PL224582B1 - Hybrydowy kompozyt żywic polimerowych, sposób jego wytwarzania oraz zastosowanie - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest hybrydowy kompozyt żywic polimerowych, zwłaszcza poliuretanowych, poliestrowych lub epoksydowych, sposób jego wytwarzania oraz zastosowanie, łącznie przeznaczone zwłaszcza do odlewania prototypowych wyrobów.

Szybkie wytwarzanie części do wyrobów prototypowych poprzez odlewanie najczęściej w formach silikonowych zajmuje istotne miejsce w obszarach produkcji opartych o technologię zwaną - Rapid Technologies (w skrócie RP). Formy silikonowe pozwalają na wytwarzanie pojedynczych prototypów lub krótkich serii do około 50 sztuk. W formach tych przetwarza się materiały, których p ostać wyjściowa jest płynna, zaś w ich gniazdach nadawany jest kształt wyrobu, który jest następnie utrwalany w wyniku zestalania, bądź sieciowania przetwarzanej żywicy polimerowej. W ostatnich latach na rynku pojawiło się wiele handlowych żywic poliestrowych, poliuretanowych i epoksydowych przeznaczonych do przetwarzania w formach silikonowych. Wadą stosowania tych żywic są ich niedostatecznie dobrane właściwości użytkowe, co przekłada się na krótki czas stosowania ich w badaniach zmęczeniowych prototypu (wykonanego z takiej żywicy) na stanowiskach badawczych. Dlatego o bserwuje się stale rosnące zapotrzebowanie rynku na materiały polimerowe o podwyższonych parametrach mechanicznych, co wywołuje potrzebę opracowywania nowych materiałów o lepszych param etrach użytkowych w porównaniu do tradycyjnych żywic chemoutwardzalnych. W ostatnich latach pojawiły się prace Klostermana „Development of a curved layer LOM process for monolithic ceramics and ceramic matrix composites” Rapid Prototyping Journal, 1999, 5 (2), 61-71 oraz Yuanwena Huanga, Kaia He i Xiaohonga Wanga „Rapid prototyping of a hybryd hierarchical polyurethane-cell/hydrogel construct for regenerative medicine” Materials Science and Engineering 2013, 33, 3220-3229, w których wykorzystano hybrydowe kompozyty na osnowie poliuretanów w technologii RP do otrzymywania prototypów stosowanych jako implanty naczyniowe w medycynie. Z kolei w pracy Augsburga i innych, zatytułowanej „Rapid prototyping with ceramic-filled epoxy resin by optoforming” Rapid Prototyping Journal, 1999, 10 (4), 225-231 oraz w publikacji polskiego zgłoszenia wynalazku nr PL398644A1 opisano sposób wytwarzania modeli stosowanych w medycynie z wykorzystaniem żywicy epoksydowej i kompozytów na jej osnowie.

Znany jest z publikacji polskiego zgłoszenia wynalazku nr PL397541A1 sposób otrzymywania samogasnących kompozytów żywic chemoutwardzalnych, charakteryzujący się tym, że najpierw realizuje się proces modyfikacji wzbogaconego bentonitu w 8 do 10% zawiesinie wodnej, który prowadzi się dwuetapowo. W pierwszym etapie do podgrzanej do temperatury maksimum 90°C zawiesiny wkrapla się oktakis(tetrametyloamoniowy)oktasilseskwioksan lub oktachlorek oktakis{3-(N-(hydroksyetylo)dimetyloamino)propylo}oktasilseskwioksanu w postaci minimum 30% roztworu w alkoholu etylowym w ilości od 35 do 45 g na 100 g bentonitu surowego, po czym mieszaninę reakcyjną podgrzewa się stopniowo do temperatury maksimum 100°C przy intensywnym mieszaniu i utrzymuje w tym stanie co najmniej przez 1 godzinę. W drugim etapie podwyższa się temperaturę procesu do maksimum 120°C cały czas nie przerywając mieszania i prowadzi się proces modyfikacji przez co najmniej 1 g odzinę, a następnie mieszaninę stopniowo schładza się do temperatury pokojowej przy intensywnym mieszaniu w czasie minimum 0,5 godziny, a otrzymany produkt w postaci osadu wydziela się przez odparowanie wody lub odsączając go pod próżnią i przemywając kilkakrotnie wodą destylowaną, następnie suszy w temperaturze 100 do 120°C do osiągnięcia wilgotności nie większej od 0,5% masowych. Tak wysuszony osad miele się, a następnie przesiewa na sitach o średnicy oczka maksimum 0,06 mm i wprowadza się w ilości od 0,1 do 5% wagowych do ciekłej żywicy syntetycznej, z którą się go homogenizuje stosując wielostopniowe mieszanie, wstępne za pomocą wolnoobrotowego mieszadła mechanicznego w temperaturze pokojowej, po czym podgrzewa się do temperatury od 30 do 50°C i miesza za pomocą ultradźwięków, następnie prowadzi się mieszanie za pomocą szybkoobrotowego miksera z mieszadłem turbinowym w naczyniu pod zmniejszonym ciśnieniem w temperaturze od 30 do 50°C i w końcu kolejne mieszanie prowadzi się w homogenizatorze typu cylinder w cylindrze prz y intensywnym ścinaniu zapewniającym jego szybkość 900 do 1100 s^- . Żywice syntetyczne stanowią: żywica poliestrowa, dwuskładnikowa żywica poliuretanowa oraz żywica epoksydowa.

Hybrydowy kompozyt z żywic polimerowych, zwłaszcza poliuretanowych, poliestrowych lub epoksydowych, zwłaszcza do odlewania prototypowych wyrobów, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera dwa różne mieszane napełniacze hybrydowe w postaci nanonapełniaczy zbudowanych ze strukturalnych elementów nieorganicznych i organicznych.

PL 224 582 B1

Korzystnie napełniaczami hybrydowego kompozytu są: bentonit modyfikowany pierwszym modyfikatorem - pochodną klatkowego silseskwioksanu o strukturze oktakis(tetrametyloamoniowy)oktasilseskwioksanu o strukturalnym wzorze 1 oraz krzemionka modyfikowana drugim modyfikatorem - 20 częściami wagowymi mono[3-(2-aminoetyloamino)propylo]hepta(izobutylo)-oktasilseskwioksanu, to jest krzemionka modyfikowana o strukturalnym wzorze 2, przy czym udziały obu napełniaczy są równe i wynoszą po od 0,1 do 15% wagowych.

Sposób wytwarzania hybrydowego kompozytu z żywic polimerowych, zwłaszcza poliuretanowych, poliestrowych lub epoksydowych, przeznaczonego zwłaszcza do odlewania prototypowych wyrobów, według wynalazku charakteryzuje się tym, że jego napełniacze hybrydowe, zbudowane ze strukturalnych elementów nieorganicznych i organicznych, w postaci bentonitu modyfikowanego pierwszym modyfikatorem - pochodną klatkowego silseskwioksanu o strukturze oktakis(tetrametyloamoniowy)-oktasilseskwioksanu o strukturalnym wzorze 1 oraz krzemionki modyfikowanej drugim modyfikatorem - 20 częściami wagowymi mono[3-(2-aminoetyloamino)propylo]hepta(izobutylo)oktasilseskwioksanu, to jest krzemionki modyfikowanej o strukturalnym wzorze 2, homogenizuje się z żywicą polimerową w kilkuetapowym procesie złożonym z mieszania mechanicznego, działania ultradźwiękami oraz ucierania w warunkach dużej szybkości ścinania minimum 500 s^- .

Korzystnie napełniacze hybrydowe, w postaci modyfikowanego betonitu i modyfikowanej krzemionki, dodaje się do żywic polimerowych w równych ilościach po od 0,1 do 15% wagowych.

Dalsze korzyści są uzyskiwane, jeśli modyfikację krzemionki prowadzi się dwuetapowo, a mianowicie w pierwszym etapie otrzymuje się nośnik w postaci krzemionki uwodnionej (SiO₂), przy czym do reaktora umieszczonego w łaźni wodnej nagrzanej do temperatury 60:90°C, korzystnie 85°C, wprowadza się zawierający 200 cm wodnego roztworu czynnik hydrofobizujący w postaci nienasyconego alkoholu tłuszczowego C₁₁-C₁₄ o średnim stopniu oksyetylenowania 7, a następnie dozuje się ₃ cm 5% roztworu krzemianu sodu z 19,6 g siarczanu(VI) sodu, a po wymieszaniu kolejno do reak3 3 3 tora dozuje się 740 cm krzemianu sodu ze stałą szybkością 8 cm /min oraz 420 cm roztworu kwasu ₃ siarkowego(VI) z zadaną szybkością 4 cm /min, intensywnie mieszając układ, po czym powstałą dyspersję odsącza się pod zmniejszonym ciśnieniem i przemywa kilkakrotnie gorącą wodą, a następnie suszy, zaś w drugim etapie przeprowadza się modyfikację tak przygotowanej krzemionki uwodnionej (SiO₂) drugim modyfikatorem, stosując immobilizację w rozpuszczalniku organicznym, przy czym proces prowadzi się w temperaturze 20:60°C, korzystnie 50°C, a na początku modyfikacji 10 g próbki ₃

SiO₂ umieszcza się w reaktorze w 100 cm rozpuszczalnika organicznego w postaci toluenu, po czym ₃ mieszaninę modyfikującą, złożoną z 20 części wagowych drugiego modyfikatora i 20 cm rozpuszczalnika, w przeliczeniu na 100 części wagowych krzemionki, dozuje się do reaktora ze stałą szybk o₃ ścią 1 cm /min, a podczas dozowania układ poddaje się intensywnemu mieszaniu z zadaną szybko-1 ścią 1000 min^- , zaś proces prowadzi się w atmosferze gazu obojętnego, a po zadozowaniu mieszaniny modyfikującej układ miesza się przez 2 godziny, a następnie w kolejnym etapie procesu mieszaninę reakcyjną przenosi się do wyparki próżniowej, gdzie prowadzi się dalszą modyfikację połączoną z odparowaniem rozpuszczalnika, po czym otrzymaną próbkę suszy się w temperaturze 120°C przez 48 godzin i przesiewa przez sito o średnicy oczka 60 μm.

W przypadku żywicy poliuretanowej modyfikowany bentonit oraz modyfikowaną krzemionkę, o udziałach wagowych 1 : 1 wprowadza się kolejno w ilości po 0,5:8,0 części wagowych, korzystnie 1,0:4,0 części wagowych, na 100 części wagowych ciekłej żywicy syntetycznej, a następnie homogenizuje się z nią kilkuetapowo, przy czym w pierwszej kolejności do składnika poliolowego żywicy poliuretanowej wprowadza się modyfikowany bentonit i dysperguje się go do otrzymania homogenicznej zawiesiny, po czym wprowadza się i dysperguje modyfikowaną krzemionkę. W obu przypadkach stosuje się wielostopniową homogenizację, a mianowicie po wstępnym wymieszaniu składników za pomocą wolnoobrotowego mieszadła mechanicznego w temperaturze pokojowej, podgrzewa się je do temperatury 40:55°C, korzystnie 50°C i miesza za pomocą homogenizatora ultradźwiękowego, a następnie kolejny etap homogenizacji prowadzi się w szybkoobrotowym mikserze z mieszadłem turbinowym, korzystnie pod zmniejszonym ciśnieniem, w temperaturze 40:55°C, korzystnie 50°C, przy prędkości obrotowej mieszadła 5000 min^- , po czym końcową homogenizację prowadzi się w ucieraku typu cylinder-cylinder o niewielkiej szczelinie około 0,5:1,0 mm, zapewniającej intensywne ścinanie dzięki dużej prędkości obrotowej ruchomego cylindra wynoszącej 4000:10000 min^- .

Zastosowanie hybrydowego kompozytu z żywic polimerowych, zwłaszcza poliuretanowych, poliestrowych lub epoksydowych, zawierającego napełniacze hybrydowe zbudowane ze strukturalnych elementów nieorganicznych i organicznych w postaci bentonitu modyfikowanego pochodną klatkowego

PL 224 582 B1 silseskwioksanu o strukturze oktakis(tetrametyloamoniowy)-oktasilseskwioksanu oraz krzemionki modyfikowanej mono[3-(2-aminoetyloamino)propylo]hepta(izobutylo)oktasilseskwioksanem, według wynalazku, jest przewidziane do odlewania prototypowych wyrobów, w przypadku wyrobów wymagających niewielkiego skurczu przetwórczego i dobrych właściwości mechanicznych.

Korzystnie hybrydowy kompozyt jest przydatny do odlewania prototypowych wyrobów w technologii RP, zwłaszcza odlewania prototypowych kół zębatych do przekładni zębatych.

Zastosowanie mieszaniny hybrydowych napełniaczy, w postaci bentonitu modyfikowanego oraz krzemionki uwodnionej modyfikowanej pochodnymi oligomerycznych klatkowych silseskwioksanów (POSS), na przykład do napełniania dwuskładnikowej żywicy poliuretanowej stosowanej w technologii RP, zgodnie z wynalazkiem, znacząco i korzystnie różni się od rozwiązań dotychczas opisanych w literaturze. Uzyskano wyraźną poprawę właściwości użytkowych kompozytów otrzymanych spos obem według wynalazku w porównaniu do niemodyfikowanej żywicy poliuretanowej o nazwie handlowej RenCast FC55: udarność wg Charpy'ego wzrosła o około 25:55%, moduł Younga o 15:35%. a wskaźnik tlenowy LOI o 25:50%. Uzyskano także znaczną poprawę stabilności wymiarów otrzym anych z tych hybrydowych kompozytów modeli kół zębatych. Oznaczone za pomocą współrzędnościowej maszyny pomiarowej odchyłki wymiarów dla modeli kół zębatych o zarysie zęba ewolwentowym i średnicy podziałowej równej 120 mm nie przekraczały ±0,1 mm.

Efekty te uzyskuje się dzięki odpowiednio dobranemu sposobowi kilkuetapowej homogenizacji, według wynalazku, hybrydowych kompozytów, który to sposób pozwala na dokładne zdyspergowanie w żywicy polimerowej cząstek modyfikowanego bentonitu oraz modyfikowanej krzemionki do rozmiarów nanometrycznych, o którym świadczy klarowność produktu oraz morfologia charakterystyczna dla nanokompozytów o budowie interkalowanej.

W prowadzonych badaniach dotyczących zastosowania hybrydowych kompozytów w technologii RP stwierdzono, że hybrydowe kompozyty pozwalają na wyeliminowanie kosztownych matryc m etalowych na etapie przygotowania modeli badawczych przekładni zębatych. Modele prototypowe wykonane z hybrydowych kompozytów służą do testowania nowych konstrukcji układów przeniesienia napędów wykonanych z tworzyw polimerowych. Dzięki wprowadzeniu kombinacji napełniaczy uzysk ano ograniczenie skurczu badanych hybrydowych kompozytów, co wpłynęło na poprawę dokładności wymiarowej modeli, na przykład kół zębatych. Zapewnia to poprawne działanie przekładni zębatej.

Rozwiązania według wynalazku są bliżej wyjaśnione w przykładach wykonania i na rysunku, na którym na wzorach strukturalnych, wzór 1 przedstawia pierwszy modyfikator, zaś wzór 2 - krzemionkę modyfikowaną drugim modyfikatorem.

P r z y k ł a d 1

Modyfikację wzbogaconego bentonitu pierwszym modyfikatorem prowadzi się znanym sposobem dwuetapowo w 8:10% zawiesinie wodnej. W pierwszym etapie do podgrzanej do temperatury 70°C zawiesiny wkrapla się pierwszy modyfikator w postaci 50% roztworu w alkoholu etylowym w ilości od 25 do 45 g na 100 g bentonitu surowego, w zależności od pojemności jonowymiennej zastosowanego do modyfikacji glinokrzemianu. Następnie mieszaninę reakcyjną podgrzewa się stopniowo do 80°C przy intensywnym mieszaniu i utrzymuje się w tym stanie przez 3 godziny. W drugim etapie temperaturę zawartości reaktora podwyższa się do 90°C nie przerywając mieszania i prowadzi dalej proces modyfikacji przez kolejne 3 godziny. Po upływie tego czasu mieszaninę stopniowo schładza się w ciągu 1 godziny do temperatury pokojowej podczas intensywnego mieszania. Otrzymany produkt w postaci osadu wydziela się przez odparowanie wody w komorze z wymuszonym obiegiem powietrza, a następnie suszy w temperaturze 100:120°C do osiągnięcia wilgotności nie większej od 0,5% masowych. Wysuszony osad modyfikowanego bentonitu miele się do uzyskania ziaren o rozmiarach poniżej 0,06 mm.

Modyfikację krzemionki prowadzi się przy użyciu 20 części wagowych drugiego modyfikatora. W pierwszym etapie, który polega na wprowadzeniu do reaktora umieszczonego w łaźni wodnej nagrzanej do temperatury 85°C, zawierającego 200 cm wodnego roztworu czynnika hydrofobizującego w postaci nienasyconego alkoholu tłuszczowego C₁₁-C₁₄ o średnim stopniu oksyetylenowania 7, ₃ otrzymuje się nośnik w postaci krzemionki uwodnionej. Po ustaleniu się temperatury dozuje się 60 cm ₃

5% roztworu krzemianu sodu z 19,6 g siarczanu(VI) sodu. Po wymieszaniu dozuje się 740 cm krze33 mianu sodu ze stałą szybkością 8 cm³/min oraz 420 cm³ roztworu kwasu siarkowego(VI) z zadaną ₃ szybkością około 4 cm /min. Układ poddaje się intensywnemu mieszaniu. Krzemionkę odsącza się pod zmniejszonym ciśnieniem i przemywa kilkakrotnie gorącą wodą, a następnie suszy konwekcyjnie w temperaturze 105°C w czasie 24 h. W drugim etapie wcześniej przygotowaną krzemionkę uwodnioną

PL 224 582 B1 modyfikuje się drugim modyfikatorem stosując immobilizację w rozpuszczalniku organicznym. Proces prowadzono w temperaturze 25°C lub 50°C. Na początku modyfikacji 10 g próbki SiO₂ umieszczono w reaktorze, do którego wprowadzono 100 cm rozpuszczalnika organicznego (toluenu). Następnie sporządzono mieszaninę modyfikującą, która składała się z 20 części wagowych drugiego modyfikatora w przeliczeniu na 100 części wag. krzemionki oraz 20 cm rozpuszczalnika. Uzyskaną mieszaninę ₃ dozowano do reaktora ze stałą szybkością 1 cm /min. Podczas wkraplania układ poddawany był intensywnemu mieszaniu z zadaną szybkością 1000 min^- . Proces prowadzono w atmosferze gazu obojętnego w postaci azotu. Po zadozowaniu mieszaniny modyfikującej układ mieszano jeszcze przez 2 godziny. W kolejnym etapie procesu układ przenoszono na wyparkę próżniową, gdzie następowała dalsza modyfikacja z odparowaniem rozpuszczalnika. Następnie otrzymaną próbkę umieszczano w suszarce komorowej i suszono w temperaturze 120°C przez 48 godzin. Ostatnim etapem procesu było przesiewanie produktu przez sito o średnicy oczka 60 μm.

Tak otrzymany bentonit modyfikowany drugim modyfikatorem, w ilości 4,5 g wprowadzano do 300 g poliolu - pierwszego składnika chemoutwardzalnej żywicy poliuretanowej o nazwie handlowej

RenCast FC55 i mieszano wstępnie w zlewce za pomocą mieszadła mechanicznego z prędkością obrotową 500 min^- w temperaturze pokojowej, a następnie umieszczono w mieszalniku ultradźwiękowym i ogrzano w trakcie mieszania do temperatury 50°C. Operację tę wykonywano przez 15 min. Wymieszane wstępnie w ten sposób kompozycje homogenizowano w szybkoobrotowym mikserze z płaszczem termostatującym również w temperaturze 50°C z mieszadłem turbinowym z wirnikiem o średnicy 60 mm o prędkości obrotowej 5000 min^- pod zmniejszonym ciśnieniem do około 0,01 MPa przez 40 min. Następnie, dla pełnego zdyspergowania modyfikowanego bentonitu w żywicy polimerowej, ucierano kompozycje w homogenizatorze szybkoobrotowym zapewniającym prędkość obrotową

4000 min^- . Czas trwania tej operacji wynosił 10:25 min, korzystnie 15 min. Następnie do tak otrzymanej kompozycji dodano 4,5 g krzemionki modyfikowanej 20 częściami wagowymi drugiego modyfikatora (wzór 2) dyspergując ją tak samo jak bentonit modyfikowany poprzez wieloetapową homogenizację. Otrzymana w ten sposób kompozycja wykazywała brak sedymentacji napełniaczy podczas przechowywania w temperaturze 4°C przez co najmniej 6 miesięcy. Po ochłodzeniu kompozycji poliolu do temperatury pokojowej dodano do niej czynnika sieciującego - oligomeru diizocyjanianowego w ilości po 300 g. Mieszaninę umieszczono w laboratoryjnej komorze próżniowej, w której dokładnie wymieszano i odpowietrzono kompozycje, które następnie wylano do form silikonowych na kształtki do badań wytrzymałościowych. Kompozycje utwardzano przez 24 godziny w temperaturze pokojowej, a potem przez 4 godziny w podwyższonej temperaturze 60°C. Uzyskane w ten sposób kształtki poddano badaniom wytrzymałościowym, których wyniki w porównaniu do żywicy były wyraźnie lepsze, co zilustrowane jest w tabeli 1.

T a b e l a 1

Wyniki badań właściwości użytkowych żywicy poliuretanowej RenCast FC55 i hybrydowego kompozytu na jej osnowie

Rodzaj kompozycji	Naprężenie zrywające, MPa	Moduł Younga, GPa	Twardość wg Rockwella, MPa	Udarność według Charpy'ego, kJ/m2	LOI, % O2
Żywica poliuretanowa RenCast FC55	70,3±3,1	1,06±0,16	38,2±2,3	8,3±0,5	19,2±0,4
Hybrydowy kompozyt	83,8±1,3	1,20±0,17	38,3±1,6	10,8±0,6	22,2±0,3

P r z y k ł a d 2

Proces otrzymywania kompozycji przeprowadzono identycznie jak w przykładzie 1, ale do 300 g poliolu pierwszego składnika chemoutwardzalnej żywicy poliuretanowej wprowadzono 9 g bentonitu modyfikowanego oktakis(tetrametyloamoniowy)oktasilseskwioksanem oraz 9 g krzemionki modyfikowanej 20 częściami wag. mono[3-(2-aminoetyloamino)propylo]hepta(izo-butylo)oktasilseskwioksanem. Otrzymany kompozyt charakteryzował się wielkością naprężenia zrywającego 90,4±0,9 MPa, modułem Younga 1,3±0,14 GPa, twardością według Rockwella 46,8±4,2 MPa, udarnością według Charpy'ego 11,3±0,3 kJ/m² i wskaźnikiem tlenowym LOI 28,6±0,4% O₂.

PL 224 582 B1

P r z y k ł a d 3

Proces otrzymywania kompozycji przeprowadzono identycznie jak w przykładzie 1, przy czym do 300 g poliolu pierwszego składnika chemoutwardzalnej żywicy poliuretanowej wprowadzono 15 g bentonitu modyfikowanego pierwszym modyfikatorem oraz 15 g krzemionki modyfikowanej 20 częściami wagowymi drugiego modyfikatora. Otrzymany kompozyt charakteryzował się wielkością naprężenia zrywającego 95,7±0,3 MPa, modułem Younga 1,5±0,18 GPa, twardością według Rockwella 46,2±4,1 MPa, udarnością według Charpy'ego 13,2±0,5 kJ/m i wskaźnikiem tlenowym LOI 28,1 ±0,3% O2.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Hybrydowy kompozyt z żywic polimerowych, zwłaszcza poliuretanowych, poliestrowych lub epoksydowych, zwłaszcza do odlewania prototypowych wyrobów, znamienny tym, że zawiera dwa różne mieszane napełniacze hybrydowe w postaci nanonapełniaczy zbudowanych ze strukturalnych elementów nieorganicznych i organicznych.
2. 2. Hybrydowy kompozyt według zastrz. 1, znamienny tym, że napełniaczami hybrydowego kompozytu są: bentonit modyfikowany pierwszym modyfikatorem - pochodną klatkowego silseskwioksanu o strukturze oktakis(tetrametyloamoniowy)oktasilseskwioksanu o strukturalnym wzorze 1 oraz krzemionka modyfikowana drugim modyfikatorem - 20 częściami wagowymi mono[3-(2-aminoetyloamino)propylo]hepta(izobutylo)oktasilseskwioksanu, to jest krzemionka modyfikowana o strukturalnym wzorze 2, przy czym udziały obu napełniaczy są równe i wynoszą po od 0,1 do 15% wagowych.
3. 3. Sposób wytwarzania hybrydowego kompozytu z żywic polimerowych, zwłaszcza poliuretanowych, poliestrowych lub epoksydowych, przeznaczonego zwłaszcza do odlewania prototypowych wyrobów, znamienny tym, że jego napełniacze hybrydowe, zbudowane ze strukturalnych elementów nieorganicznych i organicznych, w postaci bentonitu modyfikowanego pierwszym modyfikatorem pochodną klatkowego silseskwioksanu o strukturze oktakis(tetrametyloamoniowy)-oktasilseskwioksanu o strukturalnym wzorze 1 oraz krzemionki modyfikowanej drugim modyfikatorem - 20 częściami wagowymi mono[3-(2-aminoetyloamino)propylo]hepta(izobutylo)oktasilseskwioksanu, to jest krzemionki modyfikowanej o strukturalnym wzorze 2, homogenizuje się z żywicą polimerową w kilkuetapowym procesie złożonym z mieszania mechanicznego, działania ultradźwiękami oraz ucierania w warunkach dużej szybkości ścinania minimum 500 s^- .
4. 4. Sposób wytwarzania według zastrz. 3, znamienny tym, że napełniacze hybrydowe, w postaci modyfikowanego betonitu i modyfikowanej krzemionki, dodaje się do żywic polimerowych w równych ilościach po od 0,1 do 15% wagowych.
5. 5. Sposób wytwarzania według zastrz. 3, znamienny tym, że modyfikację krzemionki prowadzi się dwuetapowo, a mianowicie w pierwszym etapie otrzymuje się nośnik w postaci krzemionki uwodnionej (SiO₂), przy czym do reaktora umieszczonego w łaźni wodnej nagrzanej do temperatury 60:90°C, korzystnie 85°C, wprowadza się zawierający 200 cm wodnego roztworu czynnik hydrofobizujący w postaci nienasyconego alkoholu tłuszczowego C₁₁-C₁₄ o średnim stopniu oksyetylenowa₃ nia 7, a następnie dozuje się 60 cm 5% roztworu krzemianu sodu z 19,6 g siarczanu(VI) sodu, a po wymieszaniu kolejno do reaktora dozuje się 740 cm³ krzemianu sodu ze stałą szybkością 8 cm³/min oraz 420 cm³ roztworu kwasu siarkowego(VI) z zadaną szybkością 4 cm³/min, intensywnie mieszając układ, po czym powstałą dyspersję odsącza się pod zmniejszonym ciśnieniem i przemywa kilkakrotnie gorącą wodą, a następnie suszy konwekcyjnie w temperaturze 105°C w czasie 24 h, zaś w drugim etapie przeprowadza się modyfikację tak przygotowanej krzemionki uwodnionej (SiO₂) drugim modyfikatorem, stosując immobilizację w rozpuszczalniku organicznym, przy czym proces prowadzi się w temperaturze 20:60°C, korzystnie 50°C, a na początku modyfikacji 10 g próbki SiO₂ umieszcza się ₃ w reaktorze w 100 cm³ rozpuszczalnika organicznego w postaci toluenu, po czym mieszaninę modyfi₃ kującą, złożoną z 20 części wagowych drugiego modyfikatora i 20 cm rozpuszczalnika, w przeliczeniu ₃ na 100 części wagowych krzemionki, dozuje się do reaktora ze stałą szybkością 1 cm³/min, a podczas dozowania układ poddaje się intensywnemu mieszaniu z zadaną szybkością 1000 min^- , zaś proces prowadzi się w atmosferze gazu obojętnego, a po zadozowaniu mieszaniny modyfikującej układ miesza się przez 2 godziny, a następnie w kolejnym etapie procesu mieszaninę reakcyjną przenosi się do wyparki próżniowej, gdzie prowadzi się dalszą modyfikację połączoną z odparowaniem rozpuszczalnika, po czym otrzymaną próbkę suszy się w temperaturze 120°C przez 48 godzin.

   PL 224 582 B1
6. 6. Sposób wytwarzania według zastrz. 5, znamienny tym, że w przypadku żywicy poliuretanowej modyfikowany bentonit oraz modyfikowaną krzemionkę, o udziałach wagowych 1 : 1 wprowadza się kolejno w ilości po 0,5: 8,0 części wagowych, korzystnie po 1,0:4,0 części wagowych, na 100 części wagowych ciekłej żywicy syntetycznej, a następnie homogenizuje się z nią kilkuetapowo, przy czym w pierwszej kolejności do składnika poliolowego żywicy poliuretanowej wprowadza się modyfikowany bentonit i dysperguje się go do otrzymania homogenicznej zawiesiny, po czym wprowadza się i dysperguje modyfikowaną krzemionkę, przy czym w obu przypadkach stosuje się wielostopniową homogenizację, a mianowicie po wstępnym wymieszaniu składników za pomocą wolnoobrotowego mieszadła mechanicznego w temperaturze pokojowej, podgrzewa się je do temperatury 40:55°C, korzystnie 50°C i miesza za pomocą homogenizatora ultradźwiękowego, a następnie kolejny etap homogenizacji prowadzi się w szybkoobrotowym mikserze z mieszadłem turbinowym, korzystnie pod zmniejszonym ciśnieniem, w temperaturze 40:55°C, korzystnie 50°C, przy prędkości obrotowej mieszadła 5000 min^- , po czym końcową homogenizację prowadzi się w ucieraku typu cylinder-cylinder o niewielkiej szczelinie około 0,5:1,0 mm, zapewniającej intensywne ścinanie dzięki dużej prędkości obrotowej ruchomego cylindra wynoszącej 4000:10000 min^- .
7. 7. Zastosowanie hybrydowego kompozytu z żywic polimerowych, zwłaszcza poliuretanowych, poliestrowych lub epoksydowych, zawierającego napełniacze hybrydowe zbudowane ze strukturalnych elementów nieorganicznych i organicznych w postaci bentonitu modyfikowanego pochodną klatkowego silseskwioksanu o strukturze oktakis(tetrametyloamoniowy)oktasilseskwioksanu oraz krzemionki modyfikowanej mono[3-(2-aminoetyloamino)propylo]hepta(izobutylo)oktasilseskwioksanem, do odlewania prototypowych wyrobów, w przypadku wyrobów wymagających niewielkiego skurczu przetwórczego i dobrych właściwości mechanicznych.
8. 8. Zastosowanie hybrydowego kompozytu według zastrz. 7, do odlewania prototypowych wyr obów w technologii RP.
9. 9. Zastosowanie hybrydowego kompozytu według zastrz. 7 albo 8, do odlewania prototypowych kół zębatych do przekładni zębatych.