Способ изготовления электропроводящих изделий из волокнистого композитного материала

Изобретение относится к области производства изделий из композитных материалов и может быть использовано при изготовлении проводящих электрический ток композитных изделий. Описан способ изготовления электропроводящих изделий из волокнистого композитного материала, включающий намотку стекловолокна, смоченного смесью связующего на основе полиэфирных смол, отвердителя и наполнителя, и последующее отверждение, в котором в качестве наполнителя в смесь добавляют углеродные нанотрубки с количеством стенок не более одной, диаметром до 2,5 нм и длиной от 3 мкм до 100 мкм, в оболочке из глицидинового эфира жирных кислот в количестве от 0,01% до 0,04% от массы композитного изделия, причем на первом этапе перемешивания углеродные нанотрубки добавляют в полной дозе к 20% по массе дозы связующего и перемешивают от 60 до 90% общего времени перемешивания, после этого добавляют оставшуюся дозу связующего и перемешивают оставшееся время, а отвердитель добавляют после перемешивания всей дозы связующего с дозой углеродных нанотрубок, после стандартной операции намотки и формования изделия проводят отверждение при температуре от 18 до 20°C. Технический результат: получены изделия из композитных материалов с повышенной электропроводностью с высокой воспроизводимостью характеристик.

 

Изобретение относится к области производства изделий из композитных материалов и может быть использовано при изготовлении проводящих электрический ток композитных изделий.

Из патента №2496645 RU известен композитный материал, который включает препрег, который, в свою очередь, включает по меньшей мере два слоя электропроводящего волокнистого упрочнителя и слой полимерной смолы, расположенный между этими слоями, электропроводящие частицы, диспергированные в полимерной смоле; и верхний слой из покрытого металлом углеродного волокна, включающий дополнительный смоляной компонент, в котором металл представляет собой один или более металлов, выбранных из никеля, меди, золота, платины, палладия, индия и серебра.

Из патента 2234176 RU известен защитный экран от воздействия электромагнитного излучения и способ его изготовления. Согласно изобретению создают многослойный пакет, включающий изоляционные слои и слои, поглощающие электромагнитное излучение, выполненные из материала, в который включен измельченный шунгит, графитизированный при температуре 500-1700°C, углеродоволокнистый материал и связующее.

Из патента №2611512 RU известны композитные материалы, содержащие проводящие наполнители. Описанный в данном патенте способ получения композиции включает смешивание или диспергирование первой композиции, содержащей один или более проводящих нанонаполнителей и один или более полиарилэфирсульфоновых термопластичных полимеров, с или в одном или более предшественниках неотвержденной термореактивной смолы и отверждающих агентах. Армирующие волокна присутствуют в композите в количестве до 70 мас. %. Причем нанонаполнитель представляет собой многостенные углеродные нанотрубки и имеет покрытие или оболочку из молекул термопластичного полимера. Его массовая доля составляет от 1 до 20%.

Из патента №7354988 US известна электропроводящая полимерная композиция и метод ее изготовления. Указанную композицию приготовляют примешивая к прекурсору полимера нанотрубки. Согласно указанному патенту нанотрубки могут быть: многостенные углеродные нанотрубки, или углеродные нити, выращенные из газовой фазы, или их комбинация, а также многостенные нанотрубки или нити, которые содержат по меньшей мере два слоя графена. Кроме того, может быть использована композиция одностенных нанотрубок и металлических углеродных нанотрубок или полупроводниковых углеродных нанотрубок. Также, согласно патенту, нанотрубки могут содержать функциональные группы. Метод приготовления включает в себя перемешивание, последующую выдержку в течение до 24 часов и отжиг при температуре выше температуры стеклования полимера.

Из патента №6689835 US известна электропроводящая полимерная композиция, содержащая одностенные углеродные нанотрубки с диаметром от 0,7 до 2,4 нм и соотношением длины к диаметру около 5. Причем таких нанотрубок берут от 0,025 до 30 мас. % по отношению ко всей композиции. При этом в композицию обязательно добавляют графитовый порошок. Недостатком как этого, так и остальных аналогов является высокая вероятность неоднородного, негомогенного распределения наполнителя, что ухудшает характеристики и снижает качество продукции, особенно при изготовлении композитных изделий, в которых некоторые составляющие берутся уже полимеризованными.

Целью изобретения является изготовление изделий из композитных материалов с повышенной электропроводностью с высокой воспроизводимостью характеристик.

Цель достигается за счет того, что при изготовлении композитного изделия из стекловолокна в связующее добавляют углеродные нанотрубки с количеством стенок не более одной, диаметром до 2,5 нм и длиной от 3 мкм до 100 мкм, в оболочке из глицидинового эфира жирных кислот в количестве 0,02% от массы композитного изделия. Причем на первом этапе перемешивания углеродные нанотрубки добавляют в полной дозе к 20% по массе дозы связующего и перемешивают от 60 до 90% общего времени перемешивания, после этого добавляют оставшуюся дозу связующего и перемешивают оставшееся время. Отвердитель добавляют после перемешивания всей дозы связующего с дозой углеродных нанотрубок. Далее, после стандартной операции намотки и формования изделия, проводят отверждение при температуре от 18 до 20°C.

За счет использования указанных нанотрубок достигается повышенное значение электропроводности при малом количестве этого функционального наполнителя. За счет использования оболочки из глицидинового эфира жирных кислот, а также поэтапного перемешивания в связующем, достигается однородность распределения наполнителя. За счет стабильности температуры отверждения исключается агломерация наполнителя.

Осуществление изобретения

В качестве экспериментального образца была изготовлена обечайка диаметром 600 мм, длиной 1 м, толщиной стенки 8 мм. Для приготовления связующего в ведре объемом 15 л взвесили 3 кг полиэфирной смолы Ashland М 105 ТВ (20 мас. %), добавили 100 г углеродных наночастиц TUBALL MATRIX 204 в качестве наполнителя, и перемешивали в течение 20 мин при 1800 об/мин с помощью дрели до полного разбавления наполнителя. Далее добавили еще 12 кг смолы М 105 ТВ и перемешивали еще в течение 5 мин при 1800 об/мин. После разбавления добавили еще 30 г отвердителя Бутанокс М 50 и перемешали.

Готовое связующее поместили в ванну, через которую пропускали стекловолокно (прямой ровинг EDR 17-2400-SILANE). Намотка опытного образца проводилась в штатном режиме. Ровинг при намотке укладывался послойно, чередуясь с однонаправленной стеклотканью плотностью 400 г⋅м2 (в соотношении 4 к 1. 4 полных прохода ровингом 1 полный проход лентой) до толщины стенки 8 мм. Отверждение образца проводилось при температуре 18-20°C в течение 12 часов.

Измерение сопротивления проводилось при напряжении 50 В цифровым измерителем сопротивления АРРА 605.

Электроды прикладывались в обхват емкости и фиксировались с помощью зажимов. Расстояние между электродами составило 50 см. К алюминиевым электродам подключен цифровой измеритель сопротивления АРРА 605.

В результате экспериментальных работ получена электропроводящая емкость с сопротивление 5×104 Ω⋅см. Полученный уровень сопротивления позволяет отнести данное изделие к классу электропроводящих материалов.

Примеры осуществления изобретения

Способ изготовления электропроводящих изделий из волокнистого композитного материала, включающий намотку стекловолокна, смоченного смесью связующего на основе полиэфирных смол, отвердителя и наполнителя, и последующее отверждение, отличающийся тем, что в качестве наполнителя в смесь добавляют углеродные нанотрубки с количеством стенок не более одной, диаметром до 2,5 нм и длиной от 3 мкм до 100 мкм, в оболочке из глицидинового эфира жирных кислот в количестве от 0,01% до 0,04% от массы композитного изделия, причем на первом этапе перемешивания углеродные нанотрубки добавляют в полной дозе к 20% по массе дозы связующего и перемешивают от 60 до 90% общего времени перемешивания, после этого добавляют оставшуюся дозу связующего и перемешивают оставшееся время, а отвердитель добавляют после перемешивания всей дозы связующего с дозой углеродных нанотрубок, после стандартной операции намотки и формования изделия проводят отверждение при температуре от 18 до 20°C.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области материаловедения и может найти применение в энергетике, металлургических, химических и других отраслях промышленности, где применяется электричество.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к кабельной технике, и может быть использовано при изготовлении теплостойких проводов и кабелей с защитным покрытием из серебра.

Настоящее изобретение относится к способу получения водных растворов полианилина, а также к способу получения многокомпонентных композиционных графеновых материалов на основе полианилина.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к многофункциональным электропроводящим смазкам, применяемым при монтаже и эксплуатации разборных подвижных электрических соединений, работающих на открытом воздухе.

Изобретение относится к смесям и способам, которые можно применять для получения материалов, содержащих электро- и/или теплопроводящее покрытие, а также к композициям, которые представляют собой материалы, обладающие электро- и/или теплопроводящим покрытием.

Изобретение относится к композиционным материалам на основе углеродных нанотрубок. Композиционный материал на основе объемных углеродных нанотрубок и металла.

Изобретение относится к полиамидной композиции для изготовления формованных изделий с улучшенным качеством поверхности и способам ее получения. Полиамидная композиция содержит следующие компоненты (% масс.): a) 40-99,55 полиамида, b) от 0,15 до 25 электрически проводящего углерода, выбираемого из группы углеродных нанотрубок и графена, c) от 0,3 до 8 олигофункционального соединения, которое содержит по меньшей мере одну функциональную группу, которая способна реагировать с реакционноспособными группами на поверхности углерода, а также дополнительно по меньшей мере одну функциональную группу, которая может реагировать с концевой группой полиамида, d) до 59,55 целевых добавок.

Изобретение относится к подложке с нанесенным покрытием, содержащей: А) электропроводящую композитную подложку, содержащую смоляную матрицу, армированную волокнами, и В) отвержденный слой покрытия, электрофоретически нанесенного на по меньшей мере часть поверхности подложки, при этом отвержденный слой покрытия осажден из композиции отверждаемого электроосаждаемого покрытия, содержащей: (1) смоляной компонент, содержащий катионную или анионную смолу с активным водородом, включающий акриловый, сложный полиэфирный, полиуретановый и/или полиэпоксидный полимер; и (2) отвердитель.

Изобретение относится к дисперсиям частиц графенового углерода и к способам получения таких дисперсий и электропроводящим покрытиям, полученным из дисперсий. Дисперсии частиц графенового углерода получают при использовании полимерного дисперсанта.

Изобретение относится к материалу покрытия с нелинейным удельным сопротивлением, электрической шине и обмотке статора. Изобретение содержит: полимерную матрицу, изготовленную из эпоксидной, акриловой смолы или полиуретана, отверждаемых за счет нагрева; диспергированные в полимерной матрице ZnO-содержащие частицы и полупроводящие поверхностно-обработанные вискеры.

Изобретение относится к водо- и нефтенабухающим резинам на основе бутадиеннитрильных каучуков, которые могут использоваться в пакерах и другом скважинном оборудовании.

Изобретение относится к водо- и нефтенабухающим резинам на основе бутадиен-нитрильных каучуков, которые могут использоваться в пакерах и другом скважинном оборудовании.

Изобретение относится к композиции герметизирующего слоя покрышки. Композиция содержит полимерную основу, образованную из бутилового каучука и/или галогенбутилового каучука, систему наполнителя и систему отверждения.

Изобретение относится к композиции с высокой жесткостью для покрышки. Композиция элемента конструкции покрышки содержит сшиваемую полимерную основу с ненасыщенной цепью, армирующий наполнитель и отвердители.

Изобретение относится к органическим материалам, таким как, например, древесина или бумага. Описано эластомерное тело для амортизации колебаний и/или пружинящего эффекта, включающее основное тело, а также огнезащитное покрытие, которое покрывает по меньшей мере один участок основного тела, при этом огнезащитное покрытие включает по меньшей мере две вспучивающиеся огнезащитные системы, отличающееся тем, что первая огнезащитная система содержит расширяющийся графит, имеющий температуру начала расширения от 160 до 250°C, который содержит по меньшей мере одну первую фракцию со средним размером частиц от 180 до 500 мкм, еще предпочтительнее от 280 до 350 мкм, а также по меньшей мере одну вторую фракцию со средним размером частиц от 50 до 180 мкм, еще предпочтительнее от 50 до 120 мкм и в частности от 70 до 90 мкм; вторая огнезащитная система, содержащая полиуретан, в расширенном состоянии образует несущую структуру, которая по меньшей мере частично фиксирует расширяющийся графит в расширенном состоянии.

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 автомобильной промышленности. Шипованная шина изобретения содержит шиповые шпильки (шипы противоскольжения) (20), устанавливаемые в поверхность участка (1) протектора, контактирующую с дорожным покрытием.

Изобретение относится к способу и системе для отделения лигнина от лигнинсодержащей жидкостной среды, такой как черный щелочной раствор, получаемый на предприятии переработки целлюлозы, и к обработке отделенного лигнина.

Изобретение относится к получению саженаполненных эластомеров на основе бутадиен-стирольных каучуков общего назначения, бутадиен-нитрильных каучуков специального назначения, а также других каучуков эмульсионной полимеризацией.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для строительства автомобильных дорог. Покрытие содержит полимерную основу, наполнитель - полифракционный диоксид кремния и технологические добавки, включающие трехмерно сшивающий агент - серу, тиксотропный усилитель и пигмент эластомера - технический углерод, катализатор трехмерного сшивания каучуков и усилитель вулканизации, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: два каучука - 9,0-18,0, полифракционный диоксид кремния - 77,0-86,5, технологические добавки - 4,5-5,0.

Изобретение относится к устройству для напыления просветляющего покрытия фотопреобразователя и может найти применение в электронной технике. Маска в устройстве расположена с лицевой стороны подложки.

Изобретение относится к области производства изделий из композитных материалов и может быть использовано при изготовлении проводящих электрический ток композитных изделий. Описан способ изготовления электропроводящих изделий из волокнистого композитного материала, включающий намотку стекловолокна, смоченного смесью связующего на основе полиэфирных смол, отвердителя и наполнителя, и последующее отверждение, в котором в качестве наполнителя в смесь добавляют углеродные нанотрубки с количеством стенок не более одной, диаметром до 2,5 нм и длиной от 3 мкм до 100 мкм, в оболочке из глицидинового эфира жирных кислот в количестве от 0,01 до 0,04 от массы композитного изделия, причем на первом этапе перемешивания углеродные нанотрубки добавляют в полной дозе к 20 по массе дозы связующего и перемешивают от 60 до 90 общего времени перемешивания, после этого добавляют оставшуюся дозу связующего и перемешивают оставшееся время, а отвердитель добавляют после перемешивания всей дозы связующего с дозой углеродных нанотрубок, после стандартной операции намотки и формования изделия проводят отверждение при температуре от 18 до 20°C. Технический результат: получены изделия из композитных материалов с повышенной электропроводностью с высокой воспроизводимостью характеристик.

Наверх