RU2377335C1 - Method to produce high-porosity polymer material - Google Patents
Method to produce high-porosity polymer material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2377335C1 RU2377335C1 RU2008140650/02A RU2008140650A RU2377335C1 RU 2377335 C1 RU2377335 C1 RU 2377335C1 RU 2008140650/02 A RU2008140650/02 A RU 2008140650/02A RU 2008140650 A RU2008140650 A RU 2008140650A RU 2377335 C1 RU2377335 C1 RU 2377335C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- matrix
- water
- pores
- fluid mass
- mass
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к высокопористым материалам, в частности к способу получения высокопористого полимерного материала. Изобретение предназначено для эксплуатации в агрессивных средах, например в фильтрах для очистки газов, растворов, в носителях катализаторов, звукоизоляции или теплоизоляции.The invention relates to highly porous materials, in particular to a method for producing highly porous polymeric material. The invention is intended for use in aggressive environments, for example in filters for the purification of gases, solutions, in catalyst carriers, sound insulation or thermal insulation.
Известны способы получения высокопористого материала из керамического порошка путем нанесения его суспензии в растворе органического вещества на пористый полимерный материал (полиуретан), удаления избытка суспензии, сушки, удаления полимерного материала без разрушения структуры и формы заготовки, которую затем спекали по известным для данного порошка режимам [Гузман И.Я. Некоторые принципы образования пористых керамических структур. Свойства и применение (обзор) // Стекло и керамика. 2003. №9. - С.28-31. Анциферов В.Н., Порозова С.Е. Высокопористые проницаемые материалы на основе алюмосиликатов. - Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 1996. - 207 с.].Known methods for producing highly porous material from a ceramic powder by applying its suspension in a solution of an organic substance to a porous polymeric material (polyurethane), removing excess suspension, drying, removing polymeric material without destroying the structure and shape of the preform, which was then sintered according to the conditions known for this powder [ Guzman I.Ya. Some principles of the formation of porous ceramic structures. Properties and applications (review) // Glass and ceramics. 2003. No9. - S. 28-31. Antsiferov V.N., Porozova S.E. Highly porous permeable materials based on aluminosilicates. - Perm: Publishing house Perm. state tech. University, 1996. - 207 p.].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения высокопористого материала, включающий приготовление суспензии металлического порошка в водном растворе органического вещества, нанесение суспензии на подложку из пористого полимерного материала, сушку заготовки, после которой заготовку подвергают термической обработке при 160-180°С, удаление органического вещества термодеструкцией и спекание [Авторское свидетельство СССР №577095, кл. В22F 3/10. 1976]. Сначала готовят матрицу с требуемыми характеристиками пористого каркаса. Для повышения проницаемости каркаса дополнительно производят удаление перегородок между порами (ячейками). Затем готовят текучую массу (суспензию) из металлического порошка с добавлением водорастворимого органического вещества (карбоксиметилцеллюлоза, поливиниловый спирт и др.). Этой текучей массой осуществляют пропитку матрицы, например, путем ее погружения в суспензию. Избыток суспензии удаляют из пор с применением вибрации или механического воздействия (циклы сжатие - растяжение путем прокатки через валки, отжимания или центрифугирования). Нанесенный на поверхность пор слой массы упрочняют путем сушки. Образование трещин в нанесенном слое при его сушке исключают выбором вида и количества органической связки, гранулометрического состава порошка, режима сушки. Далее полиуретановую матрицу осторожно удаляют (выжигают) при термообработке, а оставшиеся частицы порошка дополнительно упрочняют путем спекания. По данному методу получены высокопористые материалы из порошков керамики с пористостью 70-95% и прочностью при сжатии до 1 МПа.The closest in technical essence and the achieved result is a method of producing a highly porous material, including preparing a suspension of a metal powder in an aqueous solution of an organic substance, applying the suspension to a substrate of porous polymeric material, drying the preform, after which the preform is subjected to heat treatment at 160-180 ° C, removal of organic matter by thermal degradation and sintering [USSR Author's Certificate No. 577095, cl. B22F 3/10. 1976]. First, a matrix is prepared with the required characteristics of the porous framework. To increase the permeability of the frame, additionally remove the walls between the pores (cells). Then a fluid mass (suspension) is prepared from a metal powder with the addition of a water-soluble organic substance (carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, etc.). This fluid mass is used to impregnate the matrix, for example, by immersing it in a suspension. Excess suspension is removed from the pores using vibration or mechanical stress (compression-tension cycles by rolling through rolls, push-ups, or centrifugation). The mass layer applied to the surface of the pores is hardened by drying. The formation of cracks in the deposited layer during its drying is excluded by the choice of the type and amount of organic binder, particle size distribution of the powder, and the drying mode. Next, the polyurethane matrix is carefully removed (burned out) during heat treatment, and the remaining powder particles are further strengthened by sintering. By this method, highly porous materials from ceramic powders with a porosity of 70-95% and compressive strength up to 1 MPa were obtained.
Получение сферических пор одинакового заданного размера в полиуретановой матрице является сложным и удорожает ее стоимость. Еще сложнее получать в полиуретановой матрице поры с заданной формой (причем не только сферической) и размерами. Для максимальной проницаемости каркаса необходимо дополнительно производить удаление перегородок между порами (ячейками) травлением в агрессивных средах. При использовании текучих масс, содержащих порошкообразные полимеры, сложным является нанесение ровного слоя на поверхность пор полиуретановой матрицы. Для сохранения высушенной текучей массой формы полиуретановой матрицы при удалении полиуретана термообработку в этом интервале температур необходимо вести медленно и по определенному режиму. Выделяющиеся при разложении полиуретана газы являются ядовитыми, и их необходимо улавливать и нейтрализовывать. При использовании безобжиговых полимерных материалов полиуретановая матрица оказывается внутри материала и может ухудшать его свойства.Obtaining spherical pores of the same predetermined size in a polyurethane matrix is complex and increases its cost. It is even more difficult to obtain pores in a polyurethane matrix with a given shape (and not only spherical) and size. For maximum permeability of the carcass, it is necessary to additionally remove the partitions between the pores (cells) by etching in aggressive environments. When using fluid masses containing powdered polymers, it is difficult to apply an even layer to the pore surface of the polyurethane matrix. To maintain the dried fluid mass of the form of the polyurethane matrix when removing the polyurethane, heat treatment in this temperature range must be carried out slowly and in a certain mode. The gases released during the decomposition of polyurethane are toxic and must be trapped and neutralized. When using non-fired polymeric materials, the polyurethane matrix is inside the material and may degrade its properties.
Задачей изобретения является упрощение технологии, улучшение экологии производства, обеспечение возможности получения пор заданной формы и размера.The objective of the invention is to simplify the technology, improve the ecology of production, providing the possibility of obtaining pores of a given shape and size.
Поставленная задача достигается способом получения высокопористого материала, включающим приготовление текучей массы, пропитку открытых пор матрицы текучей массой, содержащей вещество для формирования высокопористого материала, придание текучей массе достаточной прочности для ее сохранения при удалении матрицы, удаление матрицы, причем при использовании текучих масс, содержащих полимеры в виде порошков, возможно последующее дополнительное упрочнение порошка, а матрицу из легкоудаляемых материалов формируют с системой взаимосвязанных открытых пор определенной формы и размера, поры в матрице полностью заполняют не растворяющей ее текучей массой, упрочняют ее внутри матрицы до прочности, достаточной для удаления матрицы, матрицу удаляют выплавлением или растворением в воде, или в неводных растворителях, или сублимацией для формирования на ее месте системы пор определенной формы и размера, вещество матрицы собирают и используют повторно.The problem is achieved by a method of producing a highly porous material, including preparing a fluid mass, impregnating the open pores of the matrix with a fluid mass containing a substance to form a highly porous material, imparting sufficient strength to the fluid mass to retain it when the matrix is removed, and removing the matrix, and when using fluid masses containing polymers in the form of powders, subsequent additional hardening of the powder is possible, and a matrix of easily removable materials is formed with the interconnection system of open pores of a certain shape and size, the pores in the matrix are completely filled with a fluid that does not dissolve, harden it inside the matrix to a strength sufficient to remove the matrix, the matrix is removed by melting or dissolving in water, or in non-aqueous solvents, or by sublimation to form on it In place of the pore system of a certain shape and size, the matrix material is collected and reused.
При использовании в качестве текучей массы суспензий порошков полимеров (с полимерным связующим) в воде или в органической жидкости после упрочнения текучей массы в ней могут образовываться мелкие поры за счет неплотной упаковки частиц. В предлагаемом способе имеется возможность дополнительного повышения плотности упаковки частиц. Для этого на поверхность пор, образовавшихся после удаления матрицы, наносят герметичный слой окунанием в пленкообразующую жидкость, при этом полуфабрикат дополнительно упрочняют путем гидростатического прессования через заполняющую открытые поры жидкость, после этого материал упрочняют приемлемым для него образом.When suspensions of polymer powders (with a polymeric binder) are used as a fluid mass in water or in an organic liquid, hardening of the fluid mass leads to the formation of small pores due to loose packing of particles. In the proposed method, it is possible to further increase the packing density of the particles. To this end, a sealed layer is applied to the surface of the pores formed after removal of the matrix by dipping into a film-forming liquid, while the semi-finished product is further strengthened by hydrostatic pressing through a liquid filling open pores, after which the material is strengthened in an acceptable manner.
Текучая масса состоит из порошка полимера с полимерным связующим, порошка полимера с полимерным связующим, полимеры, суспензию или раствор полимеров с водой или с органической жидкостью и упрочняться принятым для данного состава способом.The fluid mass consists of a polymer powder with a polymer binder, a polymer powder with a polymer binder, polymers, a suspension or solution of polymers with water or with an organic liquid and hardened by the method adopted for this composition.
Пористую матрицу формируют из водорастворимых органических веществ (мочевина, сахар, крахмал), водорастворимых солей, легко сублимирующихся веществ (например (NН4)2СО3, NН4НСО3), легкоплавкого органического материала (например, парафина, камфена). Пористую матрицу можно формировать из льда и заполнять текучей массой при температуре ниже 5°С.The porous matrix is formed from water-soluble organic substances (urea, sugar, starch), water-soluble salts, easily sublimable substances (e.g. (NH 4 ) 2 CO 3 , NH 4 NSO 3 ), low-melting organic material (e.g. paraffin, camphene). The porous matrix can be formed from ice and filled with a fluid mass at a temperature below 5 ° C.
Для упрочнения текучей электропроводной массы, заполнившей пустоты неэлектропроводной матрицы, можно применять электронагрев пропусканием через массу переменного электрического тока.To harden a fluid conductive mass that fills the voids of a non-conductive matrix, electric heating can be applied by passing an alternating electric current through the mass.
Материал матрицы в зависимости от его свойств удаляют вытапливанием (например, парафин, лед), растворением в воде (например, сахар, мочевина, водорастворимые соли), в неводных растворителях (например, парафин, камфен в растворе эфира или циклогексана), сублимацией (например. (NН4)2СО3, NН4НСО3).Depending on its properties, the matrix material is removed by melting (e.g., paraffin, ice), dissolution in water (e.g. sugar, urea, water-soluble salts), in non-aqueous solvents (e.g. paraffin, camphene in an ether or cyclohexane solution), by sublimation (e.g. . (NH 4 ) 2 CO 3 , NH 4 NSO 3 ).
После упрочнения текучей массы из неразрушаемых в воде композиций матрицу из парафина или камфена можно удалять в горячей воде.After hardening the fluid mass from water-indestructible compositions, the paraffin or camphene matrix can be removed in hot water.
Предлагаемым способом легче и дешевле, чем в пенополиуретане, изготовить сферы требуемого размера и из них изготовить матрицу с требуемым распределением пор по размерам. В пенополиуретане имеются только сферические поры, а в предлагаемом способе они могут иметь и другую форму. В отличие от прототипа, где слой текучей массы покрывает поверхность пор матрицы, играющих роль подложки, в предлагаемом изобретении текучая масса заполняет поры матрицы полностью. При этом отпадает необходимость удаления избытка текучей массы, как это делается в прототипе. Текучая масса может содержать порошок полимера и полимерное связующее и упрочняться принятым для данного состава способом, как правило, путем сушки полимерного связующего.The proposed method is easier and cheaper than in polyurethane foam, to produce spheres of the required size and from them to make a matrix with the desired pore size distribution. In polyurethane foam there are only spherical pores, and in the proposed method they can also have a different shape. Unlike the prototype, where a layer of fluid mass covers the surface of the pores of the matrix, playing the role of a substrate, in the present invention, the fluid mass fills the pores of the matrix completely. This eliminates the need to remove excess fluid mass, as is done in the prototype. The fluid mass may contain polymer powder and a polymeric binder and be hardened by a method adopted for a given composition, typically by drying the polymeric binder.
Удаленное вещество матрицы (примерно, 93-95% от исходного) собирают и используют повторно, в то время как в прототипе полиуретан теряется безвозвратно и загрязняет окружающую среду. При этом в отличие от полиуретана не выделяются ядовитые газы. После удаления матрицы режим упрочнения заготовки значительно упрощается и не отличается от соответствующего материала, составляющего основу текучей массы (порошкообразный полимер, жидкий полимер или раствор полимера в воде или органическом растворителе).The removed matrix material (approximately 93-95% of the original) is collected and reused, while in the prototype the polyurethane is irretrievably lost and pollutes the environment. In this case, unlike polyurethane, no toxic gases are released. After the matrix is removed, the workpiece hardening mode is greatly simplified and does not differ from the corresponding material constituting the basis of the fluid mass (powder polymer, liquid polymer, or a polymer solution in water or an organic solvent).
После удаления матрицы на поверхность пор полуфабриката наносят герметичный слой окунанием в пленкообразующую жидкость, а полуфабрикат дополнительно упрочняют путем гидростатического прессования через заполняющую открытые поры жидкость. Это позволяет на 30-50% повысить прочность материала, получаемого из порошкообразного полимера, по сравнению с образцами, не подвергнутыми гидростатическому прессованию.After removing the matrix, a sealed layer is applied to the pore surface of the semifinished product by dipping into a film-forming liquid, and the semifinished product is further strengthened by hydrostatic pressing through a liquid filling open pores. This makes it possible to increase the strength of a material obtained from a powdery polymer by 30–50% compared with samples not subjected to hydrostatic pressing.
Пример 1. Для получения полимерной (парафиновой) матрицы сферические гранулы размером 1,5 мм из парафина засыпали в форму, вибрировали для реализации плотнейшей упаковки и подпрессовывали для создания контактов (перешейков) между гранулами при давлении 0,1 МПа. Для получения текучей массы (суспензии тефлона в водном растворе метилцеллюлоза) порошок тефлона, средний размер частиц которого составляет 2-4 мкм, смешивали с раствором полимерного связующего (карбоксиметилцеллюлоза, 1,5 мас.%) в воде, используя шаровую мельницу (48 об.% порошка тефлона в текучей массе). Текучей массой под давлением 0,2 МПа заполняли поры в парафиновой матрице. Для упрочнения текучую массу осторожно сушили при 40°С в течение 1 суток, не допуская деформации матрицы. После упрочнения массы образец помещали на сетку, помещенную над фарфоровой чашкой, нагревали до 80°С в сушильном шкафу и вытапливали парафин, который стекал в чашку. Таким образом собирали 95% исходного парафина, который использовали повторно. Образец помещали в печь и удаляли карбоксиметилцеллюлозу и остатки парафина в среде фурмер-газа (смесь азота с водородом). Далее образец упрочняли спеканием в среде азота. Максимальная температура обжига 380°С, время выдержки 2 ч. После спекания образец имел высокопроницаемые поры размером около 1,3 мм (за счет усадки порошка при спекании), открытая пористость - 90%, прочность образцов на сжатие составляла 0,05 МПа.Example 1. To obtain a polymer (paraffin) matrix, spherical granules with a size of 1.5 mm from paraffin were poured into a mold, vibrated to realize the closest packaging and pressed to create contacts (isthmuses) between the granules at a pressure of 0.1 MPa. To obtain a fluid mass (a suspension of Teflon in an aqueous solution of methylcellulose), Teflon powder, the average particle size of which is 2-4 microns, was mixed with a solution of a polymeric binder (carboxymethyl cellulose, 1.5 wt.%) In water using a ball mill (48 vol. % Teflon powder in a flowing mass). A pore in a paraffin matrix was filled with a fluid mass under a pressure of 0.2 MPa. To harden, the fluid mass was carefully dried at 40 ° C for 1 day, avoiding the deformation of the matrix. After hardening the mass, the sample was placed on a grid placed over a porcelain cup, heated to 80 ° C in an oven, and paraffin was heated, which drained into the cup. Thus 95% of the starting paraffin was collected, which was reused. The sample was placed in an oven and carboxymethyl cellulose and residual paraffin were removed in a furmer gas medium (mixture of nitrogen with hydrogen). Next, the sample was strengthened by sintering in a nitrogen medium. The maximum firing temperature was 380 ° C, the exposure time was 2 hours. After sintering, the sample had highly permeable pores of about 1.3 mm in size (due to powder shrinkage during sintering), open porosity of 90%, and compressive strength of the samples was 0.05 MPa.
Пример 2. Образец изготавливали в соответствии с примером 1. Парафиновые гранулы удаляли в растворе ССl4 при 50°С. Удаление полимерного связующего и остатков органических веществ (кроме тефлона) и спекание заготовки проводили в соответствии с примером 1. После спекания образец имел высокопроницаемые поры размером около 1,3 мм (за счет усадки порошка при спекании), открытая пористость - 90%, прочность образцов на сжатие составляла 0.05 МПа.Example 2. A sample was prepared in accordance with example 1. Paraffin granules were removed in a solution of CCl 4 at 50 ° C. Removal of the polymer binder and residues of organic substances (except Teflon) and sintering of the preform was carried out in accordance with Example 1. After sintering, the sample had highly permeable pores about 1.3 mm in size (due to powder shrinkage during sintering), open porosity - 90%, strength of samples compression ratio was 0.05 MPa.
Пример 3. Для получения матрицы сферические гранулы размером 3,5 мм из мочевины засыпали в форму, вибрировали для реализации плотнейшей упаковки и подпрессовывали для создания контактов (перешейков) между гранулами при давлении 0,2 МПа. Для получения текучей массы (супензии тефлона в органической жидкости) порошок тефлона, средний размер частиц которого составляет 2-4 мкм, смешивали с органической жидкостью (фторопластовый лак ЛФ-42 л), используя шаровую мельницу (47 об.% порошка тефлона в текучей массе). Текучей массой под давлением 0,2 МПа заполняли поры в парафиновой матрице. Текучей массой заполняли поры в матрице из мочевины. Для упрочнения текучую массу сушили при комнатной температуре в течение суток. Для удаления матрицы из мочевины образец помещали в воду с комнатной температурой, в которой растворяли мочевину. Мочевину отделяли упариванием и использовали повторно. Образец имел высокопроницаемые поры размером около 3,5 мм, открытая пористость - 91%, прочность образцов на сжатие составляла 0,04 МПа.Example 3. To obtain a matrix, spherical granules with a size of 3.5 mm from urea were poured into a mold, vibrated to realize the densest packaging and pressed to create contacts (isthmuses) between the granules at a pressure of 0.2 MPa. To obtain a fluid mass (Teflon suppression in an organic liquid), Teflon powder, the average particle size of which is 2-4 microns, was mixed with an organic liquid (fluoroplastic varnish LF-42 L) using a ball mill (47 vol.% Teflon powder in a flowing mass ) A pore in a paraffin matrix was filled with a fluid mass under a pressure of 0.2 MPa. The pores in the urea matrix were filled with a fluid mass. To harden the fluid mass was dried at room temperature for a day. To remove the matrix from urea, the sample was placed in water at room temperature in which urea was dissolved. Urea was separated by evaporation and reused. The sample had highly permeable pores of about 3.5 mm in size, an open porosity of 91%, and the compressive strength of the samples was 0.04 MPa.
Пример 4. Для получения матрицы использовали сферические гранулы из хлорида натрия размером 8 мм. Матрицу готовили в соответствии с примером 1. Текучая масса состояла из жидкой резольной смолы СФЖ-3027 "Б". Текучей массой методом литья под давлением заполняли поры в матрице из хлорида натрия. Текучую массу упрочняли при температуре 180°С в течение 10 мин. Затем образец помещали в воду и при 25°С растворяли матрицу. Хлорид натрия собирали упариванием раствора и использовали повторно. Образец имел высокопроницаемые поры размером 8 мм, прочность на сжатие составила 0,03 МПа.Example 4. To obtain the matrix used spherical granules of sodium chloride with a size of 8 mm The matrix was prepared in accordance with example 1. The fluid mass consisted of liquid resole resin SFZh-3027 "B". The pore in the sodium chloride matrix was filled with a fluid mass by injection molding. The fluid mass was hardened at a temperature of 180 ° C for 10 minutes. Then the sample was placed in water and the matrix was dissolved at 25 ° C. Sodium chloride was collected by evaporation of the solution and reused. The sample had highly permeable pores of 8 mm in size, and the compressive strength was 0.03 MPa.
Пример 5. Образец изготавливали в соответствии с примером 1. После упрочнения текучей массы образец помещали в колбу с обратным холодильником, наполненную диметиловым эфиром. Диметиловый эфир при нагревании растворял парафиновые гранулы. Высокопористую заготовку опускали в раствор латекса для создания герметичной пленки на поверхности открытых пор. Для надежного создания герметичного слоя операцию повторяли 4 раза. Заготовку помещали в заполненную маслом резиновую оболочку и прессовали в гидростате при давлении 80 МПа. При этом прочность сырца возрастала на 40-50%. Удаление полимерного связующего и остатков органических веществ (кроме тефлона) и спекание заготовки проводили в соответствии с примером 1. После спекания образец имел высокопроницаемые поры размером около 1,3 мм (за счет усадки порошка при спекании), открытая пористость - 90%, прочность образцов на сжатие составляла 0,08 МПа.Example 5. The sample was prepared in accordance with example 1. After hardening the fluid mass, the sample was placed in a flask with reflux condenser filled with dimethyl ether. When heated, dimethyl ether dissolved paraffin granules. The highly porous preform was lowered into a latex solution to create an airtight film on the surface of open pores. To reliably create a sealed layer, the operation was repeated 4 times. The blank was placed in an oil-filled rubber shell and pressed in a hydrostat at a pressure of 80 MPa. At the same time, the raw strength increased by 40-50%. Removal of the polymer binder and residues of organic substances (except Teflon) and sintering of the preform was carried out in accordance with Example 1. After sintering, the sample had highly permeable pores about 1.3 mm in size (due to powder shrinkage during sintering), open porosity - 90%, strength of samples compression ratio was 0.08 MPa.
Пример 6. Для получения матрицы использовали сферические гранулы из камфена (2,2-диметил-3-метиленбицикло[2.2.1]гептан,2.2-диметил-3-метиленнорборнан), C10H16, размером 1,5 мм. Матрицу готовили в соответствии с примером 1. Текучая масса (суспензия в органической жидкости) была изготовлена из смеси порошка тефлона с раствором резинового клея в бензине (1,5 мас.%) аналогично примеру 1. Заполнение текучей массой матрицы проводили аналогично примеру 1. Отверждение текучей массы путем испарения бензина осуществляли при 30°С в течение 1 суток, не допуская деформации матрицы. Затем образец насыщали холодной водой и далее переносили в нагретую до 55°С воду. Камфен плавился, но не впитывался в насыщенные водой стенки пор, всплывал на поверхность воды, где его собирали для повторного использования. Далее заготовку дважды помещали в водный раствор метилцеллюлозы (1,5 мас.%) и сушили для создания непроницаемой пленки на поверхности стенок пор. После этого образец уплотняли в гидростате с соответствии с примером 3. Удаление покрытия и остатков органического связующего (кроме тефлона), а также спекание порошка тефлона проводили при условиях, указанных в примере 1. После спекания образец имел высокопроницаемые поры размером около 1,4 мм (за счет усадки порошка при спекании), открытая пористость - 90%, прочность образцов на сжатие составляла 0,07 МПа.Example 6. To obtain the matrix used spherical granules from camphene (2,2-dimethyl-3-methylenebicyclo [2.2.1] heptane, 2.2-dimethyl-3-methylene-norbornane), C 10 H 16 , size 1.5 mm The matrix was prepared in accordance with example 1. The fluid mass (suspension in an organic liquid) was made from a mixture of Teflon powder with a solution of rubber glue in gasoline (1.5 wt.%) As in Example 1. The matrix was filled with a fluid mass as in Example 1. Curing fluid mass by evaporation of gasoline was carried out at 30 ° C for 1 day, preventing deformation of the matrix. Then the sample was saturated with cold water and then transferred to water heated to 55 ° C. Kamphen melted, but did not absorb into the water-saturated pore walls, floated to the surface of the water, where it was collected for reuse. Next, the preform was placed twice in an aqueous solution of methylcellulose (1.5 wt.%) And dried to create an impermeable film on the surface of the pore walls. After that, the sample was compacted in a hydrostat in accordance with Example 3. The removal of the coating and residues of the organic binder (except for Teflon), as well as sintering of Teflon powder, were carried out under the conditions specified in Example 1. After sintering, the sample had highly permeable pores of about 1.4 mm due to shrinkage of the powder during sintering), the open porosity is 90%, the compressive strength of the samples was 0.07 MPa.
Пример 7. Для получения матрицы сферические гранулы размером 1,2 мм из (NН4)2СO2·2Н2O засыпали в форму, вибрировали для реализации плотнейшей упаковки и подпрессовывали для создания контактов (перешейков) между гранулами. Поры в матрице из (NН4)2СO2·2Н2О заполняли жидкой эпоксидной смолой Э-40 (олигомерный продукт конденсации эпихлоргидрина с дифенилолпропаном) с отвердителем АФ-2 (продукт взаимодействия фенола, формальдегида и этилендиамина). Для упрочнения смолу выдерживали при комнатной температуре в течение суток. После упрочнения смолы заполненный ею образец помещали в трубчатую печь, нагревали до 70°С с пропусканием воздуха для сублимированияExample 7. To obtain a matrix, spherical granules with a size of 1.2 mm from (NH 4 ) 2 CO 2 · 2H 2 O were poured into a mold, vibrated to realize the densest packaging and pressed to create contacts (isthmuses) between the granules. The pores in the matrix of (NH 4 ) 2 CO 2 · 2H 2 O were filled with liquid E-40 epoxy resin (the oligomeric product of the condensation of epichlorohydrin with diphenylol propane) with hardener AF-2 (the product of the interaction of phenol, formaldehyde and ethylene diamine). For hardening, the resin was kept at room temperature for a day. After hardening of the resin, the sample filled with it was placed in a tube furnace, heated to 70 ° C with air passing for sublimation
(NH4)2CO2·2H2O. Сублимирующиеся и увлекаемые воздухом компоненты собирали в холодильнике на выходе из печи в виде (NH4)2CO2·2H2O и использовали повторно. Образец имел высокопроницаемые поры размером около 1,2 мм, открытая пористость - 90%, прочность образцов на сжатие составляла 0,1 МПа.(NH 4 ) 2 CO 2 · 2H 2 O. Sublimation and air entrained components were collected in the refrigerator at the outlet of the furnace in the form of (NH 4 ) 2 CO 2 · 2H 2 O and reused. The sample had highly permeable pores about 1.2 mm in size, 90% open porosity, and compressive strength of the samples was 0.1 MPa.
Пример 8. Для получения матрицы использовали сферические гранулы из мочевины со средним размером 3 мм. Из раствора полиметилметакрилата в дихлорэтане (65 об.%) получали текучую массу. Условия подготовки полимерной матрицы аналогичны условиям в примере 1. Текучей массой заполняли поры в матрице из мочевины. Для упрочнения текучую массу сушили при комнатной температуре в течение суток. Для удаления матрицы из мочевины образец помещали в воду с комнатной температурой, в которой растворяли мочевину. Мочевину отделяли упариванием и использовали повторно. Образец имел высокопроницаемые поры размером около 3,0 мм, открытая пористость - 92%, прочность образцов на сжатие составляла 0,03 МПа.Example 8. To obtain the matrix used spherical granules from urea with an average size of 3 mm From a solution of polymethyl methacrylate in dichloroethane (65 vol.%) Received a fluid mass. The conditions for preparing the polymer matrix are similar to those in Example 1. The pores in the urea matrix were filled with a fluid mass. To harden the fluid mass was dried at room temperature for a day. To remove the matrix from urea, the sample was placed in water at room temperature in which urea was dissolved. Urea was separated by evaporation and reused. The sample had highly permeable pores with a size of about 3.0 mm, open porosity of 92%, and compressive strength of the samples was 0.03 MPa.
Пример 9. Для получения матрицы изготавливали из плавленого сахара гранулы длиной 35 мм, напоминающие вытянутое ожерелье (шары размером 3 мм, соединенные между собой цилиндрическим стержнем так, что ось стержня пересекает центры шаров, расстояние между центрами шаров - 8 мм). В матрице гранулы устанавливали параллельно их оси так, что минимальное расстояние между ними составляло 1 мм. Текучую массу получали из эпоксидной смолы с отвердителем, которой заполняли поры в матрице из плавленого сахара. Для упрочнения текучую массу сушили при комнатной температуре в течение суток. Для удаления матрицы из плавленого сахара образец помещали в воду, в которой сахар растворялся. Сахар отделяли упариванием и использовали повторно. После отверждения полимера образец имел высокопроницаемые поры размером сферических пор 3 мм, открытая пористость - 80%, прочность на сжатие составляла 0,03 МПа.Example 9. To obtain a matrix, granules 35 mm long were made from melted sugar, reminiscent of an elongated necklace (balls 3 mm in size, interconnected by a cylindrical rod so that the axis of the rod intersects the centers of the balls, the distance between the centers of the balls is 8 mm). In the matrix, the granules were set parallel to their axis so that the minimum distance between them was 1 mm. The flowing mass was obtained from an epoxy resin with a hardener, which filled the pores in the matrix of melted sugar. To harden the fluid mass was dried at room temperature for a day. To remove the matrix from the processed sugar, the sample was placed in water in which the sugar was dissolved. Sugar was separated by evaporation and reused. After curing the polymer, the sample had highly permeable pores with a spherical pore size of 3 mm, open porosity of 80%, and compressive strength of 0.03 MPa.
Пример 10. Для получения матрицы использовали сферические гранулы из NH4NO3 размером 4 мм. Текучую массу получали из раствора полиметилметакририлата (60 об.%) в метилметакрилате. Условия подготовки матрицы, ее заполнения текучей массой, упрочнения текучей массы, удаления матрицы (растворения NH4NO3) и его повторного использования аналогичны условиям, описанным в примере 6. После полимеризации образец имел высокопроницаемые поры размером около 4 мм, открытая пористость - 91%, прочность на сжатие составляла 0,02 МПа.Example 10. To obtain the matrix used spherical granules of NH 4 NO 3 size 4 mm The fluid mass was obtained from a solution of polymethyl methacrylate (60 vol.%) In methyl methacrylate. The conditions for preparing the matrix, filling it with a fluid mass, hardening the fluid mass, removing the matrix (dissolving NH 4 NO 3 ) and reusing it are similar to the conditions described in Example 6. After polymerization, the sample had highly permeable pores about 4 mm in size, open porosity - 91% , the compressive strength was 0.02 MPa.
Пример 11. Для получения матрицы использовали сферические гранулы из камфена размером 1,4 мм. Матрицу готовили в соответствии с примером 1. Текучая масса была изготовлена из 10% водного раствора поливинилового спирта. Текучей массой при температуре 20°С заполняли поры в матрице из камфена. Текучую массу упрочняли при температуре -18°С в течение 3 ч. Затем образец нагревали до 55°С в потоке воздуха. Камфен плавился (температура плавления 52,5°С), частично возгонялся, и его собирали для повторного использования. Далее заготовку дважды помещали в раствор метилцеллюлозой (1,5 мас.%) и сушили для создания непроницаемой пленки на поверхности стенок пор. Образец имел высокопроницаемые поры размером 1,4 мм, открытая пористость - 92%.Example 11. To obtain the matrix used spherical granules from camphene 1.4 mm in size. The matrix was prepared in accordance with example 1. The fluid mass was made from a 10% aqueous solution of polyvinyl alcohol. The pores in the camphene matrix were filled with a fluid mass at a temperature of 20 ° C. The fluid mass was hardened at a temperature of −18 ° C. for 3 hours. Then, the sample was heated to 55 ° C. in a stream of air. Camphene melted (melting point 52.5 ° C), partially sublimated, and was collected for reuse. Next, the preform was placed twice in a solution with methyl cellulose (1.5 wt.%) And dried to create an impermeable film on the surface of the pore walls. The sample had highly permeable pores 1.4 mm in size, open porosity - 92%.
Пример 12. Для получения матрицы использовали сферические гранулы из хлорида натрия размером 3 мм. Матрицу готовили в соответствии с примером 1. Текучая масса состояла из расплава полиэтилена. Текучей массой методом литья под давлением заполняли поры в матрице из хлорида натрия. Текучую массу упрочняли при температуре 25°С в течение 3 ч. Затем образец помещали в воду и при 25°С растворяли матрицу. Хлорид натрия собирали упариванием раствора и использовали повторно. Образец имел высокопроницаемые поры размером 1,2 мм (за счет усадки при обжиге), прочность на сжатие составила 0,04 МПа.Example 12. To obtain the matrix used spherical granules of sodium chloride with a size of 3 mm The matrix was prepared in accordance with example 1. The fluid mass consisted of a melt of polyethylene. The pore in the sodium chloride matrix was filled with a fluid mass by injection molding. The fluid mass was hardened at a temperature of 25 ° C for 3 hours. Then, the sample was placed in water and the matrix was dissolved at 25 ° C. Sodium chloride was collected by evaporation of the solution and reused. The sample had highly permeable pores of 1.2 mm in size (due to shrinkage during firing), the compressive strength was 0.04 MPa.
Пример 13. Для получения матрицы использовали цилиндрические гранулы диаметром 2,1 мм и длиной 30 мм из Аl(NО3)3·6Н2O. В матрице цилиндры устанавливали параллельно их оси так, что минимальное расстояние между ними составляло 1 мм. Из эпоксидной смолы ЭД-22 (олигомерные продукты на основе эпихлоргидрина и дифенилолпропана) с отвердителем Л-20 (продукт взаимодействия полимеризованных жирных кислот растительных масел с полиэтиленполиаминами) получали текучую массу. Этой массой заполняли пустоты (поры) в матрице из Аl(NО3)3·6Н2O. Для упрочнения текучей массы из эпоксидной смолы заготовку выдерживали при комнатной температуре в течение суток. После упрочнения массы заполненную ею матрицу из Аl(NO3)3·6Н2O помещали в воду, нагревали до 30°С и растворяли Аl(NО3)3·6Н2O. Раствор упаривали для выделения Аl(NО3)3·6Н2O, который собирали и использовали повторно. Образец имел высокопроницаемые сквозные цилиндрические поры размером 2,0 мм.Example 13. To obtain the matrix used cylindrical granules with a diameter of 2.1 mm and a length of 30 mm from Al (NO 3 ) 3 · 6H 2 O. In the matrix, the cylinders were mounted parallel to their axis so that the minimum distance between them was 1 mm. From the epoxy resin ED-22 (oligomeric products based on epichlorohydrin and diphenylol propane) with hardener L-20 (the product of the interaction of polymerized fatty acids of vegetable oils with polyethylene polyamines), a fluid mass was obtained. This mass filled the voids (pores) in the matrix of Al (NO 3 ) 3 · 6H 2 O. To strengthen the fluid mass from the epoxy resin, the workpiece was kept at room temperature for one day. After hardening the mass, the matrix filled by it from Al (NO 3 ) 3 · 6H 2 O was placed in water, heated to 30 ° С and Al (NO 3 ) 3 · 6Н 2 O was dissolved. The solution was evaporated to isolate Al (NO 3 ) 3 · 6H 2 O, which was collected and reused. The sample had highly permeable through cylindrical pores of 2.0 mm in size.
Пример 14. Для получения матрицы использовали сферические гранулы из парафина размером 1,6 мм. Из карбамидоформальдегидной смолы марки КФ120-65(Ф) (смесь олигомерных продуктов совместной поликонденсации карбамида с формальдегидом в водной среде) готовили текучую массу. Изготовление матрицы проводили аналогично примеру 1. В смолу добавляли отвердитель (5% раствор NH4Cl) и этой массой заполняли поры в матрице из парафина. Для упрочнения текучей массы к образцу присоединяли электроды из медной фольги и с помощью автотрансформатора подавали переменный ток напряжением 40 В. Температура заготовки составляла около 40°С. Материал текучей массы упрочняется за 1,5 ч. После упрочнения массы заполненную ею матрицу из парафина помещали в воду, нагревали до 80°С, парафин вытапливался из пор и всплывал на поверхность воды. После охлаждения парафин собирали и использовали повторно. Образец имел высокопроницаемые поры размером немного менее 1,6 мм, открытая пористость - 92%, прочность на сжатие составляла 0,02 МПа.Example 14. To obtain the matrix used spherical granules of paraffin with a size of 1.6 mm From the urea-formaldehyde resin brand KF120-65 (F) (a mixture of oligomeric products of the joint polycondensation of urea with formaldehyde in an aqueous medium), a fluid mass was prepared. The matrix was prepared analogously to Example 1. A hardener (5% solution of NH 4 Cl) was added to the resin, and the pores in the paraffin matrix were filled with this mass. To harden the fluid mass, copper foil electrodes were attached to the sample and an alternating current of 40 V was applied using an autotransformer. The temperature of the workpiece was about 40 ° C. The fluid mass material hardens in 1.5 hours. After hardening the mass, the paraffin matrix filled with it was placed in water, heated to 80 ° C, paraffin was heated from the pores and floated to the surface of the water. After cooling, paraffin was collected and reused. The sample had highly permeable pores with a size of slightly less than 1.6 mm, open porosity of 92%, and compressive strength of 0.02 MPa.
Пример 15. Для получения матрицы сферические гранулы размером 2,2 мм из льда в охлаждаемом боксе засыпали в форму, вибрировали для реализации плотнейшей упаковки и подпрессовывали для создания контактов (перешейков) между гранулами. Из водного раствора поливинилового спирта (10 мас.%) получали текучую массу, которую охлаждали до 4°С. Охлажденной текучей массой заполняли поры в матрице из льда. Для упрочнения поливинилового спирта порошковую массу замораживали при температуре - 18°С в течение двух суток. После упрочнения массы образец извлекали из морозильника, помещали в засыпку из порошка химического стекла и нагревали до 15°С. После удаления воды заготовку сушили при 70°С. Образец имел высокопроницаемые поры размером около 1,9 мм (за счет усадки при сушке), открытая пористость - 92%.Example 15. To obtain a matrix, spherical granules of 2.2 mm in size from ice in a refrigerated box were poured into a mold, vibrated to realize the densest packaging and pressed to create contacts (isthmuses) between the granules. From an aqueous solution of polyvinyl alcohol (10 wt.%) Received a fluid mass, which was cooled to 4 ° C. A cooled fluid mass filled the pores in an ice matrix. To harden polyvinyl alcohol, the powder mass was frozen at a temperature of -18 ° C for two days. After hardening the mass, the sample was removed from the freezer, placed in a backfill from chemical glass powder and heated to 15 ° C. After removing water, the preform was dried at 70 ° C. The sample had highly permeable pores about 1.9 mm in size (due to shrinkage during drying), open porosity - 92%.
Пример 16. Для получения матрицы использовали сферические гранулы размером 2,5 мм из льда. Матрицу готовили аналогично примеру 13. Текучей массой из эпоксидной композиции на основе компаунда К-П5 и отвердителя (комплексы трехфтористого бора и полиоксипропилендиола) с температурой 3°С, заполняли поры в матрице из льда. Для упрочнения текучей массы ее выдерживали в течение 3 суток при -1°С. После упрочнения массы образец извлекали из холодильника, помещали в засыпку из порошка корунда и нагревали до 15°С. После удаления воды заготовку сушили при 40°С. Образец имел высокопроницаемые поры размером около 2,2 мм, открытая пористость - 90%.Example 16. To obtain the matrix used spherical granules with a size of 2.5 mm from ice. The matrix was prepared analogously to example 13. The fluid mass of the epoxy composition based on the compound K-P5 and hardener (complexes of boron trifluoride and polyoxypropylenediol) with a temperature of 3 ° C, filled the pores in the matrix of ice. To harden the fluid mass, it was kept for 3 days at -1 ° C. After hardening the mass, the sample was removed from the refrigerator, placed in a bed of corundum powder and heated to 15 ° C. After removing water, the preform was dried at 40 ° C. The sample had highly permeable pores of about 2.2 mm in size, and open porosity of 90%.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008140650/02A RU2377335C1 (en) | 2008-10-14 | 2008-10-14 | Method to produce high-porosity polymer material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008140650/02A RU2377335C1 (en) | 2008-10-14 | 2008-10-14 | Method to produce high-porosity polymer material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2377335C1 true RU2377335C1 (en) | 2009-12-27 |
Family
ID=41643013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008140650/02A RU2377335C1 (en) | 2008-10-14 | 2008-10-14 | Method to produce high-porosity polymer material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2377335C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2604844C2 (en) * | 2015-02-24 | 2016-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Method for producing polymer open-porous material |
| RU2773195C2 (en) * | 2020-11-17 | 2022-05-31 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) | Method for producing an open-cell polymer material |
-
2008
- 2008-10-14 RU RU2008140650/02A patent/RU2377335C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2604844C2 (en) * | 2015-02-24 | 2016-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Method for producing polymer open-porous material |
| RU2773195C2 (en) * | 2020-11-17 | 2022-05-31 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) | Method for producing an open-cell polymer material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tallon et al. | Recent trends in shape forming from colloidal processing: A review | |
| US6833012B2 (en) | Petroleum pitch-based carbon foam | |
| JP4409834B2 (en) | Method for producing carbon foam induced by process vacuum | |
| US4341725A (en) | Molding refractory and metal shapes by slip-casting | |
| CN109320246B (en) | High-temperature oxidation-resistant graphite ceramic composite material and preparation method thereof | |
| DE102008000100B4 (en) | A process for producing a lightweight green body, then manufactured lightweight green body and method for producing a lightweight molded article | |
| WO1991017875A1 (en) | Hydraulically bonded cement compositions and their methods of manufacture and use | |
| KR100845993B1 (en) | Bicontinuous composites | |
| CN104609867A (en) | Densifying method for selective laser sintered ceramic parts | |
| EP1697273B1 (en) | Production of aerogels containing fillers | |
| CN109095930A (en) | A kind of boron nitride foam material and preparation method thereof | |
| JPS6354237A (en) | Porous ptfe | |
| RU2377335C1 (en) | Method to produce high-porosity polymer material | |
| RU2353474C2 (en) | Method of high-porous material receiving | |
| JPS5964511A (en) | Preparation of porous carbon | |
| JP2009113477A (en) | Ceramic molded product and manufacturing method thereof | |
| DE10324828B4 (en) | Process for the production of ceramic or powder-metallurgical shaped bodies | |
| Nor et al. | The effect of polymeric template density and solid loading on the properties of ceramic foam | |
| Huh et al. | Fabrication of hierarchically porous silicon carbonitride monolith using branched polysilazane and freeze casting method without crosslinking step: Effect of polymer additive to aligned macropore structure | |
| JP2008254427A (en) | Manufacturing method of component by pim or micro pim | |
| KR20050117613A (en) | The manufacturing method of ceramic body having good adiabatic capacity | |
| RU2408741C2 (en) | Procedure for production of high porous material | |
| RU2414329C1 (en) | Method of producing sintered porous tungsten-based articles | |
| RU2348487C2 (en) | Method for production of highly porous cellular structure from ceramics | |
| Vijayan et al. | Fabrication of large alumina foams by pyrolysis of thermo-foamed alumina–sucrose |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121015 |