufacturing of cutting-off abrasive wheels |
| RU32784U1 (en) * | 2003-05-29 | 2003-09-27 | Мжачих Анатолий Тихонович | Water-heat resistant fabric TAF |
| US20050136761A1 (en) * | 2003-12-17 | 2005-06-23 | Daikin Industries, Ltd. | Fire-Retardant Composite Material |
| WO2005058564A2 (en) * | 2003-12-17 | 2005-06-30 | Daikin Industries, Ltd. | Fire-retardant composite material |
| EP2423357A2 (en) * | 2005-02-11 | 2012-02-29 | Gore Enterprise Holdings, Inc. | Fluoropolymer fiber composite bundle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014128825A (en) | 2016-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Huang et al. | Highly hydrophobic F-rGO@ wood sponge for efficient clean-up of viscous crude oil | |
| Ji et al. | High performance graphene-based foam fabricated by a facile approach for oil absorption | |
| Zhang et al. | Silk-based systems for highly efficient photothermal conversion under one sun: portability, flexibility, and durability | |
| US2497046A (en) | Fluorination of polymeric materials | |
| CN104437126B (en) | A kind of preparation method of super-hydrophobicity microporous teflon membran, film obtained by this method and its application | |
| Ferrero et al. | Water and oil-repellent coatings of perfluoro-polyacrylate resins on cotton fibers: UV curing in comparison with thermal polymerization | |
| Guan et al. | A biomimetic design for efficient petrochemical spill disposal: CoFe-PBA modified superhydrophobic melamine sponge with mechanical/chemical durability and low fire risk | |
| CN111760463B (en) | An asymmetric membrane, its preparation method and application in membrane distillation seawater desalination | |
| Ghorbani et al. | Effects of silver and zinc-oxide nanoparticles on gas and liquid permeability of heat-treated Paulownia wood | |
| JPS6035370B2 (en) | Method for improving surface hardness of articles | |
| RU2577053C2 (en) | Polymer-glass composite material and method for production thereof | |
| KR101429802B1 (en) | Method for producing air-permeable composite sheet | |
| CN106474941A (en) | A kind of modified method of Pvdf Microporous Hollow Fiber Membrane surface hydrophobicity | |
| JP6693000B2 (en) | Fullerene C60 adsorbed carbon fiber, method for producing the same, and fullerene solution | |
| Kichigina et al. | Use of solutions of radiation-synthesized telomers of tetrafluoroethylene to modify glass fiber | |
| CN103848999B (en) | A kind of polymer surface modifying method | |
| Kiryukhin et al. | Preparation and properties of composites based on caramelized aluminoborosilicate fabric and tetrafluoroethylene telomers | |
| Muraoka et al. | Sulfonation of UHMW-PE fibers for adhesion promotion in epoxy polymers | |
| US4975495A (en) | Method for the modification of the surfaces of polytetrafluoroethylene, modified molded elements based on polytetrafluoroethylene, and use of the same | |
| Nuriev et al. | Electrical Conductivity of Nanocomposites Based on Low-Density Polyethylene and Cu 2 S Nanoparticles | |
| CN108889142A (en) | A kind of polyvinyl alcohol-hydroxyethyl cellulose/polyacrylonitrile gas dehumidification membrane preparation method | |
| JP2024520539A (en) | Wood with anisotropic elasticity, its manufacturing method and its use | |
| Kichigina et al. | Radiation synthesis of tetrafluoroethylene telomers in chlorosilanes and their use for modification of aluminoborosilicate glass fabric | |
| CN115256577A (en) | A method for improving the dimensional stability and strength of wood | |
| KR20030020399A (en) | Method for Producing Regenerated Fluororesin and Regenerated Fluororesin Article |