Электропроводящие металлонаполненные полимерные композиции для 3d-печати

Изобретение может применяться для производства 3D-печатных электропроводящих материалов, таких как механосенсоры, приборы емкостного обнаружения, автоматизированные динамичные механизмы. Полимерная композиция содержит в качестве полимерной основы сополимер акрилонитрила бутадиен стирола (АБС) в количестве от 50 до 80 мас.%; в качестве токопроводящего металлического наполнителя: припой марки ПОС-63, свинец, медь и алюминий. Техническим результатом изобретения является увеличение электропроводности и показателя текучести расплава для полимерных композиционных материалов, предназначенных для 3D-печати. 1 табл.

 

Изобретение относится к области получения электропроводящих полимерных композиций, используемых для изготовления токопроводящих материалов, предназначенных для 3D-печати.

Изобретение может применяться для производства 3D-печатных электропроводящих материалов, таких как механосенсоры, приборы емкостного обнаружения, автоматизированные динамичные механизмы.

Известны электропроводящие полимерные композиции на основе меди и термопластов или эпоксидных смол, применяемые для изготовления электронных объектов [Conductive polymer composites. Patent US 20080272344 A1, №12/077812].

Недостатком указанной полимерной композиции является низкая электропроводность и текучесть вследствие использования наполненного полимера.

Известны электропроводящие композиции [Абдуллин М.И., Басыров А.А., Николаев А.В. Металлополимерные композиции для 3D-печати // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. 2015. №11(18)] на основе поливинилацетата марки М10 и металлического наполнителя (свинец марки ПС, никель марки А-2, медь марки ПМУ, алюминий марки ПАД-4), следующего состава, мас.%:

1. Поливинилацетат марки M10 - свинец марки ПС со степенью наполнения 0-50%.

2. Поливинилацетат марки М10 - никель марки А-2 со степенью наполнения 0-70%.

3. Поливинилацетат марки М10 - медь марки ПМУ со степенью наполнения 0-70%.

4. Поливинилацетат марки М10 - алюминий марки ПАД-4 со степенью наполнения 0-70%.

Недостатком данных электропроводящих композиций является низкая электропроводность (менее 1⋅10-4 (Ом×мм2/см)-1), что не позволяет осуществлять изготовление на их основе токопроводящих трехмерных объектов методом 3D-печати.

Наиболее близкой к предлагаемой электропроводящей композиции является электропроводящая металонаполненная полимерная композиция для 3D-печати [CN 105001586 А, опубл. 28.10.2015], состоящая из полимерной основы токопроводящего наполнителя, в качестве полимерной основы используется сополимер акрилонитрила бутадиен стирола, а в качестве токопроводящего наполнителя - металлический наполнитель, при следующем соотношении, мас.%:

АБС - 15-30

металлический наполнитель - 20-50.

Недостатком наиболее близкого аналога является низкое содержание электропроводящего наполнителя, которое не обеспечивает равномерное электрическое сопротивление по всему объему полимерной композиции. Вследствие этого заложенные показатели электрического сопротивления характеризуются значительно большим разбросом заданных электропроводящих свойств как в одном образце, так и в серии образцов.

Техническим результатом изобретения является получение полимерных композиций с повышенной электропроводностью и технологичностью, предназначенных для 3D-печати.

Указанный технический результат достигается тем, что в качестве полимерной основы электропроводящей композиции используется сополимер акрилонитрил бутадиен стирола (АБС), в качестве токопроводящего наполнителя используется металлический наполнитель. Электропроводящая металлонаполненная полимерная композиция для 3D-печати содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

АБС - 50-80

металлический наполнитель - 20-50.

В качестве металлического наполнителя может использоваться припой марки ПОС-63, свинец, медь, алюминий.

Использование в составе электропроводящей композиции АБС позволяет существенно увеличить электропроводность и показатель текучести расплава электропроводящих полимерных композиций по сравнению с прототипом.

Электропроводящую полимерную композицию получают следующим образом.

В реактор загружают 20-50 мас.% металлического наполнителя, 50-80 мас.% АБС. Компоненты смешивают в металлическом смесителе, снабженном механической мешалкой, в течение 12 мин при скорости перемешивания 440 мин-1.

Порошкообразную получаемую композицию загружают в лабораторный одношнековый экструдер (D/L=15 см, глубиной витка 16,5 мм, ширина гребня 20 мм) и получают экструдат при температуре материального цилиндра 150°С и скорости вращения шнека 30 мин-1.

Измерение удельной электропроводности приготовленных таким образом полимерных композиций проводят на цилиндрических образцах длиной около 20 мм и диаметром 4 мм контактным способом. Измерение показателя текучести расплава полимерных композиций проводят на экструзионном пластографе ИИРТ-АМ. Значение электропроводности и ПТР полимерных композиций определяют по ГОСТ 11645-73.

Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

В смеситель загружают 80 мас.% АБС, 20 мас.% припоя марки ПОС-63. Композицию смешивают в смесителе в течение 12 мин при скорости перемешивания 440 мин-1. Полученную порошкообразную композицию гранулируют на лабораторном одношнековом экструдере при температуре 150°С. Полученная полимерная композиция не обладает электропроводностью, показатель текучести расплава 3,1 г/10 мин.

Пример 2.

В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 70, припой марки ПОС-63 - 30. Полученная полимерная композиция не обладает электропроводностью, показатель текучести расплава 1,6 г/10 мин.

Пример 3.

В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.% АБС - 60, припой марки ПОС-63 - 40. Электропроводность полимерной композиции составляет 5⋅10-4 (Ом×мм2/см)-1, показатель текучести расплава 0,7 г/10 мин.

Пример 4.

В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 50, припой марки ПОС-63 - 50. Электропроводность полимерной композиции составляет 7⋅10-3 (Ом×мм2/см)-1, расплав полимерной композиции не проявляет текучести.

Пример 5.

В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 80, свинец - 20. Полученная полимерная композиция не обладает электропроводностью, показатель текучести расплава 2,7 г/10 мин.

Пример 6.

В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 70, свинец - 30. Полученная полимерная композиция не обладает электропроводностью, показатель текучести расплава 1,1 г/10 мин.

Пример 7.

В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 60, свинец - 40. Электропроводность полимерной композиции составляет 6⋅10-2 (Ом×мм2/см)-1, показатель текучести расплава 0.2 г/10 мин.

Пример 8.

В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 50, свинец - 50. Электропроводность полимерной композиции составляет 7⋅10-3 (Ом×мм2/см)-1, расплав полимерной композиции не проявляет текучести.

Пример 9.

В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.% АБС - 80, медь - 20. Полученная полимерная композиция не обладает электропроводностью, показатель текучести расплава 3,1 г/10 мин.

Пример 10.

В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 70, медь - 30. Полученная полимерная композиция не обладает электропроводностью, показатель текучести расплава 1,45 г/10 мин.

Пример 11.

В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 60, медь - 40. Электропроводность полимерной композиции составляет 7⋅10-2 (Ом×мм2/см)-1, показатель текучести расплава 0,5 г/10 мин.

Пример 12.

В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 50, медь - 50. Электропроводность полимерной композиции составляет 3,8⋅10-2 (Ом×мм2/см)-1, расплав полимерной композиции не проявляет текучести.

Пример 13.

В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.% АБС - 80, алюминий - 20. Полученная полимерная композиция не обладает электропроводностью, показатель текучести расплава 2,78 г/10 мин.

Пример 14.

В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 70, алюминий - 30. Полученная полимерная композиция не обладает электропроводностью, показатель текучести расплава 1,3 г/10 мин.

Пример 15.

В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 60, алюминий - 40. Электропроводность полимерной композиции составляет 6,7⋅10-2 (Ом×мм2/см)-1, показатель текучести расплава 0,3 г/10 мин.

Пример 16.

В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 50, алюминий - 50. Электропроводность полимерной композиции составляет 1,7⋅10-2 (Ом×мм2/см)-1, расплав полимерной композиции не проявляет текучести.

Таким образом, использование в качестве полимерной основы АБС позволяет получить полимерные композиции с повышенной электропроводностью и технологичностью, предназначенные для изготовления трехмерных объектов методом 3D-печати, который предполагает нанесение электропроводящего полимерного слоя в виде расплава.

Электропроводящая металлонаполненная полимерная композиция для 3D-печати, состоящая из полимерной основы, токопроводящего наполнителя, отличающаяся тем, что в качестве полимерной основы используется сополимер акрилонитрила бутадиен стирола, в качестве токопроводящего наполнителя используется металлический наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

АБС 50-80
металлический наполнитель 20-50,

при этом в качестве металлического наполнителя используются припой марки ПОС-63, свинец, медь и алюминий.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к металлополимерным композициям для изготовления PIM-изделий путем формования и спекания указанных композиций.

Изобретение относится к полимерной химии. Выбирают металлические частицы двух разных размеров.

Изобретение относится к способу производства скручивающегося удлиненного элемента, в частности электрического кабеля, а также самоскручивающегося удлиненного элемента, в частности электрического кабеля, предназначенного специально для питания и передачи сигнала по проводам, канатам и кабелям.
Изобретение относится к способу получения маточной смеси диенового эластомера и диоксида кремния, а также к применению такой маточной смеси в изготовлении композиций на основе диенового каучука, упрочненных неорганическим наполнителем, предназначенных для изготовления шин или полупродуктов для шин, в частности протекторов этих шин.
Изобретение относится к способу получения маточной смеси диенового эластомера и диоксида кремния, а также к применению такой маточной смеси в изготовлении композиций на основе диенового каучука, упрочненных неорганическим наполнителем, предназначенных для изготовления шин или полупродуктов для шин, в частности протекторов этих шин.

Изобретение относится к полимерной композиции конструкционного назначения на основе фторопласта и порошковых наполнителей и может быть использовано при изготовлении уплотнений для фланцевых соединений ёмкостей, содержащих агрессивные вещества, и устройств, работающих в агрессивной среде.

Изобретение относится к прикладной химии, а именно к твердым горючим (ТГ) для прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД) активно-реактивных снарядов (АРС). Твердое горючее содержит органическое горючее-связующее, ультрадисперсный порошок высокоэнергетического металла и карборан и/или фенилкарборан.

Изобретение относится к способу получения композиционного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), обладающего теплопроводящими электроизоляционными свойствами, методом полимеризационного наполнения.

Изобретение относится к пластиковому упаковочному компоненту, изготовленному из полимера, содержащему электромагнитную спектрально обнаруживаемую добавку, смешанную с полимером.

Изобретение относится к области электротехники и может найти широкое применение при создании преобразователей внешнего воздействия физических полей в электрический сигнал.

Изобретение относится к каучуковой композиции, подходящей для использования в качестве элемента покрышек. .

Изобретение относится к способу получения модифицированного (со)полимера на основе сопряженного диена, модифицированному (со)полимеру на основе сопряженного диена и каучуковой композиции.

Изобретение относится к способу получения новых препаратов для медицинских целей, а именно полигидратов комплексов поливинилового спирта (ПВС) и галогенидов магния или кальция.

Изобретение относится к области химии и технологии получения и переработки полимерных композиций, конкретно к полимерным композициям, сохраняющим длительную работоспособность в наиболее агрессивных средах, преимущественно в растворах фтористоводородной (плавиковой) кислоты. Описана полимерная композиция для пропитки при изготовлении стекло-, органо-, углепластиков, включающая эпоксивинилэфирную смолу, перекисный инициатор отверждения и модификатор, в которой в качестве модификатора используют форполимер уретановый, представляющий собой продукт взаимодействия полиокситетраметиленгликоля с 2,4-толуилендиизоцианатом с массовой долей изоцианатных групп в пределах 5,3-6,4% и дополнительно ускоритель отверждения, а также наноматериал металлуглеродного типа в виде 1%-ной суспензии на основе металлсодержащих наноструктур в изометилтетрагидрофталевом ангидриде при следующем содержании компонентов, масс.ч.: эпоксивинилэфирная смола 100, вышеуказанный модификатор 4,5-7,6, перекисный инициатор отверждения 1-5,0, ускоритель отверждения 0,2-3,6, вышеуказанный наноматериал 0,05-0,25. Технический результат: получена композиция с улучшенными теплофизическими и технологическими показателями. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 5 пр.

Изобретение может быть использовано в аэрокосмической промышленности. Отверждаемый композитный материал содержит по меньшей мере один структурный слой армирующих волокон, пропитанных отверждаемой смолистой матрицей, и по меньшей мере одну проводящую композитную частицу, расположенную рядом или вблизи с указанными армирующими волокнами. Указанная проводящая композитная частица содержит проводящий компонент и полимерный компонент. Указанный полимерный компонент содержит один или более термопластичных полимеров. Термопластичные полимеры первоначально находятся в твердой фазе и по существу не растворимы в отверждаемой смолистой матрице до отверждения композитного материала, но способны подвергаться по меньшей мере частичному фазовому переходу в жидкую фазу за счет растворения в смолистой матрице во время цикла отверждения композитного материала. Термопластичные полимеры имеют температуру стеклования (Тст) более 200°С. Изобретение позволяет повысить электрическую проводимость композита в направлении толщины, улучшить ударную прочность и устойчивость к расслоению многослойной композитной структуры. 9 н. и 28 з.п. ф-лы, 6 ил., 7 табл., 6 пр.

Изобретение относится к получению сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), модифицированного наночастицами серебра. Способ включает импрегнирование СВМПЭ органическим раствором наносеребра. Импрегнирование осуществляют путем введения порошкообразного СВМПЭ, предварительно пропитанного этанолом, в раствор соли серебра в этиленгликоле или метилцеллозольве, содержащий аскорбиновую кислоту в эквимолярном по отношению к соли количестве, и полученную суспензию перемешивают в течение 1,5-3 часов при температуре 20-30°С со скоростью 750-1000 об/мин, затем отфильтровывают полученный порошок и промывают его дистиллированной водой. В качестве соли серебра используют метансульфонат серебра, или трифторацетат серебра, или монохлорацетат серебра в количестве, соответствующем заданному содержанию серебра в модифицированном СВМПЭ. Обеспечивается равномерное модифицирование наночастицами серебра. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 5 пр.

Изобретение относится к однослойному пластиковому контейнеру, такому как, например, однослойная пластиковая бутыль. Контейнер содержит матрицу на основе термопластов и по меньшей мере два неорганических наполнителя со светозащитной функцией, диспергированных в матрице. Матрица образована по меньшей мере одним полукристаллическим полимером и одним аморфным полимером. В качестве поликристаллического полимера матрица содержит полиэтилентерефталат (РЕТ), а в качестве аморфного полимера – ударопрочный полистирол (HIPS). Отношение массы РЕТ к массе HIPS составляет от 10 до 50. Неорганические наполнители содержат диоксид титана (TiO2) и алюминий (Al). Отношение массы TiO2 к массе Al составляет от 50 до 150. При этом конечный состав контейнера получается в результате смешивания РЕТ с концентрированной добавкой, содержащей HIPS и неорганические светозащитные наполнители. Обеспечивается высокий уровень защиты от света во всей видимой области спектра у легкого по массе контейнера. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 10 ил., 6 табл., 7 пр.

Изобретение относится к композициям, используемым, например, в процессе изготовления упаковочных материалов и других изделий, и конкретно касается получения композиции суперконцентрата и самого концентрата на основе переходного металла кобальта, уплотненной композиции на основе переходного металла кобальта и к способу получения уплотненных гранул на основе переходного металла кобальта. Композиция суперконцентрата содержит полимерный носитель, например сложный полиэфир, и диспергированный в полимерном носителе кобальт. Уплотненная композиция содержит поглотитель кислорода и указанную композицию суперконцентрата, диспергированную в поглотителе кислорода. Уплотненные гранулы переходного металла кобальта получают экструзией композиции суперконцентрата, обработкой экструдата с обеспечением формы в виде частиц путем измельчения или порошкования. Последующее уплотнение отдельных гранул из гомогенной смеси. Изобретение обеспечивает получаемым изделиям снижение окислительного повреждения при проникновении кислорода. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

Изобретение может применяться для производства 3D-печатных электропроводящих материалов, таких как механосенсоры, приборы емкостного обнаружения, автоматизированные динамичные механизмы. Электропроводящая полимерная композиция в качестве полимерной основы содержит полимер стирол-бутадиен-стирола (СБС) в количестве 10 мас.%, в качестве токопроводящего металлического наполнителя - припой марки ПОС-63 или свинец в количестве 40 мас.%, а в качестве пластификатора - масло ПН-6Ш в количестве 50 мас.%. Вариант композиции в качестве полимерной основы содержит СБС в количестве 10-20 мас.%, в качестве токопроводящего металлического наполнителя – медь или алюминий в количестве 30-40 мас.%, а в качестве пластификатора - масло ПН-6Ш в количестве 50 мас.%. Техническим результатом изобретения является увеличение электропроводности и показателя текучести расплава для полимерных композиционных материалов, предназначенных для 3D-печати. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 16 пр.

Изобретение может применяться для производства 3D-печатных электропроводящих материалов, таких как механосенсоры, приборы емкостного обнаружения, автоматизированные динамичные механизмы. Электропроводящая полимерная композиция содержит в качестве полимерной основы синдиотактический 1,2-полибутадиен (1,2-СПБ) в количестве 60-50 мас.%, и в качестве токопроводящего металлического наполнителя: припой марки ПОС-63 или свинец – остальное. Вариант композиции содержит в качестве полимерной основы синдиотактический 1,2-СПБ в количестве 70-50 мас.%, а в качестве токопроводящего металлического наполнителя: медь или алюминий – остальное. Техническим результатом является увеличение электропроводности и показателя текучести расплава для полимерных композиционных материалов, предназначенных для 3D-печати. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 20 пр.

Изобретение может применяться для производства 3D-печатных электропроводящих материалов, таких как механосенсоры, приборы емкостного обнаружения, автоматизированные динамичные механизмы. Полимерная композиция содержит в качестве полимерной основы сополимер акрилонитрила бутадиен стирола в количестве от 50 до 80 мас.; в качестве токопроводящего металлического наполнителя: припой марки ПОС-63, свинец, медь и алюминий. Техническим результатом изобретения является увеличение электропроводности и показателя текучести расплава для полимерных композиционных материалов, предназначенных для 3D-печати. 1 табл.

Наверх