187401. lajstromszámú szabadalom • Eljárás javított tulajdonságú, erőművi pernyét tartalmazó poliészter alapú anyagok kompozíció előállítására
1 187 401 2 A találmány tárgya eljárás poliésztergyanta alapú kompozíciók előállítására erőmüvi pernye alkalmazásával. Ismeretes, hogy telítetlen poliészterek kikeméiivédésé - azaz a kémiai úton iniciált gyökképződés hatására lejátszódó kopolimerizációs térhálósodási reakciója önmagában soha sem teljes, a maradék telítetlen kémiai kötések miatta kikeményített poliészterek tulajdonságai sem mechanikai, sem vegyszerállósági szempontból nem érik el a kémiai szerkezetből adódó lehetőségek maximumát. A maradék telítetlen kémiai kötésekből fakadó hátrányok csökkentése érdekében pl. környezeti hőmérsékleten történő poliésztergyanta feldolgozás során úgynevezett utóhőkezelést szoktak alkalmazni. Hőkezeléskor ugyanis a térhálósodási reakció - bizonyos mértékig még folytatódik. [A Magyar Tudományos Akadémia Kémiai Tudományok Osztályának Közleményei ///4., 445(1959)]. Az utókezelés szükségessége rontja a poliészter feldolgozási technológiák gazdaságosságát. A helyzet még rosszabb a poliészlergyanta alapú kompozitok esetében, mert az alkalmazott adalékanyagok - saját hökapacitásuk folytán - csökkentik a térhálósodási folyamat exoterm jellegét. Ezáltal a folyamat önfenntartó, autokatalitikus jellegének esélyei romlanak. Mindmostanáig nem volt ismeretes olyan eljárás, amelynek alkalmazásával a poliészter kompozitok utótérhálósodását és ezáltal tulajdonságainak javítását hőkezelés nélkül biztosítani lehetett volna. Az 1970-es években jelentek meg az első közlemények és szabadalmak erőművi szénpernyéknek műanyag kompozíciókban való alkalmazásáról. Az erőművi szénpernye ipari hulladék, és ezért ára igen alacsony. Felhasználása műanyag kompozíciókban kézenfekvő gazdasági előnyt jelent a hasonló funkciót betöltő mészkőliszttel, dolimitliszttel, krétával, talkummal stb.-vel szemben. (Plastics Engineering, 1978., //„ 29-31,. Ashby, J. B. és Carroll, J.: Austrilian Cenospheres 5 th International Ash Utilization Symposium. 1979. II. 25-27, Atlanta.) Az erőmüvi pernyék műanyag kompozíciókban való hasznosításának merőben más csoportját képezik azok az eljárások, amelyek során a pernye bizonyos frakcióit adagolják a műanyagokhoz valamilyen különleges tulajdonság kialakítása céljából. Ebben a tárgykörben jelenleg kétségtelenül az erőmüvi pernyék mikrogömb frakciójáé (az angol nyelvű szakirodalomban: cenosphere, hollowsphere, microbatloon) az alkalmazási elsőbbség. Az erőművi pernye mikrogömb frakciójának kedvező hatása műanyag kompozitokban a hő- és hangszigetelési tulajdonságok javulásában, illetve a sűrűség csökkenésében nyilvánul meg. Szívesen alkalmazzák ezt a frakciót továbbá az úgynevezett hab a habban konstrukciókban, amikor a mikrogömböt műanyag habbal társítják (Pedlow, J. W.: Cenospheres, 3rd International Ash Utilization Symposium, 1973. III. 13-14. Pittsburgh,. Okuno K., Woodhams R. T.: Journal of Cellular Plastics, Sepicmber-October, 1974,. 3 917 547 sz. USA-beli szabadalmi leírás,. 80 150 362 sz., 80 142 031 sz., 79 120 674 sz. és 79 156 025 sz. japán közrebocsátási iratok). Az ismert eljárások közös jellemzője, ~> hogy a műanyag kompozíciók említeti kedvező tulajdonságait a mikrogömb frakciónak különböző műanyagokba való egyszerű bekeverése útján alakítják ki. Az ismert eljárások szerint előállított műanyag kompozíciókban az erőművi pernye kémiailag közömbösen viselkedik (lásd: 3 830 776 sz. USA-beli szabadalmi leírás) és ezért a tulajdonságokban bekövetkező változás a fizikai jellemzők additivitásából fakad. A találmány alapja az a felismerés, hogy erőmüvi szénpernyét vízzel együtt áramoltatva, majd megszárítva és legalább 3 tömeg% mennyiségben poliésztergyantához keverve, a kopolimerizációs térhálósodási reakció szempontjából kémiailag aktiv töltőanyaghoz jutunk. A fentiek alapján a találmány eljárás poliésztergyanta alapú kompozíciók előállítására a telítetlen poliésztergyanta és a térhálósító vinilmonomer tömegére vonatkoztatott 0,5-5 tömeg% szerves pervegyület polimerizációs iniciátor, adott esetben 0,05-5 tömeg% szerves fémsó vagy tercier amin polimerizációs aktivátor, adott esetben diszperz és/ vagy szálas vázanyagok és erőmüvi szénpernye felhasználásával. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy az erőművi szénpernyét előzőleg vízzel együtt áramoltatjuk oly módon, hogy az áramlás viszonyaira jellemző Reynold-szám R > 3000 érték legyen, majd az áramlást megszüntetve csillapított körülmények között ülepedni hagyjuk, a szénpernyét megszárítjuk, és az ily módon előkezelt max. 30 mikron átlagos részecskeméretű szénpernyét 3-300 tömeg% mennyiségben keverjük a kompozícióhoz a telítetlen poliésztergyanta és a térhálósító'vinilmonomer tömegére vonatkoztatva. A tapasztalt jelenség, nevezetesen az egyes erőművi pernyék kémiai aktivitása kopolimerizációs térhálósodási reakcióban és ezzel összefüggésben az utókeményedési folyamat, magyarázható lenne az egyes pernye-fajták mérsékelt radioaktivitásával, de a vizes előkezelés szerepe, a felületi aktivitás változásán és a diszperzitásfok növekedésén túl csak emperikusan tisztázott. Az erőmüvi pernye - előzőekben említett - kémiai aktivizálásának igazolására ismertetjük a következő kísérlet-sorozatot. I 100,0 sr. Polikon P-210 sztirolt tartalmazó telítetlen poliésztergyanta (gyártó: Nitrokémia Ipartelepek, Fűzfőgyártelep) 1.5 sr. Finox C-50 L (ciklohenanon-hidroperoxid 50%-os oldata, gyártó: Finomvegyszer Szövetkezet, Budapest) 1.5 sr. kobaltnaftenát oldat (5%-os) 50,0 sr. kvarcliszt * II. A kompozíció szobahőmérsékleten keményítve. II. Ugyanaz mint I., de a kompozíció szobahőmérsékletű keményedése után 80 °C-on, 6 órán át utóhőkezelést alkalmazva. 5 10 15 20 25 3C 35 40 45 50 55 60 65
