Композиционный материал

Изобретение относится к способу получения композиционного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, модифицированного слоистосиликатным материалом, обладающего улучшенными прочностными и физико-механическими характеристиками, предназначенного в качестве суперконструкционных композиционных материалов для аддитивных 3D технологий. Композиционный материал, предназначенный в качестве суперконструкционных полимерных материалов, включает сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) и в качестве модификатора галлуазит - очищенный природный минерал, месторождения Кимперсайского района (Актюбинская область, Республика Казахстан).Технический результат изобретения достигается путем введения в сверхвысокомолекулярный полиэтилен, предварительно растворенный в хлороформе, галлаузита, причем равномерное распределение частиц модификатора обеспечивается путем использования распылительной сушки. Композиционный материал обладает улучшенными прочностными и физико-механическими характеристиками. 2 з.п. ф-лы, 4 табл.

 

Изобретение относится к способу получения композиционного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена и слоистосиликатного наполнителя, обладающего улучшенными физико-механическими характеристиками, предназначенного в качестве суперконструкционного полимерного материала.

В последнее время широкое распространение получил новый класс композиционных материалов на основе полимерной матрицы и различных слоистосиликатных модификаторов, предназначенных в качестве суперконструкционных полимерных материалов. Среди слоистосиликатных частиц особенно примечателен галлуазит. За последнее время к нему значительно возрос интерес. Несмотря на то, что галлуазит известен в течение многих столетий, только в 1990-х ученые обнаружили, что частицы галлуазита имеют форму наноразмерных трубок и выявили возможность использовать структуру таких частиц для различных областей нанотехнологии. Галлуазит, в свою очередь, обладает рядом существенных преимуществ. Он выступает как нетоксичное вещество, биосовместим, обладает высокой удельной поверхностью (до 100 м2/г), имеет высокую ионообменную емкость, очень высокую химическую и термическую стабильность, способность прочно удерживать сорбированные на внутренней поверхности. Кроме того, структурные особенности галлуазит позволяют получать на их основе композиционные материалы, содержащие во внутреннем пространстве и внешней поверхности нанотрубок различные органические и неорганические соединения, обладающие разными функциональными особенностями. В процессе поиска патентной и научно-технической литературы были установлены закономерности влияния галлуазита на свойства пластиков, используемых в качестве суперконструкционных полимерных. В связи с этим, актуальным является разработка новых композитных материалов на основе отечественных полимеров, в частности сверхвысокомолекулярного полиэтилена и галлуазита.

Известна заявка на изобретение США №20150191582 «Атмосферостойкий нанокомпозитный материал на основе полиэтилена низкой плотности, глины, кремнезема и оксида цинка». Как утверждают авторы изобретения, нанокомпозитный материал включает в себя полиэтилен низкой плотности, один наноразмерный наполнитель, оксид кремния и оксид цинка. В качестве наноразмерного наполнителя используется монтмориллонит, органомодифицированный четвертичной аммониевой солью. Нанокомпозитный материал получают путем экструзионного смешения. Переработка композиции столь высокой степени наполнения на современных высокоскоростных экструдерах затруднена и может привести к быстрому износу оборудования, кроме того, может привести к снижению механических характеристик.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту предлагаемой является заявка на изобретение ВОИС №2004026952, направленная на получение нанокомпозита с использованием органоглины. Нанокомпозит включает в себя полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) и органоглину при соотношении от 100:1 до 1:1. Способ основан на введении органоглины в ПЭВП, растворенный в органическом растворителе с последующим выпариванием растворителя из полимера. В качестве органического растворителя используется смесь ароматического и полярного растворителей при соотношении 50:50, выбранного из группы простых и сложных эфиров, гликолей, спиртов и кетонов. В качестве модификаторов глины используются соединения алкиламинов или четвертичных аминов.

В качестве основного недостатка нанокомпозитного материала по настоящей заявке на изобретение можно указать трудности, связанные с предварительной органомодификацией слоистосиликатного материала, что приводит к дополнительной трудоемкости процесса.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание композиционного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), модифицированного галлуазитом, обладающего улучшенными прочностными и физико-механическими характеристиками, а также равномерное распределение частиц модификатора в композиционном материале с использованием распылительной сушки, тем самым исключая агломерацию галлуазита, что приводит к улучшению характеристик композиционного материала.

Указанный технический результат достигается путем введения в сверхвысокомолекулярный полиэтилен, предварительно растворенный в хлороформе, галлаузита, при следующем соотношении мас.ч.:

СВМПЭ 100
Галлуазит 0,5-10

Для получения полимерных композитов в качестве матричного полимера использован сверхвысокомолекулярный полиэтилен марки GUR 4113 с молекулярной массой 3,2 млн, а в качестве модификатора выступал очищенный природный галлуазит, месторождения Кимперсайского района (Актюбинская область, Республика Казахстан), со следующими характеристиками:

- удельная площадь поверхности - 65 м2 г;

- объем пор ~1,25 мл/г;

- удельный вес - 2,53 г/см3;

- средний диаметр трубки - 20 нм;

- внутренний диаметр просвета - 15 нм;

- длина трубки - 100 нм.

Данное изобретение иллюстрируется следующим примером.

СВМПЭ предварительно растворяется в органическом растворителе, предпочтительно в хлороформе, при соотношении 1:5, в полученный раствор полимера вводится галлуазит, предварительно очищенный от балластных веществ. Полученная смесь подвергается смешению с использованием механической мешалки, с последующей сушкой полученной суспензии в распылительной сушке. В результате сушки был получен сыпучий порошок с диаметром частиц 50-70 мкм. Полученный порошок пригоден для использования в 3D-печати методом послойного лазерного спекания, литья под давлением и для экструзии.

Вышеприведенный пример, носящий иллюстративный характер, демонстрирует возможность получения композиционного материала, обладающего улучшенными прочностными и физико-механическими характеристиками.

В таблицах 1-4 представлены характеристики образцов композиционного материала, полученных путем экструзии при оборотах шнека экструдера 200 об/мин и зонах нагрева 150°С, 160°С, 245°С, 260°С, 270°С, 280°С.

В таблице 1 представлено количественное соотношение компонентов в композиционном материале.

В таблицах 2-4 представлены свойства полученных образцов.

1. Композиционный материал, предназначенный в качестве суперконструкционных полимерных материалов, включающий сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ), отличающийся тем, что в качестве модификатора используется галлауазит, при следующем соотношении, мас.ч.:

СВМПЭ 100
Галлуазит 0,5-10

причем в качестве галлуазита используется очищенный природный галлуазит, месторождения Кимперсайского района (Актюбинская область, Республика Казахстан).

2. Композиционный материал по п. 1, отличающийся тем, что СВМПЭ предварительно растворяется в органическом растворителе при соотношении 1:5, причем в качестве органического растворителя используется хлороформ.

3. Композиционный материал по п. 1, отличающийся тем, что равномерное распределение частиц галлуазита в композиционном материале достигается путем использования распылительной сушки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и может применяться в узлах трения, работающих в условиях сухого трения и химически агрессивных средах. Металлополимерный подшипник скольжения состоит из металлической втулки, на которую нанесен слой антифрикционного полимерного нанокомпозиционного материала.

Изобретение относится к биологически разрушаемой термопластичной композиции, предназначенной для получения биодеградируемых изделий, таких как пленки. Композиция содержит полиэтилен, кукурузный крахмал, в качестве биоразлагаемого материала термопластичный крахмал и в качестве пластификатора глицерин и сорбитол.

Изобретение относится к изготовлению футеровок внутренней части гидроциклонов - песковых насадок, работающих в водной среде и среде слабых растворов кислот и щелочей для обеспечения защиты от абразивного износа.

Изобретение относится к композициям полимера на основе этилена и изделиям, полученным из них. Композиция содержит (А) первую композицию, в состав которой входит первый полимер на основе этилена и второй полимер на основе этилена, а также (В) одно или несколько азидных соединений в количестве больше чем или равном 50 ч./млн из расчета на массу первой композиции.
Изобретение относится к полимерным композициям на основе полибутилентерефталата (ПБТ) и может быть применено при создании качественных конструкционных изделий в автомобилестроении, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к полимерным теплопроводящим электроизоляционным композиционным материалам (КМ) и может быть использовано при изготовлении теплоотводящих элементов, в том числе радиаторов охлаждения, в электротехнических и электронных устройствах различного назначения.

Изобретение относится к полимерным изделиям, полученным из расплавленной полиэтиленовой композиции, в состав которой входит зародышеобразователь, и к способам получения и формования таких полимерных композиций.

Изобретение относится к полиэтиленовой композиции, предназначенной для изготовления методом выдувного формования таких изделий, как пластмассовые сосуды, контейнеры и бутылки.
Изобретение относится к получению биологически разрушаемой высоконаполненной термопластичной композиции на основе полиэтилена, применяемой в производстве пленок, потребительской тары, посуды, изделий хозяйственного назначения, эксплуатируемых как в контакте с продуктами питания, так и в технических целях.

Изобретение относится к вспененному полимерному пеноматериалу с открытыми порами и к способу его получения. Пеноматериал выполнен из композиции, содержащей дисперсию полиолефина с высокой степенью кристалличности, сшитое связующее и поверхностно-активное средство.

Изобретение может быть использовано в производстве наполнителей, добавок к почве для выращивания растений, для утяжеления буровых растворов, защиты от радиоактивного и электромагнитного излучения.

Изобретение относится к области получения композитных материалов с применением нанотехнологии, а именно касается технологии получения нанокомпозитов на основе наноструктурированного карбида кремния и углеродного волокна с полиимидной матрицей, которые могут быть применены в различных областях техники, в частности при изготовлении конструкционных материалов, используемых в ракетостроении, в авиационной и космической отрасли.
Изобретение относится к полимерным композициям на основе полибутилентерефталата (ПБТ) и может быть применено при создании качественных конструкционных изделий в автомобилестроении, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к биоразлагаемому листовому материалу со свойством газонепроницаемости. Биологически разлагаемый листовой материал в своем составе содержит наноглину и поливиниловый спирт (PVOH).

Изобретение относится к биоразлагаемому листовому материалу со свойством газонепроницаемости. Биологически разлагаемый листовой материал в своем составе содержит наноглину и поливиниловый спирт (PVOH).

Изобретение относится к композиционным материалам с пониженной горючестью, включающим полиамидную основу и антипирен, и может быть использовано для производства формованных изделий, таких как нити, пленки и листы, а также монолитные литьевые образцы.Фторсодержащая полиамидная композиция с пониженной горючестью включает полиамид ПА-6 и антипирен.

Изобретение относится к композиционным материалам с пониженной горючестью, включающим полиамидную основу и антипирен, и может быть использовано для производства формованных изделий, таких как нити, пленки и листы, а также монолитные литьевые образцы.Фторсодержащая полиамидная композиция с пониженной горючестью включает полиамид ПА-6 и антипирен.

Изобретение относится к каучуковым смесям, к способу получению каучуковых смесей, к способу получению вулканизатов, к вулканизатам и применению эфира ω-меркапто- С 2 –С 6-карбоновой кислоты с многоатомным спиртом для получения каучуковых смесей и их вулканизатов.

Изобретение относится к композиционным материалам с пониженной горючестью, включающим полимерную основу и наполнитель (антипирен), и может быть использовано для производства формованных изделий.

Изобретение относится к термоформуемой, необязательно биодеградируемой, композиции в основном на основе биологического сырья, а также к необязательно биодеградируемым контейнерам, формованным из этой композиции.

Изобретение относится к средствам изготовления продукта с помощью цифрового блока изготовления. Технический результат состоит в расширении арсенала средств автоматического серийного изготовления продукта.

Изобретение относится к способу получения композиционного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, модифицированного слоистосиликатным материалом, обладающего улучшенными прочностными и физико-механическими характеристиками, предназначенного в качестве суперконструкционных композиционных материалов для аддитивных 3D технологий. Композиционный материал, предназначенный в качестве суперконструкционных полимерных материалов, включает сверхвысокомолекулярный полиэтилен и в качестве модификатора галлуазит - очищенный природный минерал, месторождения Кимперсайского района.Технический результат изобретения достигается путем введения в сверхвысокомолекулярный полиэтилен, предварительно растворенный в хлороформе, галлаузита, причем равномерное распределение частиц модификатора обеспечивается путем использования распылительной сушки. Композиционный материал обладает улучшенными прочностными и физико-механическими характеристиками. 2 з.п. ф-лы, 4 табл.

Наверх