Istotą wynalazku jest kompozyt polimerowo-mineralny składający się z termoplastycznych tworzyw poliolefinowych i włóknistego napełniacza mineralnego.

Charakterystyka kompozytu polimerowo-mineralnego

Istotą wynalazku jest kompozyt polimerowo-mineralny składający się z termoplastycznych tworzyw poliolefinowych i włóknistego napełniacza mineralnego, w którym zgodnie z wynalazkiem włóknisty napełniacz stanowi krzemionka włóknista zawierająca nie mniej niż 99% krzemionki oraz ma co najmniej 90% włókien o długości powyżej 0,5 mm i nie mniej niż 50% włókien o długości powyżej 1 mm, mająca powierzchnię właściwą nie mniejszą niż 90 m2 /g, gęstość objętościową 1,9+/-0,1 g/cm3 oraz stabilność termiczną nie mniejszą niż 900°C, otrzymana w procesie, w którym azbest chryzotylowy i/lub produkt zawierający azbest chryzotylowy zalewa się kwasem mineralnym, korzystnie takim jak kwas siarkowy (VI), kwas azotowy (V), kwas fosforowy (V), kwas solny korzystnie, kwas siarkowy lub kwas fosforowy, o stężeniu 10 do 40%, korzystnie 20 do 25%, w takiej ilości, aby stosunek stechiometryczny kwasu do magnezu zawartego w azbeście wynosił 2:1 do 10:1, korzystnie 5:1, następnie mieszając co kilka godzin, mieszaninę pozostawia się na 48 do 240 godzin, korzystnie 72 do 120 godzin, w temperaturze 15 do 50°C, korzystnie 25 do 40°C, po czym mieszaninę poreakcyjną przesącza się w znany sposób, korzystnie przez przesączenie zawartości reaktora przez sączek szerokoporowaty, następnie wyodrębnione włókna krzemionkowe przemywa się wodą destylowaną i poddaje się obróbce mieszając je w nadmiarze wody amoniakalnej przez co najmniej dwie godziny, po czym mieszaninę ponownie przesącza się, przemywa wodą destylowaną i suszy.

Istotą wynalazku jest także sposób otrzymywania kompozytu polimerowo-mineralnego składającego się z termoplastycznego tworzywa poliolefinowego i włóknistego napełniacza mineralnego w znanym procesie uplastyczniania, ugniatania i prasowania, w którym jako włóknisty napełniacz mineralny stosuje się w ilości 5–50% wsadu krzemionkę włóknistą otrzymaną w procesie, w którym azbest chryzotylowy i/lub produkt zawierający azbest chryzotylowy zalewa się kwasem mineralnym, korzystnie takim jak kwas siarkowy (VI), kwas azotowy (V), kwas fosforowy (V), kwas solny korzystnie, kwas siarkowy lub kwas fosforowy, o stężeniu 10 do 40%, korzystnie 20 do 25%, w takiej ilości, aby stosunek stechiometryczny kwasu do magnezu zawartego w azbeście wynosił 2:1 do 10:1, korzystnie 5:1, następnie mieszając co kilka godzin, mieszaninę pozostawia się na 48 do 240 godzin, korzystnie 72 do 120 godzin, w temperaturze 15 do 50°C, korzystnie 25 do 40°C, po czym mieszaninę poreakcyjną przesącza się w znany sposób, korzystnie przez przesączenie zawartości reaktora przez sączek szerokoporowaty, następnie wyodrębnione włókna krzemionkowe przemywa się wodą destylowaną i poddaje się obróbce mieszając je w nadmiarze wody amoniakalnej przez co najmniej dwie godziny, po czym mieszaninę ponownie przesącza się, przemywa wodą destylowaną i suszy.

Zalety kompozytu

Bardzo czyste włókna krzemionkowe, o bardzo dobrych właściwościach, można otrzymać poprzez całkowitą ekstrakcję magnezu ze struktury azbestu chryzotylowego, za pomocą rozcieńczonych kwasów, w łagodnych warunkach, a następnie obróbkę nadmiarem wody amoniakalnej. W wyniku obróbki wodą amoniakalną, długie, proste i o gładkiej powierzchni włókna pojawiające się po ekstrakcji magnezu kwasem siarkowym, ulegają dalszemu rozwłóknieniu tworząc „pierzastą”, „frędzlowatą” strukturę, następuje także bardzo istotne zwiększenie powierzchni, przy niewielkiej zmianie gęstości objętościowej w stosunku do włókien traktowanych samym kwasem.

Kompozyty według wynalazku otrzymane z wykorzystaniem tych włókien charakteryzują się większą stabilnością termiczną, szczególnie przy wyższych napełnieniach, w porównaniu z kompozytami z bezpostaciową krzemionką strącaną jako napełniaczem. Krzemionka włóknista zastosowana w wynalazku, w porównaniu z wyjściowym azbestem, charakteryzuje się dużą powierzchnią właściwą, większą stabilnością termiczną, mniejszym ciężarem nasypowym i gęstością objętościową.

W porównaniu z krzemionką bezpostaciową (strącaną) często stosowaną jako napełniacz polimerów termoplastycznych, posiada znacznie lepsze właściwości przerobowe, gdyż nie jest substancją pylistą w takim stopniu jak strącana krzemionka bezpostaciowa (np. Arsil), co między innymi, umożliwia łatwiejsze wprowadzenie większych ilości napełniacza do osnowy polimerowej, relatywnie szybką i skuteczną homogenizację uplastycznionego tworzywa i nie wymaga dodatkowych substancji ułatwiających płynięcie.

Otrzymane kompozyty z tworzywami termoplastycznymi, szczególnie przy zawartościach napełniacza powyżej 20–40% są wyraźnie stabilniejsze termicznie niż kompozyty z udziałem krzemionki bezpostaciowej czy nawet krzemionki włóknistej jedynie po obróbce kwasem. Także analogiczne parametry fizykomechaniczne kompozytów z dużym udziałem napełniacza są korzystniejsze niż w przypadku kompozytów z udziałem krzemionki bezpostaciowej czy nawet krzemionki włóknistej ale jedynie po obróbce kwasem.

Zastosowanie kompozytów polimerowo-mineralnych

Zastosowanie napełniaczy mineralnych, zarówno w postaci włókien, jak i proszków do napełniania polimerów termoplastycznych oraz żywic chemoutwardzalnych jest powszechnie znane i stosowane obecnie na masową skalę.

Kontakt z Brokerem Technologii
Regionalne Centrum Innowacyjności Centrum Transferu Technologii, Uniwersytet Technologiczno - Przyrodniczy im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich w Bydgoszczy

Dorota Flizikowska

tel. +48 52 340 85 83, +48 662 149 036

e-mail: dorota.flizikowska@utp.edu.pl