Спосіб приготування порошку політетрафторетилену методом механічної активації

Реферат: Спосіб приготування порошку політетрафторетилену (ПТФЕ) включає процес механічної активації порошку ПТФЕ в сухому стані. Процес механічної активації проводять у -1 високообертовому млині при числі обертів n=50009000 хв. протягом 38 хвилин. UA 101976 U (54) СПОСІБ ПРИГОТУВАННЯ ПОРОШКУ ПОЛІТЕТРАФТОРЕТИЛЕНУ МЕТОДОМ МЕХАНІЧНОЇ АКТИВАЦІЇ UA 101976 U UA 101976 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі технології полімерів (в даному випадку політетрафторетилену) і може бути використана для поліпшення експлуатаційних властивостей політетрафторетилену як самостійного матеріалу, так і при подальшому використанні його в якості матриці композитів. Промислово вироблений політетрафторетилен (ПТФЕ) являє собою порошкоподібну субстанцію з розміром часток до 250-300 мкм, яка легко утворює агрегати більших розмірів, що утруднює (обмежує) його практичне застосування при виготовленні композицій, виробів, одержанні змазуючих матеріалів і т. ін. Дисперсність порошкоподібного ПТФЕ продукту залежить від технології одержання і визначає в значній мірі ефективність дії та технологічність переробки його в вироби конструкційного, триботехнічного, герметизуючого призначення методом пресування з наступним спіканням. Домінуюче значення цей показник має і при створенні ПТФЕ композицій з наповнювачами різної природи і морфології. Відомим аналогом є спосіб одержання композицій на основі ПТФЕ [1], що включає його механічну активацію в сухому стані. Вадою вказаного способу є недостатньо висока енергія взаємодії, яка не забезпечує умов активації ПТФЕ матриці і виключає можливість протікання механо-хімічних процесів в політетрафторетилені при отриманні полімерної композиції. Внаслідок цього полімерна композиція, отримана за цим способом, має невисокі показники міцності при розтягуванні та зносостійкості. Найближчим аналогом до корисної моделі є спосіб одержання подрібненого ПТФЕ, що включає процес механічної активації в сухому стані в змішувачі-активаторі неперервної дії, під час якого відбувається механодиструкція з утворенням полімерних радикалів [2]. Недоліком найближчого аналога є те, що при вибраних режимах механічного здрібнення ПТФЕ структура полімеру схильна до агломерації, досить дефектна, а це негативно відбивається на його фізикомеханічних та зносостійких властивостях - вони невисокі та не відповідають умовам експлуатації. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення значень показників фізикомеханічних властивостей та зносостійкості ПТФЕ шляхом удосконалення процесу механічної активації (модифікації). Поставлена задача вирішується тим, що в способі приготування порошку політетрафторетилену, що включає процес механічної активації порошку ПТФЕ в сухому стані, згідно з корисною моделлю, процес механічної активації проводять у високообертовому млині -1 при числі обертів n=50009000 хв. протягом 38 хвилин згідно корисної моделі. В процесі енергоактивного механічного впливу проходить механо-хімічне руйнування макромолекул політетрафторетилену з утворенням радикальних осколків та утворення міжфракційних елементів ПТФЕ, які утворюють структури, що більш активно чинять опір зношуванню і забезпечують більш високі фізико-механічні властивості. Методами електронної мікроскопії встановлено здрібнення структурних складових ПТФЕ зі значення 250-300 мкм в неактивованому полімері до 60-80 мкм в активованому ПТФЕ. Морфологія та фракційний склад ПТФЕ при процесі механічної активації з числом обертів -1 менше 5000 хв. не забезпечує рівномірного розподілу активованих частинок ПТФЕ за об'ємом -1 матеріалу, а більше 9000 хв. призводить до коагуляції активованих частинок та утворення гетерогенної структури матеріалу. Приклад 1. Порошок ПТФЕ навіскою 100 г. готували шляхом механічної активації в сухому -1 стані у високообертовому млині МРП-1М при числі обертів робочих органів n=5000 хв. протягом 3 хвилин. Одержаний порошок сушили при температурі 380±5 К протягом 1 години і переробляли у вироби методом компресійного пресування. Дослідження властивостей полімерної композиції проводили за такими методиками: руйнуючу напругу при розтягуванні (міцність) визначали на кільцевих зразках відповідно до ГОСТ 10681. Знос зразків визначали при температурі 298 К за схемою диск-палець у режимі сухого тертя на машині УМТ-1. Контртіло - сталь 45, термооброблена до твердості 50-80 HRC, Ra=0,38 мкм. Питоме навантаження в дослідах складало 1,0 МПа, швидкість ковзання 0,54 м/с, шлях тертя - 2000 м. До зважування проводили однакову обробку і попередню притирку зразків. Ваговий знос зразків визначали на аналітичних вагах ВЛР-200 з точністю 0,0002 г, який потім 3 перераховували на інтенсивність зношування І (мм /Н•м). Кількість паралельних дослідів - 5. Приклад 2. Порошок ПТФЕ готували у високообертовому млині при числі обертів n=5000 -1 хв. протягом 5 хвилин, переробляли у вироби і досліджували за методиками, які наведені в прикладі 1. 1 UA 101976 U 5 10 15 20 25 Приклад 3. Порошок ПТФЕ готували у високообертовому млині при числі обертів n=5000 -1 хв. протягом 8 хвилин, переробляли у вироби і досліджували за методиками, які наведені в прикладі 1. Приклад 4. Порошок ПТФЕ готували у високо обертовому млині при числі обертів n=7000 -1 хв. протягом 3 хвилин, переробляли у вироби і досліджували за методиками, які наведені в прикладі 1. Приклад 5. Порошок ПТФЕ готували у високообертовому млині при числі обертів n=7000 -1 хв. протягом 5 хвилин, переробляли у вироби і досліджували за методиками, які наведені в прикладі 1. Приклад 6. Порошок ПТФЕ готували у високообертовому млині при числі обертів n=7000 -1 хв. протягом 8 хвилин, переробляли у вироби і досліджували за методиками, які наведені в прикладі 1. Приклад 7. Порошок ПТФЕ готували у високообертовому млині при числі обертів n=9000 -1 хв. протягом 3 хвилин, переробляли у вироби і досліджували за методиками, які наведені в прикладі 1. Приклад 8. Порошок ПТФЕ готували у високообертовому млині при числі обертів n=9000 -1 хв. протягом 5 хвилин, переробляли у вироби і досліджували за методиками, які наведені в прикладі 1. Приклад 9. Порошок ПТФЕ готували у високообертовому млині при числі обертів n=9000 -1 хв. протягом 8 хвилин, переробляли у вироби і досліджували за методиками, які наведені в прикладі 1. Приклад 10 (найближчий аналог). Порошок ПТФЕ готували шляхом механічної активації в сухому стані в змішувачі-активаторі неперервної дії з числом обертів робочих органів n=3600 -1 хв. протягом 4 секунд. Одержаний порошок сушили при температурі 380±5 К протягом 1 години і переробляли у вироби методом компресійного пресування. Властивості матеріалів, виготовлених з активованих порошків ПТФЕ передбачуваної корисної моделі і відомого прототипу наведені в таблиці. Таблиця =3 хв., n=5000 хв. -1 =5 хв., n=5000 хв. -1 =8 хв., n=5000 хв. -1 =3 хв., n=7000 хв. -1 =5 хв., n=7000 хв. -1 =8 хв., n=7000 хв. -1 =3 хв., n=9000 хв. -1 =5 хв., n=9000 хв. -1 =8 хв., n=9000 хв. 2,200 2,211 2,175 2,201 2,205 2,211 2,203 2,214 2,213 Міцність при розриві σр, МПа 18,1 21,6 17,3 18,9 23,5 18,2 19,6 24,8 18,0 =4 с, n=3600 хв. 2,269 9,5 № приклада Технологія отримання 1 2 4 5 6 7 8 9 10 (найближчий аналог) 30 35 40 -1 -1 Щільність ρ, 3 г/см Відносне подовження δ, % 180 416 280 220 423 358 290 415 340 Інтенсивність зношування -6 3 І•10 , мм /Н•м 980 930 800 840 820 717 890 610 720 96 1133 Визначено, що оптимальним за результатом, що досягається, є режим механічної активації -1 матриці ПТФЕ з числом обертів робочих органів подрібнювача n=9000 хв. протягом 5 хвилин. При цьому міцність при розриві σр=24,8 МПа, відносне подовження δ=415 %, інтенсивність -6 3 зношування І=610•10 , мм /Н•м. У активованого ПТФЕ, одержаного за технологією прототипу, -6 3 σр=9,5 МПа, δ=96 %, І=1133•10 , мм /Н•м. На думку авторів, позитивний ефект підвищення фізико-механічних властивостей та зносостійкості ПТФЕ в ході механоактивації забезпечується зменшенням ступеня кристалічності і збільшенням середньої міжшарової відстані в процесі фрикційної взаємодії та структурної пристосованості механічно активованого (модифікованого) ПТФЕ в умовах тертя і появи трибоструктур, які володіють підвищеною зносостійкістю, що доведено методами ІЧспектроскопії, рентгенівської дифрактометрії та електронної мікроскопії. 2 UA 101976 U 5 Завдяки високим фізико-механічним показникам і зносостійкості механічно активований ПТФЕ та композиції на його основі можуть бути використані при виготовленні деталей антифрикційного призначення в рухомих з'єднаннях машин і обладнання. Джерело інформації: 1. А.К. Пугачев, О.А. Росляков. Переработка фторопластов в изделия. Л., "Химия". 1987, с. 102-108. 2. В.В. Щербак, А.Я. Гольдман, А.К. Пугачев. О взаимосвязи сжимаемости и ползучести при растяжении композитных материалов с различной структурой // Проблемы прочности, 1987. - № 3. - С. 31-34. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Спосіб приготування порошку політетрафторетилену (ПТФЕ), що включає процес механічної активації порошку ПТФЕ в сухому стані, який відрізняється тим, що процес механічної -1 активації проводять у високообертовому млині при числі обертів n=50009000 хв. протягом 38 хвилин. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3