Полимерный композиционный материал



Полимерный композиционный материал
Полимерный композиционный материал
Полимерный композиционный материал
Полимерный композиционный материал

Владельцы патента RU 2757595:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова» (КБГУ) (RU)

Изобретение относится к области создания полимерных композиционных материалов, предназначенных для использования в аддитивных технологиях (3D-печать). Полимерный композиционный материал выполнен на основе смеси полифениленсульфона и полиэфиримида при соотношении 50:50 масс. ч. и органомодифицированной глины и дополнительно включает в себя поликарбонат при следующем соотношении, масс. ч: полифениленсульфон/полиэфиримид 100, поликарбонат 23-28, органомодифицированная глина 0,5-2. Органомодифицированная глина представляет собой продукт модификации монтмориллонитовой глины с катионообменной емкостью 95 мг-экв/100 г глины гуанидинсодержащими солями в количестве 5 % от массы монтмориллонита. Технический результат – получение композиционных материалов, удовлетворяющих требованиям по физико-механическим характеристикам, предназначенных для аддитивных технологий. 2 табл., 6 пр.

 

Изобретение относится к области создания полимерных композиционных материалов, предназначенных для использования в аддитивных технологиях (3D-печать).

Среди технологий, постоянно появляющихся в жизни человека благодаря достижениям научного прогресса, существуют и такие, которые носят название «аддитивных». Как известно аддитивные технологии (АТ) являются отраслью цифровой промышленности и представляют собой такой метод производства изделий и различных продуктов, при котором происходит наращение слоев объекта посредством использования компьютерных устройств для 3D-печати. Активное внедрение аддитивных технологий способствует вступлению в новую эру, в эру качественных изменений многих производственных сфер и упрощению организационных процессов. Анализ новейших разработок показывает, что аддитивные технологии в будущем - это обычный рядовой процесс, но чтобы науке до этого дорасти предстоит преодолеть много проблем и принять соответствующие решения. Одной из проблем таких технологий является не соответствие желаемым характеристикам существующих полимерных материалов.

В настоящее время из уровня техники известно большое количество разработок в области создания полимерных материалов, предназначенных для аддитивных технологий, а именно для 3D-печати.

Известен патент на изобретение US № 5476748A от 19.12.1995 г. «Светочувствительные композиции» описывающие получение композиционного полимерного материала, предназначенного для получения конструкций, методом 3D-печати. Композиция включает в себя: от 40 до 80 мас.% жидкой эпоксидной смолы, от 0,1 до 10 мас.%, катионного фотоинициатора, от 5 до 40 мас.% жидкого циклоалифатического или ароматического диакрилата, от 0 до 15 мас.% жидкого поли (мет-) акрилата,

от 0,1 до 10 мас.% радикального фотоинициатора и от 5 до 40 мас.% простого полиэфира, сложного полиэфира или полиуретана с ОН-концевыми группами.

Патент на изобретение US № 6869559B2 от 22.03.2005 г. описывающий способ получения полимерного материала на основе полимера полифенилсульфона (PPSF) и поликарбоната (PC). Как утверждают авторы патента, смесь PPSF / PC демонстрирует хорошие химическую стойкость, термическую стабильность и не накапливается в сопле устройства трехмерного моделирования.

Патент RU № 2398732 «Способ получения полимерных нанокомпозитов» описывает изобретение, относящееся к способу получения нанокомпозитов на основе полимеров и наносиликатов, модифицированных органическими соединениями, с улучшенными прочностными характеристиками, предназначенных для изготовления изделий в электротехнике, машиностроении. Способ включает смешение в расплаве полимера - полисульфона или полиамида и наполнителя - монтморрилонита или бентонита с катионной обменной емкостью 60-150 мг-экв/100 г. Наполнитель в виде водной дисперсии с концентрацией 1-7% предварительно модифицируют органическими катионами путем смешения с последующей сушкой. В качестве ионогенного поверхностно-активного вещества используют алкилбензилдиметиламмоний хлорид в количестве, равном 40-150% от катионной обменной емкости наполнителя. Как утверждают авторы изобретения, предложенный способ обеспечивает улучшение технологических параметров, в том числе увеличение модуля упругости. Основным недостатком указанной композиции является то, что полимерный материал по изобретению не используется для 3D-печати.

Наиболее близкой по технической сущности и предполагаемому эффекту выступает композиционный материал по патенту на изобретение RU № 2688140 от 20.05.2019г. Изобретение относится к способу получения композиционного материала на основе полифениленсульфона, применяемого в качестве суперконструкционного полимерного материала для аддитивных 3D-технологий. Способ получения композиционного материала заключается в том, что предварительно сухую смесь 75-85 мас.% полифениленсульфона и 10 мас.% наполнителя экструдируют и гранулируют. Далее гранулят наполненного полифениленсульфона смешивают с гранулами поликарбоната, используемого в качестве пластификатора. Затем осуществляют экструзию полученной смеси. Поликарбонат берут в количестве 5-15 мас.%. В качестве наполнителя используют тальк. Изобретение позволяет повысить ударную вязкость и модуль упругости композиционного материала.

Задачей настоящего изобретения является создание композиционного материала, предназначенного для использования в области аддитивных технологий, а именно для 3D-печати, с улучшенными физико-механическими характеристиками.

Задача решается путем получения композиционного материала на основе смеси полимеров полифениленсульфона и полиэфиримида (ПФСн/ПЭИ) при соотношении 50:50 масс.ч., модификатора поликарбоната (ПК) и использование в качестве наполнителя органомодифицированной монтмориллонитовой глины (ОГ), при следующем соотношении, масс.ч.:

ПФСн/ПЭИ 100
ПК 23-28
ОГ 0,5-2

в свою очередь органомодифицированная глина представляет собой продукт модификации монтмориллонитовой глины, катионообменной емкостью 95 мг-экв/100 г глины гуанидинсодержащими солями, в количестве 5 % от массы монтмориллонита.

В качестве полифениленсульфона предпочтительно использование марки Radel R5100, поликарбонат представляет собой гранулят марки Carbomix изготавливаемый в соответствии с ТУ 2226-002-13619882-2006, в качестве стекловолокна используются рубленные нити стекловолокна с длиной волокон 3 мм.

Органомодифицированная глина представляет собой продукт модификации монтмориллонитовой глины, катионообменной емкостью 95 мг-экв/100 г глины гуанидинсодержащими солями, в количестве 5 масс. % от массы монтмориллонита. В качестве гуанидинсодержащих солей предпочтительно использование веществ, следующего строения:

Органомодифицированную глину получают следующим образом: в суспензию монтмориллонитовой глины в воде, приготовленную перемешиванием на магнитной мешалке в течение 30 минут, добавляют гуанидинсодержащую соль и перемешивают еще 2 часа при комнатной температуре. Соотношение гуанидинсодержащих солей и монтмориллонитовой глины, масс. %: 95:5. Полученную органоглину промывают водой многократной декантацией и высушивают при комнатной температуре 24 часа.

Следующие примеры характеризуют, но не ограничивают изобретение.

Изготавливают композиционные материалы согласно изобретению (пример 1-6). Рецептуры композиционного материала приведены в таблице 1.

Пример.

В работающий смеситель последовательно загружают в количествах, предусмотренных рецептурой (табл.1), ПФСн/ПЭИ, ПК, и ОГ. Полученную порошкообразную смесь засыпают в экструдер и перерабатывают в зонах Ι-ΙV, при температуре 146 °С, 149 °С, 155 °С и 160 °С соответственно.

Из полученного гранулята изготавливают полимерную нить диаметром 1,75 мм, которая в последующем используется для получения образцов для испытаний методом 3D-печати. Образцы получены использованием 3D-принтера RobozeOne +400.

При исследовании композиционного материала были использованы следующие стандарты:

1. ГОСТ РФ 9550-81. Пластмассы. Методы определения модуля упругости при растяжении, сжатии и изгибе;

2. ГОСТ РФ 4648-2014 (ISO 178:2010). Пластмассы. Метод испытания на статический изгиб (с Поправкой);

3. ГОСТ РФ 11262-80 (СТ СЭВ 1199-78) Пластмассы. Метод испытания на растяжение (с Изменением N 1);

Результаты испытаний отображены в таблице 2.

Таблица 1

Состав композиционного материала

Наименование компонента композиции Композиционный материал
1 2 3 4 5 6
ПФСн/ПЭИ 100 100 100 100 100 100
ПК 23 27 28 25 26 25
ОГ 0,5 0,5 1 1,5 2 0,5

Таблица 2

Свойства полимерного композиционного материала

Наименование показателя Композиция Исходный материал
1 2 3 4 5 6
Модуль упругости при изгибе, ГПа 6,15 8,9 8,53 13,27 7,0 7,6 2,55
Прочность при изгибе, МПа 107,4 100 144 99,1 100,5 106,3 99,2
Модуль упругости при растяжении, ГПа 4,9 3,8 4,9 4,3 5,61 3,97 2,10
Прочность при разрыве, МПа 80,5 86,3 80,2 86,3 84,1 80,2 79

Технический результат - получение композиционных материалов, удовлетворяющих требованиям по физико-механическим характеристикам, предназначенных для аддитивных технологий.

Полимерный композиционный материал, предназначенный для аддитивных технологий, на основе смеси полифениленсульфона и полиэфиримида при соотношении 50:50 масс. ч. и органомодифицированной глины, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя поликарбонат при следующем соотношении, масс. ч.:

Полифениленсульфон/полиэфиримид 100
Поликарбонат 23-28
Органомодифицированная глина 0,5-2,

причем органомодифицированная глина представляет собой продукт модификации монтмориллонитовой глины с катионообменной емкостью 95 мг-экв/100 г глины гуанидинсодержащими солями в количестве 5 % от массы монтмориллонита.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области создания композиционных материалов, предназначенных для использования в аддитивных технологиях (3D печать). Композиционный материал выполнен на основе полифениленсульфона, поликарбоната и стекловолокна и дополнительно включает в себя органомодифицированную глину, при следующем соотношении, мас.ч: полифениленсульфон 100, поликарбонат 32-35, стекловолокно 1-3, органомодифицированная глина 0,5-2.

Изобретение относится к углерод-полисульфоновым полимерным композитам, в частности к углепластикам на основе полисульфона, которые применяются в космической технике, авиа-, вертолето-, автомобилестроении, аддитивных технологиях. Полимерный композит на основе полисульфона и армирующих углеродных лент или волокон, аппретированных сополигидроксиэфиром, в качестве аппрета содержит термопластичный сополимер - сополигидроксиэфир на основе ди(4-оксифенил)-сульфона, ди(4-оксифенил)-пропана и 3-хлор-1,2-эпоксипропана с молекулярной массой 30-50 тыс.

Изобретение относится к композиционным материалам, предназначенным для аддитивных технологий производства изделий. Композиционный материал включает следующие компоненты при их соотношении, масс.

Изобретение относится к способу получения композиционного материала на основе полифениленсульфона, применяемого в качестве суперконструкционного полимерного материала для аддитивных 3D технологий. Способ получения композиционного материала заключается в том, что предварительно сухую смесь 75-85 мас.% полифениленсульфона и 10 мас.% наполнителя экструдируют и гранулируют.

Изобретение относится к применению композиционного материала в качестве суперконструкционного полимерного материала для аддитивных 3D-технологий методом послойного наплавления (FDM). Композиционный материал содержит следующие компоненты, мас.%: 85-95 полифениленсульфона (ПФС) и 5-15 талька.

Настоящее изобретение относится к бис(сульфонил)алканолсодержащему простому политиоэфиру, где бис(сульфонил)алканолсодержащий простой политиоэфир включает фрагмент формулы (1): –A–R9–S(O)2–R10–CH(–OH)–R10–S(O)2–R9–A– (1), в которой: каждый R9 представляет собой фрагмент, образовавшийся в результате реакции бис(сульфонил)алканола с тиольными группами; каждый R10 независимо выбран из C1-3-алкандиила и замещённого C1-3-алкандиила, в котором одна или несколько групп заместителей представляют собой –OH; каждый A независимо представляет собой фрагмент формулы (2): –S–R1–[–S–(CH2)p–O–(R2–O)m–(CH2)2–S–R1–]n–S– (2), в которой: каждый R1 независимо заключает в себе C2-10-алкандиил, C6-8-циклоалкандиил, C6-10-алканциклоалкандиил, C5-8-гетероциклоалкандиил или фрагмент –[(–CHR3–)s–X–]q–(–CHR3–)r–, в котором: s представляет собой целое число от 2 до 6; q представляет собой целое число от 1 до 5; r представляет собой целое число от 2 до 10; каждый R3 независимо воплощает в себе водород или метил; и каждый X независимо воплощает в себе –O–, –S– и –NR5–, в котором R5 выбран из водорода и метила; и каждый R2 независимо заключает в себе C1-10-алкандиил, C6-8-циклоалкандиил, C6-14-алканциклоалкандиил или фрагмент –[(–CHR3–)s–X–]q– (–CHR3–)r–, в котором s, q, r, R3 и X являются такими, как описаны в случае R1; m представляет собой целое число от 0 до 50; n представляет собой целое число от 1 до 60; и p представляет собой целое число от 2 до 6.

Изобретение относится к катализируемым фосфином герметизирующим композициям, содержащим серосодержащие форполимеры. Описаны варианты осуществления герметизирующих композиций, включающих: (а) серосодержащий форполимер с концевыми группами, являющимися акцептором Михаэля; (b) серосодержащий форполимер с концевыми тиольными группами, где форполимер политиоэфира с концевыми тиольными группами включает основную цепь со структурой формулы (6): –R1–[–S–(CH2)p–O–(R2–O)m–(CH2)2–S–R1–]n– (6), в которой каждый R1 независимо выбран из С2-10 алкандиила, C6-8 циклоалкандиила, С6-10 алканциклоалкандиила, С5-8 гетероциклоалкандиила и –[(–CHR3–)s–X–]q–(–CHR3–)r–, где s является целым числом 2-6; q является целым числом 1-5; r является целым числом 2-10; каждый R3 независимо выбран из водорода и метила; и каждый Х независимо выбран из -О-, -S-, -NН- и -N(-CH3)-; каждый R2 независимо выбран из C1-10 алкандиила, C6-8 циклоалкандиила, С6-14 алканциклоалкандиила и –[(–CHR3–)s–X–]q–(–CHR3–)r–, где s, q, r, R3 и Х имеют значения, определенные для R1; m является целым числом 0-50; n является целым числом 1-60; и p является целым числом 2-6; и (с) фосфинный катализатор.

Изобретение относится к высококонцентрированным безводным аминным солям углеводородполиалкоксисульфатов, причем эти соли выбраны из группы замещенных аминов, предпочтительно алканоламинов. Высококонцентрированная и текучая при 25°С композиция аминных солей углеводородполиалкоксисульфатов для хранения и транспортировки в виде высококонцентрированной композиции и применения для повышения нефтеотдачи пластов после ее разбавления содержит (A) более 80 мас.% аминных солей углеводородполиалкоксисульфатов с формулой где один, два или три из заместителей R1, R2 и R3 независимо друг от друга выбраны из группы, содержащей алкил, содержащий от 1 до 14 атомов углерода, алкенил, содержащий от 3 до 18 атомов углерода, гидроксиалкил, содержащий 3 или 4 атома углерода, два или три заместителя являются гидроксиалкилами, содержащими 2 атома углерода, и их смеси, причем гидроксиалкил может быть алкоксилирован, и причем каждый из остальных заместителей представляет собой водород; и R4 является одним или более различными углеводородами, содержащими от 10 до 36 атомов углерода; необязательно в смеси с менее чем 20 мас.% указанных аминных солей углеводородполиалкоксисульфатов, в которых алкоксигруппы являются исключительно ЕО-группами; (B) по меньшей мере от 0,1 до менее чем 5 мас.% несульфатированного полиалкоксилированного углеводорода R4-O-[EO,PO,AO]n-H или смеси; (С) до менее чем 5 мас.% несульфатированного гидроксиуглеводорода R4-ОН или смеси; причем (В) и (С) совместно составляют от 0,1 до 10 мас.% композиции; причем композиция содержит менее 2 мас.% воды, и число n алкоксигрупп ЕО, РО, АО совместно лежит в диапазоне от 1 до 16, и алкоксигруппы выбраны из от 1 до 16 пропоксигрупп (РО) и, необязательно, одной или более из групп от 0 до 15 этоксигрупп (ЕО) и от 0 до 10 алкиленоксигрупп (АО), содержащих от 4 до 12 атомов углерода, и алкоксигруппы распределены статистически или сгруппированы в блоки, или и то, и другое.

Изобретение относится к серосодержащему аддукту, являющемуся акцептором Михаэля, содержащему аддукт формулы (3) в форме простого политиоэфира, являющегося акцептором Михаэля, аддукт формулы (3a) в форме простого политиоэфира, являющегося акцептором Михаэля, и их сочетание:R6 -S -R1 -[ -S -(CH2)p -O -(R2 -O)m -(CH2)2 -S -R1 -]n -S -R6 (3);{R6 -S -R1 -[ -S -(CH2)p -O -(R2 -O)m -(CH2)2 -S -R1 -]n -S- V’ -}zB (3a),в которых каждый R1 независимо выбран из C2-10-алкандиила, C6-8-циклоалкандиила, C6-10-алканциклоалкандиила, C5-8-гетероциклоалкандиила и -[( -CHR3 -)s -X -]q -( -CHR3 -)r -, где s является целым числом от 2 до 6; q является целым числом от 1 до 5; r является целым числом от 2 до 10; каждый R3 независимо выбран из водорода и метила; и каждый X независимо выбран из -O -, -S - и –NR–, при этом R выбран из водорода и метила; каждый R2 независимо выбран из C1-10-алкандиила, C6-8-циклоалкандиила, C6-14-алканциклоалкандиила и -[( -CHR3 -)s -X -]q -( -CHR3 -)r -, при этом s, q, r, R3 и X являются такими, как описаны для R1; m является целым числом от 0 до 50; n является целым числом от 1 до 60; p является целым числом от 2 до 6; B представляет собой ядро z-валентного, сообщающего полифункциональность реагента B(-V)z с концевыми винильными группами, в котором z является целым числом от 3 до 6; и каждый V представляет собой группу, заключающую в себе группу, реакционноспособную в отношении тиольных групп; и каждый -V’ получен по реакции -V с тиолом; и каждый R6 независимо представляет собой фрагмент, содержащий концевую 1-(этиленсульфонил)-n- (винилсульфонил)алканольную группу, а также раскрыто применение химических составов, отверждающихся посредством присоединения по Михаэлю, в случае композиций, содержащих серосодержащие полимеры, такие как простые политиоэфиры и полисульфиды, пригодные для вариантов применения в качестве аэрокосмического герметика.

Изобретение относится к отверждаемой полимерной композиции, предназначенной для получения композита, и композиционному материалу. Отверждаемая полимерная композиция содержит следующие компоненты: (A) компонент, представляющий собой предшественник термореактивной бисмалеимидной смолы, полученный в результате реакции малеинового ангидрида и диамина, выбранного из толуолдиаминов, метилендианилинов, 1,3- и 1,4-фенилендиаминов, диаминодифенилизопропилиденов, диаминодифенилкетонов, диаминодифенилоксидов, диаминодифенилсульфидов и C2-20 алкилендиаминов; (B) арилсульфонсодержащий бисмалеимидный компонент и (C) полиарилсульфоновый термопластичный агент, повышающий сопротивление разрушению, который не содержит малеимидных боковых и/или концевых групп.
Изобретение относится к композитам на основе частично кристаллического плавкого полиэфиримида с армирующими волокнами, перерабатываемого методом литья под давлением, экструзией и прессованием. Получаемые на его основе полимерные композиционные материалы могут быть использованы для изготовления высокопрочных, тепло- и термостойких деталей для изделий конструкционного, электротехнического, общего и специального назначения, применяемых в авто-, авиа-, судостроении, космической технике, нефтехимической отрасли, в медицине и на железнодорожном транспорте.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2020-08-31 2021-10-19T10:40:43
Наверх