RU2032698C1

RU2032698C1 - Porous material and process for preparation thereof

Info

Publication number: RU2032698C1
Application number: SU5050849/05A
Authority: RU
Inventors: И.В. Морозов; Л.Д. Стрелкова
Original assignee: Научно-Коммерческое Предприятие "Полимерпласт"
Priority date: 1992-05-18
Filing date: 1992-05-18
Publication date: 1995-04-10

Abstract

FIELD: organic chemistry. SUBSTANCE: the porous material consists of an emulsion or microsuspension PVC and has a porous cellular structure, a cross linking degree of 5-98% , an apparent density of 0,15-1,20 g/cm³, an open porosity of 0.5-75% and a mean diameter of open pores of 1-90 mcm. The process comprises preparing a porous material by molding powdery PVC at a pressure of 0.5-400 MPa and a temperature of 20-170 C till a density of 0,85-1,3 g/cm³ is achieved and subsequently heating at 190-300 C for 3- 15 min. EFFECT: improved properties of the porous material. 3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к пористым поливинилхлоридным (ПВХ) материалам, используемым в качестве фильтров, вибро-, звуко-, акусто-, теплозащитных материалов в автомобилестроении, судостроении, авиационной и других отраслях промышленности, и способам их получения. The invention relates to porous polyvinyl chloride (PVC) materials used as filters, vibration-, sound-, acoustic-, heat-protective materials in the automotive industry, shipbuilding, aviation and other industries, and methods for their preparation.

Известен пористый материал, состоящий из ПВХ без добавок, характеризующийся общей пористостью 48-49% и максимальным диаметром пор 18-22 мкм (1). Этот материал имеет корпускулярную пористую структуру, характеризуется кажущейся плотностью 0,72 г/см³, открытой пористостью 49% средним диаметром открытых пор 15 мкм, отсутствием сшивки (количество нерастворимой фракции равно нулю); его эластичность (измеряемая как минимальный диаметр валика, вокруг которого изгибается материал без разрушения) составляет 35 мм. Скорость деструкции материала в вакууме при 175^оС, характеризующая его термостабильность, равна 1,25˙10^-6 мг HCl/г ПВХ˙с. Отношение разрушающего напряжения при растяжении к кажущейся плотности 4,3 МПа˙см³/г.A porous material consisting of PVC without additives is known, characterized by a total porosity of 48-49% and a maximum pore diameter of 18-22 μm (1). This material has a corpuscular porous structure, characterized by an apparent density of 0.72 g / cm ³ , open porosity of 49%, an average open pore diameter of 15 μm, and no crosslinking (the amount of insoluble fraction is zero); its elasticity (measured as the minimum diameter of the roller around which the material bends without breaking) is 35 mm. The material destruction rate under vacuum at 175 ^{° C,} which characterizes its thermostability, is 1,25˙10 ^-6 mg HCl / g PVH˙s. The ratio of ultimate tensile stress to apparent density is 4.3 MPa · cm ³ / g.

Известен способ получения пористого материала путем формования ПВХ порошка валиком в холодном состоянии, причем на подложку наносят нижний слой из нетермообработанного ПВХ и верхний слой из ПВХ, предварительно термообработанного при 100-150^оС, или нижний и верхний слои из термообработанного ПВХ и промежуточный слой из нетермообработанного ПВХ, с последующим нагреванием при 200^оС в течение 3 мин или при 280^оС в течение 1 мин (1).A method of producing a porous material by roller molding PVC powder in a cold state, wherein the substrate is applied to the bottom layer of the non-heat treated PVC and upper layer of PVC preliminary thermally treated at 100-150 ^{° C} or lower and the upper layers of thermally treated PVC and an intermediate layer of PVC non-heat treated, followed by heating at ²⁰⁰ ° C for 3 minutes or at 280 ^{° C} for 1 min (1).

Ближайшим к предложенному материалу по технической сущности является известный пористый материал, состоящий из ПВХ (не специфицированного) без добавок, характеризующийся общей пористостью 49-50% и максимальным диаметром пор 25-30 мкм, имеющий эластичность (измеренную методом, описанным выше) 30 мм, предел прочности при растяжении 35-50 кгс/см² (3,5-5,0 МПа) (2). Этот материал имеет корпускулярную пористую структуру, характеризуется кажущейся плотностью 0,70-0,72 г/см³, открытой пористостью 50% средним диаметром открытых пор 20 мкм, отсутствием сшивки (отсутствием нерастворимой фракции). При испытании изгибом вокруг валика диаметром менее 30 мм материал разрушается, т. е. эластичность равна 30 мм. Скорость деструкции материала в вакууме при 175^оС равна 1,20˙10^-6 мг HCl/г ПВХ˙с. Отношение разрушающего напряжения при растяжении к кажущейся плотности 4,9-7,0 МПа˙см³/г.The closest to the proposed material by technical essence is a known porous material consisting of PVC (not specified) without additives, characterized by a total porosity of 49-50% and a maximum pore diameter of 25-30 μm, having an elasticity (measured by the method described above) of 30 mm, tensile strength 35-50 kgf / cm ² (3.5-5.0 MPa) (2). This material has a corpuscular porous structure, characterized by an apparent density of 0.70-0.72 g / cm ³ , open porosity of 50%, an average open pore diameter of 20 μm, and no crosslinking (absence of insoluble fraction). When tested by bending around a roller with a diameter of less than 30 mm, the material is destroyed, i.e., the elasticity is 30 mm. The rate of degradation of the material in vacuo at ¹⁷⁵ ° C is 1,20˙10 ^-6 mg HCl / g PVH˙s. The ratio of tensile stress to apparent density of 4.9-7.0 MPa · cm ³ / g

Ближайшим к предложенному способу по технической сущности является известный способ получения пористого материала путем тепловой обработки ПВХ порошка при 125-130^оС, формования порошка в свободном состоянии с помощью валика на движущейся подложке, последующего нагревания в туннельной печи при 180-220^оС, обработки водой и раствором поверхностно-активного вещества (2).The closest to the proposed method, the technical essence is a known method of producing a porous material by heat treatment of PVC powder at 125-130 ^{° C,} molding the powder in a free state by a roller on the moving substrate, followed by heating in a tunnel oven at 180-220 ^{° C,} processing water and a solution of a surfactant (2).

Техническим результатом является увеличение прочности, эластичности и термостабильности пористого материала. The technical result is an increase in the strength, elasticity and thermal stability of the porous material.

Указанный технический результат получают благодаря пористому материалу, состоящему из эмульсионного или микросуспензионного ПВХ, имеющему ячеистую пористую структуру, степень сшивки 5-98% кажущуюся плотность 0,15-1,2 г/см³, открытую пористость 0,5-75% средний диаметр открытых пор 1-90 мкм, а также благодаря способу получения пористого материала путем формования порошкообразного ПВХ и последующего его нагревания при температуре выше 180^оС и отличающегося тем, что эмульсионный или микросуспензионный поливинилхлорид подвергают формованию при давлении 0,5-400 МПа и температуре 20-170^оС до достижения плотности 0,85-1,38 г/см³, а затем нагревают при 190-300^оС в течение 3-15 мин.The specified technical result is obtained due to the porous material consisting of emulsion or microsuspension PVC having a cellular porous structure, degree of crosslinking 5-98%, apparent density 0.15-1.2 g / cm ³ , open porosity 0.5-75% average diameter open pores 1-90 micrometers, and by a process for producing a porous material by molding PVC powder and then heating it at a temperature above 180 ^{° C} and characterized in that the emulsion or microsuspension polyvinylchloride is subjected to molding at yes the phenomenon of 0.5-400 MPa and a temperature of 20-170 ^about With to achieve a density of 0.85-1.38 g / cm ³ and then heated at 190-300 ^about With for 3-15 minutes

Получаемый материал характеризуется ячеистой пористой структурой, степенью сшивки 5-98% кажущейся плотностью 0,15-1,20 г/см³, открытой пористостью 0,5-75% средним диаметром открытых пор 1-90 мкм, имеет эластичность 1-2 мм, отношение разрушающего напряжения при растяжении к кажущейся плотности 8,5-33 МПа˙см³/г, скорость деструкции в вакууме при 175^оС (0,2-0,8)˙10^-6 мг HCl/г ПВХ˙с.The resulting material is characterized by a cellular porous structure, a degree of crosslinking of 5-98%, an apparent density of 0.15-1.20 g / cm ³ , open porosity of 0.5-75%, an average open pore diameter of 1-90 microns, has an elasticity of 1-2 mm , the ratio of breaking stress at tension to apparent density of 8,5-33 MPa˙sm ³ / g, the rate of degradation in vacuo at 175 ^C. (0,2-0,8) ˙10 ^-6 mg HCl / g PVH˙s.

П р и м е р 1. Порошкообразный эмульсионный ПВХ (ТУ 6-02-69-89) прессуют при давлении Р_пр. 0,5 МПа и температуре Т_пр. 80^оС. Таблетированный материал (d 10 мм, h 6 мм) с плотностью ρ_т0,85 г/см³ нагревают в свободном состоянии при температуре печи Т_н 250^оС в течение τ_н 6 мин. Получают микропористый ПВХ материал ячеистой структуры, определенной методами оптической и электронной микроскопии.PRI me R 1. Powdered emulsion PVC (TU 6-02-69-89) is pressed at a pressure of P _av. 0.5 MPa and a temperature of T _av. 80 ^about C. Tableted material (d 10 mm, h 6 mm ) with a density ρ _{t of} 0.85 g / cm ³ heated in a free state at a furnace temperature of T _n 250 ^about With for τ _n 6 minutes Microporous PVC material is obtained with a cellular structure determined by optical and electron microscopy.

Определяют методом гидростатического взвешивания кажущуюся плотность ρ_м и открытую пористость П_откр; средний диаметр открытых пор d_ср. определяют по продавливанию воздуха через материал толщиной 1 мм. Степень сшивки как количество нерастворимой фракции (Р_нф) определяют путем растворения в тетрагидрофуране в течение 24 ч при 30^оС. Определяют разрушающее напряжение при растяжении по ГОСТ 17370-71 и рассчитывают отношение этого показателя с кажущейся плотностью материала σ_р/ ρ_м. Оценивают эластичность (Э) материала толщиной 0,8 мм по минимальному диаметру валика, при огибании которого не происходит разрушение материала. Скорость термодеструкции (V_HCl) определяют как количество HCl, выделившегося при 175^оС в вакууме на единицу массы ПВХ в единицу времени.The apparent density ρ _m and the open porosity P _{open are} determined by hydrostatic weighing; average open pore diameter d _cf. determined by forcing air through a material 1 mm thick. The degree of crosslinking as the amount of insoluble fraction _(NF R) is determined by dissolving in tetrahydrofuran for 24 hours at 30 ° ^C. Determine the breaking stress at tension to GOST 17370-71 and the ratio of this index is calculated from the apparent density σ _p / ρ _m of the material. Estimate the elasticity (E) of a material with a thickness of 0.8 mm by the minimum diameter of the roller, during the bending of which the material is not destroyed. Thermodestruction rate (V _HCl) is determined as the amount of HCl, evolved at 175 ^{° C} under vacuum on PVC weight unit per unit time.

Условия получения и свойства материала по этому и последующим примерам приведены в таблице. The production conditions and material properties for this and subsequent examples are given in the table.

П р и м е р ы 2-20. Осуществляют аналогично примеру 1, изменяя условия получения материала, причем в примерах 2-12 используют эмульсионный ПВХ (ТУ 6-02-69-89), в примерах 13-15 эмульсионный ПВХ (ГОСТ 14039-78), в примерах 16-20 микросуспензионный ПВХ (ТУ 6-01-1265-81). Получают материал ячеистой структуры. PRI me R s 2-20. Carried out analogously to example 1, changing the conditions for obtaining the material, and in examples 2-12 use emulsion PVC (TU 6-02-69-89), in examples 13-15 emulsion PVC (GOST 14039-78), in examples 16-20 microsuspension PVC (TU 6-01-1265-81). Get the material of the cellular structure.

Пример 21 (сравнительный, по прототипу). Example 21 (comparative, prototype).

Claims

1. A porous material consisting of emulsion or microsuspension polyvinyl chloride, characterized in that it has a cellular porous structure, degree of crosslinking 5-98%, apparent density 0.15-1.20 g / cm ³ , open porosity 0.5-75% the average diameter of open pores is 1-90 microns.

2. A method of obtaining a porous material by molding powdered polyvinyl chloride and then heating it at a temperature above 180 ^o C, characterized in that emulsion or microsuspension polyvinyl chloride is used as polyvinyl chloride, and molding is carried out at a pressure of 0.5-400 MPa and a temperature of 20-170 ^o C to achieve a density of 0.85-1.38 g / cm ³ and then heated at 190-300 ^o C for 3-15 minutes