Спосіб отримання теплостійкої полімерної композиції

Реферат: Винахід належить до отримання композицій полімерів за присутності рідкої фази, може бути використаний для отримання теплостійких полімерних нано- або мікрокомпозитів для використання, наприклад, в елементах авіаційної і ракетної техніки або в електроніці. Задачею даного винаходу є підвищення тепло- та термостійкості полімерного матеріалу. Поставлена задача вирішується тим, що в способі отримання полімерної композиції змішуванням ДЦЕБ з ТЕОС і АПТЕОС з додаванням еквівалентної кількості 0,1 N HCl спочатку проводять змішування ТЕОС і тетрагідрофуран (ТГФ) у співвідношенні 2:50 за об'ємом і додають по краплях при перемішуванні 0,1 N HCl за мольного співвідношення TEOC:HCl=1:4, реакцію гідролізу проводять до доведення рН середовища від 3 до 7 перемішуванням реакційної суміші магнітною мішалкою за 30 °C протягом 15 хв. зі швидкістю 1300 об./хв. з подальшим додаванням до реакційної суміші розчину ди(полі)ціанового естеру біс(полі)фенолу (ДЦЕБ) в ТГФ за співвідношення 1:2 за об'ємом і співвідношення ДЦЕБ/ТЕОС=99,99-99,00/0,033,00 за масою при перемішуванні суміші магнітною мішалкою за 30 °С протягом 5 хв. зі швидкістю 1300 об./хв., додаванням по краплях при перемішуванні за 30 °С протягом 45 хв. зі швидкістю 1300 об./хв. розчину АПТЕОС в ТГФ за співвідношення 2:500 за об'ємом і співвідношення ТЕОС/АПТЕОС=90/10 за масою, отриманий розчин перемішують гомогенізатором за 30 °C протягом 5 хв. зі швидкістю 5000 об./хв.; отверднення композиції здійснюють нагріванням від 20 °C до 300 °C зі швидкістю 0,5 °C/хв. UA 111694 C2 (12) UA 111694 C2 UA 111694 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до отримання композицій полімерів за присутності рідкої фази, може бути використаний для отримання теплостійких полімерних нано- або мікрокомпозитів для використання, наприклад, в елементах авіаційної і ракетної техніки або в електроніці. Відомий спосіб [1] отримання теплостійкої полімерної композиції шляхом змішування поліфункціонального ціанатного мономеру (олігомеру), епоксидної смоли (співвідношення еквівалентів ціанатних/епокси-груп від 0,7 до 1,45) і частинок оксиду кремнію з розміром 4 мкм (10-70 частин на 100 частин полімеру). Отриману суміш зшивають за 200 °C протягом 150 хв. Недоліком відомого способу є недостатньо високі тепло- та термостійкість отриманого полімерного матеріалу. Найбільш близький за технічною суттю спосіб [2] отримання теплостійкої полімерної композиції полягає у змішуванні диціанового естеру бісфенолу (ДЦЕБ) з тетраетоксисиланом (ТЕОС) за співвідношення 1:1 за масою і додаванні компатибілізатору γамінопропілтриетоксисилану (АПТЕОС) у еквівалентному співвідношенні до ДЦЕБ 0,5; 1,0; 1,5 або 2,0. У різних колбах готують розчини а) ТЕОС у тетрагідрофурані (ТГФ) з додаванням еквівалентної кількості 0,1 N HCL та б) ДЦЕБ + АПТЕОС у ТГФ. Обидва розчини змішують і перемішують 60 хв. Далі зшивання композиції виконують шляхом нагрівання за 100 °C протягом 60 хв., потім за 150 °C протягом 120 хв. і за 200 °C протягом 120 хв. Недоліком відомого способу є недостатньо високі тепло- та термостійкість отриманого полімерного матеріалу. Задачею даного винаходу є підвищення тепло- та термостійкості полімерного матеріалу. Поставлена задача вирішується тим, що в способі отримання полімерної композиції змішуванням ДЦЕБ з ТЕОС і АПТЕОС з додаванням еквівалентної кількості 0,1 N HCL спочатку проводять змішування ТЕОС і тетрагідрофуран (ТГФ) у співвідношенні 2:50 за об'ємом і додають по краплях при перемішуванні 0,1 N HCL за мольного співвідношення TEOC:HCL=1:4, реакцію гідролізу проводять до доведення рН середовища від 3 до 7 перемішуванням реакційної суміші магнітною мішалкою за 30 °C протягом 15 хв. зі швидкістю 1300 об./хв. з подальшим додаванням до реакційної суміші розчину ди(полі)ціанового естеру біс(полі)фенолу (ДЦЕБ) в ТГФ за співвідношення 1:2 за об'ємом і співвідношення ДЦЕБ/ТЕОС=99,99-99,00/0,033,00 за масою при перемішуванні суміші магнітною мішалкою за 30 °C протягом 5 хв. зі швидкістю 1300 об./хв., додаванням по краплях при перемішуванні за 30 °C протягом 45 хв. зі швидкістю 1300 об./хв. розчину АПТЕОС в ТГФ за співвідношення 2:500 за об'ємом і співвідношення ТЕОС/АПТЕОС=90/10 за масою, отриманий розчин перемішують гомогенізатором за 30 °C протягом 5 хв. зі швидкістю 5000 об./хв.; отверднення композиції здійснюють нагріванням від 20 °C до 300 °C зі швидкістю 0,5 °C/хв. Суть запропонованого винаходу полягає в тому, що при ультрамалому вмісті ТЕОС в композиції з ДЦЕБ в полімерній матриці зшитого ДЦЕБ в результаті гідролізу ТЕОС формуються нанорозмірні частинки SiO2, які розподіляються в ній на молекулярному рівні без помітного агрегування, яке характерно для складів з вмістом SiO2 більше 2,0 %. Рівномірній розподіл окремих частинок в полімерній матриці є відповідальним за екстраординарне підвищення тепло- та термостійкості полімерного матеріалу. Для підтвердження суті винаходу наводимо приклад здійснення. Приклад 1. У колбу завантажували 0,2 мл (0,19 г) ТЕОС і 5 мл тетрагідрофурану (ТГФ) і за допомогою крапельної лійки додавали при перемішуванні по краплях 0,14 мл 0,1 N HCL (мольне співвідношення TEOC/HCL=l/4). Для завершення реакції гідролізу розчин перемішували на магнітній мішалці за 30 °C протягом 15 хв. зі швидкістю 1300 об./хв. Після доведення рН середовища від 3 до 7 до отриманого розчину додавали розчин 5 мл (5,98 г) диціанового естеру бісфенолу Е (ДЦБЕ) в 10 мл тетрагідрофурану і додатково перемішували ще 5 хв. за 30 °C зі швидкістю 1300 об./хв. Потім до отриманого розчину за допомогою крапельної лійки додавали по краплях при перемішуванні за 30 °C протягом 45 хв. зі швидкістю 1300 об./хв. розчин 0,02 мл (0,019 г) АПТЕОС в 5 мл ТГФ. Далі отриманий розчин перемішували за допомогою гомогенізатору за 30 °C протягом 5 хв. зі швидкістю 5000 об./хв. Кінцевий розчин виливали на скляну поверхню з антиадгезійним покриттям і нагрівали від 20 °C до 300 °C зі швидкістю 0,5 °C/хв. У таблиці наведено склади інших прикладів здійснення і властивості полімерних плівок за винаходом і за прототипом. З наведених у таблиці даних випливає, що заявлений спосіб забезпечує формування матеріалу (приклади 1-6), який має підвищені в порівнянні з прототипом (приклад 9) температуру склування та температуру 10 % втрати маси. Контрольні зразки, отримані без використання ТЕОС і АПТЕОС (приклад 7) і з вмістом ТЕОС > 1,0 % (приклад 8) мають суттєво нижчі термічні показники у порівнянні з зразками, отриманими згідно з заявленим способом. 1 UA 111694 C2 5 Джерела інформації: 1. US Patent 7,666,509 В2, Intern. Class B32B 27/28, 2010. 2. Devaraju S., Vengatesan M.R., Selvi M, Kumar A.A., Hamerton I., God J.S., Alagar M. RSC Adv. 3, 12915-12921 (2013). Таблиця Склад композицій, мас. ч. №№ прикладу ДЦЕБ ТЕОС диціановий естер бісфенолу Е, 99,0000 диціановий естер 2 бісфенолу Е, 99,5000 диціановий естер 3 бісфенолу F, 99,9000 диціановий естер 4 гексафторбісфенолу А, 99,9500 поліціановий естер новолачної смоли 5 (олігомер РТ-30), 99,9750 диціановий естер 6 бісфенолу А 99,9900 диціановий естер 7 контрольний бісфенолу Е, 100,0000 диціановий естер 8 контрольний бісфенолу Е, 99,0000 1,4-біс(2-(4ціанатофеніл)пропан-29 за прототипом іл)бензол, 1,0000 1 АПТЕОС Властивості отриманих полімерних плівок Температура Температура 10 % втрати склування, °C маси, °C 3,0000 0,3000 290 402 1,5000 0,1500 292 410 0,3000 0,0300 295 412 0,1500 0,0150 297 418 0,0750 0,0075 300 420 0,0300 0,0030 294 416 0 0 272 398 6,0000 0,6000 274 396 1,0000 1,0000 250 276 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 Спосіб отримання теплостійкої полімерної композиції шляхом змішування диціанового естеру бісфенолу (ДЦЕБ) з тетраетоксисиланом (ТЕОС) і -амінопропілтриетоксисиланом (АПТЕОС) з додаванням еквівалентної кількості 0,1 N HCl і перемішуванням за 30 °C з наступним твердненням при підвищеній температурі, який відрізняється тим, що спочатку проводять змішування ТЕОС і тетрагідрофурану (ТГФ) у співвідношенні 2:50 за об'ємом і додають по краплях при перемішуванні 0,1 N HCl за мольним співвідношенням ТЕОС:HCl=1:4, реакцію гідролізу проводять до доведення рН середовища від 3 до 7 перемішуванням реакційної суміші магнітною мішалкою за 30 °C протягом 15 хв. зі швидкістю 1300 об./хв. з подальшим додаванням до реакційної суміші розчину ди(полі)ціанового естеру біс(полі)фенолу (ДЦЕБ) в ТГФ за співвідношенням 1:2 за об'ємом і співвідношенням ДЦЕБ/ТЕОС=99,99-99,00/0,03-3,00 за масою при перемішуванні суміші магнітною мішалкою за 30 °C протягом 5 хв. зі швидкістю 1300 об./хв., додаванням по краплях при перемішуванні за 30 °C протягом 45 хв. зі швидкістю 1300 об./хв. розчину АПТЕОС в ТГФ за співвідношенням 2:500 за об'ємом і співвідношенням ТЕОС/АПТЕОС=90/10 за масою, отриманий розчин перемішують гомогенізатором за 30 °C 2 UA 111694 C2 протягом 5 хв. зі швидкістю 5000 об./хв.; отверднення композиції здійснюють нагріванням від 20 °C до 300 °C зі швидкістю 0,5 °C/хв. Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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