Патент на изобретение №2208022

(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БОРОСОДЕРЖАЩЕЙ КОМПОЗИЦИИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области переработки высоконаполненных боросодержащих материалов на основе поликристаллического бора и полипропилена, предназначенных для использования в качестве конструкционных материалов в атомных энергетических установках. Способ включает операцию смешения поликристаллического бора с порошковым полипропиленом. После смешения композиции продавливают под давлением через литьевое отверстие диаметром 1216 мм в форме, нагретой до 190210^oС. После чего смесь охлаждают и измельчают до порошкового состояния. Из приготовленной смеси прессуют детали. Предложенный способ позволяет получать композиции с улучшенными технологическими свойствами, позволяющими прессовать тонкостенные полусферические детали с толщиной стенок до 2 мм без дефектов. 1 табл.

Изобретение относится к области переработки высоконаполненных боросодержащих материалов на основе поликристаллического бора и полипропилена, которые применяются в качестве конструкционных материалов в атомных энергетических установках.

Известны способы приготовления смесей на основе полимерной матрицы, включающие перемешивания твердых сыпучих (порошкообразных) материалов: пневматический, гравитационный, механический, заключающиеся в перемешивании порошкообразных материалов в течение определенного времени в аппаратах различной конструкции воздухом или газом, использованием сил тяжести, а также различных перемешивающих устройств (“Оборудование для переработки пластмасс”. Справочное пособие по расчету и конструированию, под редакцией В.К. Завгороднего, М., Машиностроение, 1976 г., стр.62).

Указанные способы приготовления смесей в течение определенного времени, называемые либо простым смешением, либо диспергирующим смешением, позволяют в конечном итоге обеспечить гомогенность смесей без изменения структуры смешиваемых частиц (Д.М. Мак-Келви “Переработка полимеров”, изд-во “Химия”, 1965 г., стр.324).

Недостатком указанных способов является невозможность изменения структуры твердых частиц в процессе перемешивания с целью улучшения реологических (текучих) свойств смеси и улучшения качества поверхности прессуемых изделий.

Наиболее близким по существу является способ приготовления боросодержащей композиции состава, мас.%:
Бор поликристаллический – 7580
Полипропилен порошковый – 2025
заключающийся в смешении поликристаллического бора с порошковым полипропиленом в барабанном смесителе в течение 3-4 часов.

Из приготовленной композиции прессуют детали по установленной технологии.(Инструкция приготовления смеси, инв. 42563, комбинат “Электрохимприбор”, г. Лесной Свердловской обл., стр. 9).

Указанный способ взят в качестве прототипа.

Недостатком указанного способа является невозможность отпрессовать тонкостенную полусферическую деталь толщиной стенки до 2 мм.

Частицы поликристаллического бора представляют собой частицы высокой твердости с острыми краями (Самсонов Г. В. и др. “Бор, его соединения и сплавы”, Киев, АН УССР, 1968 г.).

Высокая степень наполнения композиции таким наполнителем снижает реологические (текучие) свойства композиции. Особенно это проявляется при изготовлении тонкостенных деталей. На поверхности таких отпрессованных деталей имеются недопрессовки, расслоения, раковины.

Задачей изобретения является разработка способа приготовления высоконаполненной боросодержащей композиции, которая бы позволила изготавливать тонкостенные полусферические детали толщиной стенки до 2 мм без дефектов.

Поставленная задача решается за счет того, что поликристаллический бор смешивают в барабанном смесителе с порошковым полипропиленом, смесь загружают в форму, нагретую до температуры плавления порошкового полипропилена с последующим фильерованием под давлением через литьевое отверстие 1216 мм.

В процессе фильерования смеси через литьевое отверстие 1216 мм под давлением 100 МПа частицы поликристаллического бора контактируют друг с другом, что способствует их скруглению и улучшению, в конечном счете текучести композиции. Подготовленную композицию охлаждают, дробят до порошкового состояния и загружают в прессформу. Детали прессуют по установленному техпроцессу.

Примеры 1-14. Для изготовления композиции по предлагаемому способу используется поликристаллический бор ТУ 113-12-11.098-88 и порошковый полипропилен по ТУ6-05-4411-02-81, которые смешивают в барабанном смесителе в течение 3-4 часов, смесь загружают в форму имеющее отверстие на выходе.

Форму нагревают до температуры 190210^oС и проводят фильерование при удельном давлении 90100 МПа.

Фильерированную смесь охлаждают и дробят до порошкового состояния. Из приготовленной смеси прессуют детали по установленной технологии.

Примеры 15-16 согласно прототипу. Результаты характеристик изготовления композиции и деталей сведены в таблицу.

Как видно из таблицы, заявляемому способу соответствует способ приготовления композиции, который заключается в смешении поликристаллического бора и полипропилена с последующим фильерованием смеси через литниковое отверстие 1216. При фильерировании через отверстие диаметром менее 12 мм смесь не обладает достаточной текучестью, при диаметре более 16 мм наблюдается появление дефектов на поверхности детали.

Разработанный способ приготовления композиции по предполагаемому изобретению позволяет изготавливать детали, отвечающие требованиям конструкторской документации, а также существенно сократить брак.

Формула изобретения

Способ приготовления высоконаполненной боросодержащей композиции на основе бора поликристаллического и полимерной матрицы, включающий операцию смешения поликристаллического бора с порошковым полипропиленом, отличающийся тем, что после смешения осуществляют фильерование композиции через литьевое отверстие диаметром 1216 мм в форме, нагретой до 190210^oС, с последующим охлаждением и измельчением до порошкового состояния.

РИСУНКИ