RU213281U1 - Термопластичная армированная лента с барьерными свойствами - Google Patents
Термопластичная армированная лента с барьерными свойствами Download PDFInfo
- Publication number
- RU213281U1 RU213281U1 RU2021137206U RU2021137206U RU213281U1 RU 213281 U1 RU213281 U1 RU 213281U1 RU 2021137206 U RU2021137206 U RU 2021137206U RU 2021137206 U RU2021137206 U RU 2021137206U RU 213281 U1 RU213281 U1 RU 213281U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fibers
- thermoplastic
- polymer
- reinforced tape
- layered
- Prior art date
Links
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 title claims abstract description 90
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 72
- 230000003014 reinforcing Effects 0.000 claims abstract description 35
- 239000011160 polymer matrix composite Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002648 laminated material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 6
- -1 layered clays Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 22
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 21
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 20
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 claims description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 11
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 9
- 239000004698 Polyethylene (PE) Substances 0.000 claims description 7
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 6
- 150000002892 organic cations Chemical class 0.000 claims description 6
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 6
- 239000011528 polyamide (building material) Substances 0.000 claims description 6
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims description 5
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 5
- 229920000069 poly(p-phenylene sulfide) Polymers 0.000 claims description 5
- 229920002530 poly[4-(4-benzoylphenoxy)phenol] polymer Polymers 0.000 claims description 5
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L Barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N HF Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001083 Polybutene Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001470 Polyketone Polymers 0.000 claims description 4
- WYTGDNHDOZPMIW-UHOFOFEASA-O Serpentine Natural products O=C(OC)C=1[C@@H]2[C@@H]([C@@H](C)OC=1)C[n+]1c(c3[nH]c4c(c3cc1)cccc4)C2 WYTGDNHDOZPMIW-UHOFOFEASA-O 0.000 claims description 4
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 claims description 4
- KARVSHNNUWMXFO-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane;hydrate Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O KARVSHNNUWMXFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004715 ethylene vinyl alcohol Substances 0.000 claims description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 4
- 229910000271 hectorite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052625 palygorskite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 4
- 229920005587 polyester-imide Polymers 0.000 claims description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 4
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N Maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920000393 Nylon 6/6T Polymers 0.000 claims description 3
- 210000002381 Plasma Anatomy 0.000 claims description 3
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 claims description 3
- 229920001721 Polyimide Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 3
- 229920000491 Polyphenylsulfone Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004954 Polyphthalamide Substances 0.000 claims description 3
- VXJCGWRIPCFWIB-UHFFFAOYSA-N [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] VXJCGWRIPCFWIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims description 3
- 229910052599 brucite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011852 carbon nanoparticle Substances 0.000 claims description 3
- 229910001679 gibbsite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 3
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 3
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002496 poly(ether sulfone) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 3
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 3
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910001785 vantasselite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims description 2
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-L CHEBI:8154 Chemical class [O-]P([O-])=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 2
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N N#B Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 2
- 239000004113 Sepiolite Substances 0.000 claims description 2
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N Silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HWKQNAWCHQMZHK-UHFFFAOYSA-N Trolnitrate Chemical compound [O-][N+](=O)OCCN(CCO[N+]([O-])=O)CCO[N+]([O-])=O HWKQNAWCHQMZHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004699 Ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) Substances 0.000 claims description 2
- QDRXWCAVUNHOGA-UHFFFAOYSA-N acequinocyl Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C(CCCCCCCCCCCC)=C(OC(C)=O)C(=O)C2=C1 QDRXWCAVUNHOGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 claims description 2
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DGMCGTFMFPEQLT-UHFFFAOYSA-M aluminum;magnesium;silicon;hydroxide;tetradecahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.[OH-].[Mg].[Mg].[Al].[Al].[Si].[Si].[Si].[Si] DGMCGTFMFPEQLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 claims description 2
- 229960000892 attapulgite Drugs 0.000 claims description 2
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims description 2
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052626 biotite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VNSBYDPZHCQWNB-UHFFFAOYSA-N calcium;aluminum;dioxido(oxo)silane;sodium;hydrate Chemical compound O.[Na].[Al].[Ca+2].[O-][Si]([O-])=O VNSBYDPZHCQWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001767 cationic compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910001919 chlorite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052619 chlorite group Inorganic materials 0.000 claims description 2
- TUKQLEWOUPCTOS-UHFFFAOYSA-N dimagnesium;dioxido(oxo)silane;hydroxy-oxido-oxosilane;hydrate Chemical compound O.[Mg+2].[Mg+2].O[Si]([O-])=O.O[Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O TUKQLEWOUPCTOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- MSKQYWJTFPOQAV-UHFFFAOYSA-N fluoroethene;prop-1-ene Chemical group CC=C.FC=C MSKQYWJTFPOQAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 claims description 2
- 229910052631 glauconite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052900 illite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001411 inorganic cation Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 2
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 2
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052627 muscovite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 claims description 2
- VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L nonaaluminum;magnesium;tripotassium;1,3-dioxido-2,4,5-trioxa-1,3-disilabicyclo[1.1.1]pentane;iron(2+);oxygen(2-);fluoride;hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[F-].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[K+].[K+].[K+].[Fe+2].O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2 VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910000273 nontronite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052628 phlogopite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 claims description 2
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052615 phyllosilicate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000412 polyarylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 claims description 2
- 229920005606 polypropylene copolymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000275 saponite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000276 sauconite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052624 sepiolite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000019355 sepiolite Nutrition 0.000 claims description 2
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 claims description 2
- 125000005624 silicic acid group Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000000454 talc Substances 0.000 claims description 2
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 claims description 2
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 claims description 2
- LEHFSLREWWMLPU-UHFFFAOYSA-B zirconium(4+);tetraphosphate Chemical class [Zr+4].[Zr+4].[Zr+4].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LEHFSLREWWMLPU-UHFFFAOYSA-B 0.000 claims description 2
- LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 1-Hexene Chemical compound CCCCC=C LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229920000122 Acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 claims 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims 1
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 claims 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 claims 1
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 claims 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 39
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 32
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 23
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 12
- 239000003921 oil Substances 0.000 abstract description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 4
- 238000003856 thermoforming Methods 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 3
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 3
- ZKHQWZAMYRWXGA-KQYNXXCUSA-N Adenosine triphosphate Chemical compound C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)[C@@H](O)[C@H]1O ZKHQWZAMYRWXGA-KQYNXXCUSA-N 0.000 description 2
- 229920000219 Ethylene vinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 229910015800 MoS Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 229910010320 TiS Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N silicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- YPLPZEKZDGQOOQ-UHFFFAOYSA-M Iron oxychloride Chemical compound [O][Fe]Cl YPLPZEKZDGQOOQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004712 Metallocene polyethylene (PE-MC) Substances 0.000 description 1
- 229910019440 Mg(OH) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015621 MoO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001730 Moisture cure polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- 229920001748 Polybutylene Polymers 0.000 description 1
- 102000014961 Protein Precursors Human genes 0.000 description 1
- 108010078762 Protein Precursors Proteins 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N Silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 238000009786 automated tape laying Methods 0.000 description 1
- 230000027455 binding Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 229910052620 chrysotile Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 229910052949 galena Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 1
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 1
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- SCKXCAADGDQQCS-UHFFFAOYSA-N performic acid Chemical compound OOC=O SCKXCAADGDQQCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920001643 poly(ether ketones) Polymers 0.000 description 1
- 229920001142 polymer nanocomposite Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N precursor Substances N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009417 prefabrication Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 235000010384 tocopherol Nutrition 0.000 description 1
- 235000019731 tricalcium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- CWBIFDGMOSWLRQ-UHFFFAOYSA-N trimagnesium;hydroxy(trioxido)silane;hydrate Chemical compound O.[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].O[Si]([O-])([O-])[O-].O[Si]([O-])([O-])[O-] CWBIFDGMOSWLRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 101700035133 yxdJ Proteins 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к термопластичным композитным материалам с барьерными свойствами, используемым для изготовления газонепроницаемых изделий в нефтегазовой, аэрокосмической, авиационной, автомобильной отраслях, водородной энергетики, строительстве, таких как емкости для хранения жидких и газообразных сред, и таких как высоконапорные термопластичные композитные трубы, используемые для транспортировки нефти, газа, флюидов, водорода и смеси природного газа с водородом, и таких как коммунальные трубопроводные системы. Термопластичная армированная лента с барьерными свойствами состоит из непрерывных однонаправленных армирующих волокон и полимер-матричного композита, состоящего из термопластичного полимера, и наполнителя из слоистого материала с толщиной частиц от 1 нм до 900 нм и аспектным отношением от 50 до 18000, с объемной долей в термопластичном полимере от 0,1% до 45%. При этом непрерывные однонаправленные армирующие волокна образуют по ширине термопластичной армированной ленты плоские области, окруженные со всех сторон полимер-матричным композитом, внутри которых непрерывные однонаправленные армирующие волокна также окружены полимер-матричным композитом и равномерно распределены по объему плоской области, при этом объемная доля непрерывных однонаправленных армирующих волокон в полимер-матричном композите термопластичной армированной ленты составляет от 2% до 80%. Техническим результатом полезной модели является обеспечение низкой газопроницаемости композитных материалов. 8 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель относится к термопластичным композитным материалам с барьерными свойствами, в том числе армированными волокном, изготовленными методами намотки и/или термоформования, пултрузии и/или экструзии, используемых для изготовления газонепроницаемых изделий в нефтегазовой, аэрокосмической, авиационной, автомобильной отраслях, водородной энергетики, судостроении, строительстве, таких как емкости для хранения жидких и газообразных сред, и таких как высоконапорные композитные (полимерно-армированные) термопластичные трубы, используемые для транспортировки газообразных и жидко-образных веществ, при транспортировке нефти, газа, флюидов, метанола, водорода и смеси природного газа с водородом, при устройстве газовых и нефтяных скважин, и для ремонтных и , работ, и таких как коммунальные трубопроводные системы централизованного газоснабжения, водоснабжения, теплоснабжения, отопления, охлаждения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Термопластичные армированные ленты (UD tapes, препеги, прекурсоры) в течение многих лет с возрастающим успехом используются в производстве композитных материалов для изготовления пластиковых композитных изделий и конструкций, из-за их высокой прочности, легкого веса и простоты изготовления.
Эти композитные материалы широко применяются в самых различных вариантах применения в нефтегазовой, аэрокосмической, авиационной, автомобильной, промышленностях, судостроении, строительстве.
Особый интерес представляют термопластичные полимерно-композитные материалы поскольку они потенциально пригодны для высокоскоростного производства труб, деталей и конструкций. Кроме того, значительно снижается издержки на отходы, так как они могут подвергаться вторичной переработке.
Традиционно наиболее востребованными лентами (препегами) композитных материалов являются полимерные материалы армированные волокнами, такими как стекло, углерод и арамид. У потребителей нефтегазовой отрасли и в развивающейся водородной энергетики кроме прочных композитных материалов в настоящее время растет интерес к полимерно-композитным материалам с барьерными свойствами, особенно сочетающие в себе высокую прочность и низкую газопроницаемость.
Традиционно для достижения газонепроницаемости применялись металлополимерные решения. Например, в трубопроводной технике хорошо известны металлополимерные трубы для систем коммунального водоснабжения и отопления, в которых роль газового барьера выполняет алюминиевый слой, (например, RU 88311 U1 от 05.08.2009, В32В 15/08, В29С 47/04, В82В 3/00). Такие решения хорошо себя зарекомендовали в коммунальных трубопроводах при давлениях до 1,0 МПА и диаметрах до 110 мм. Однако уже в нефтегазовой отрасли, где требования к давлению существенно выше, и особо востребованы трубопроводы диаметром не менее 100 мм, металлополимерные решения трудно реализуемы, т.к. формирование металлического слоя на диаметрах выше 100…110 мм связано с технологическими сложностями и существенным удорожанием оборудования для их производства.
Решения с барьерными слоями из EVOH и металла создают проблемы для нефтегазовых труб в области механической прочности (расслоения в условия воздействия высокого давления переменной направленности). У EVOH слоев - из-за невысокой прочности самого материала и ограниченной прочности в соединении EVOH-полимер. У металлических барьеров подобные проблемы с адгезией в соединении металл-полимер. Именно поэтому возрастает интерес к неметаллическим композитным решениям для газонепроницаемости.
Особенно востребованы высокопрочные композитные материалы с барьерными свойствами в производстве высоконапорных труб (Thermoplastic composite pipes) для нефтегазовой отрасли, водородной энергетики, аэрокосмической отрасли, автомобилестроении и в строительстве.
Известен нитевидный армирующий препег, например, RU 152300 U1 от 28.07.2014, В29С 67/00, в котором армирующая система для армирования полимерных изделий выполнена из комплексных нитей, состоящих из пучка соединенных между собой, по меньшей мере, нитей двух типов, включающих, по меньше мере, одну высокопрочную высокомодульную базовую армирующую нить и, по меньшей мере, одну заполняющую нить из термопласта с температурой плавления более низкой по сравнению с базовой армирующей нитью и близкой к температуре плавления материала армируемой поверхности полимерного слоя, при этом заполняющая нить равномерно распределена по объему в пучке комплексной армирующей нити. Такие препеги применимы для получения прочных изделий, однако при производстве требуют дополнительную операцию встраивания их в полимерные слои (матрицы) изделия, и не могут обеспечить газо-барьерные свойства полимерного изделия.
Известен нанокомпозитный полимерные материал с барьерными свойствами RU 2557570 С2 от 26.04.2013, C08L 77/00, С08К 9/04, В82В 3/00, B65D 65/38, в котором полимерный материал содержит полиамид и наполнитель, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используется слоистый силикат - монтмориллонит, с толщиной частиц от 1 нм до 5 нм, длиной от 100 нм до 200 нм. Данный материал обладает повышенными барьерными свойствами, но имеет относительно не высокую механическую прочность.
Наиболее близким к настоящей полезной модели являются известные лентовидные полимерные препеги, армированные непрерывными однонаправленными волокнами (UD tapes), например, подобный препег описан в US 4640861 от 07.06.1984, В29В 15/10; В29В 15/12; В29С 47/02; В32В 005/02, и который представляет термопластичный материал, армированный волокнами, содержащий: массив пучков синтетических волокон, состоящих из непрерывных нитей, и термопластичное полимерное покрытие, по существу, со всех сторон нитей в матрице для образования композита, причем упомянутые пучки волокон составляют от 50 до 60 процентов по объему указанного композита.
Данный лентовидный препег обладает высокой прочностью и технологичностью получения композитных изделий, в частности, при производстве высоконапорных полимерно-композитных (полимерно-армированных) труб (Thermoplastic composite pipe, TCP, FCP). Однако отсутствие газо-барьерных свойств ограничивает его область применения, так как на основе этого препега невозможно получений изделий с уменьшенной газопроницаемостью.
Задачей настоящей полезной модели являются разработка термопластичной армированной ленты (лентовидного препега) с барьерными свойствами для производства композитных материалов и изделий, в частности, высоконапорных композитных труб с пониженной газопроницаемостью, и композитных емкостей для хранения газообразных и жидких сред.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Поставленная задача решается тем, что Термопластичная армированная лента с барьерными свойствами отличается тем, что состоит из непрерывных однонаправленных армирующих волокон и полимер-матричного композита, состоящего из термопластичного полимера, и наполнителя из слоистого материала с толщиной частиц от 1 нм до 900 нм и аспектным отношением от 50 до 18000, с объемной долей в термопластичном полимере от 0,1% до 45%, при этом непрерывные однонаправленные армирующие волокна образуют по ширине термопластичной армированной ленты плоские области окруженные со всех сторон полимер-матричным композитом, внутри которых непрерывные однонаправленные армирующие волокна так же окружены полимер-матричным композитом и равномерно распределены по объему плоской области, при этом объемная доля непрерывных однонаправленных армирующих волокон в полимер-матричном композите термопластичной армированной ленты составляет от 2% до 80%.
Содержащих большое количество анизотропных частиц слоистого материала - тонких пластинок с высоким аспектным отношением в полимерной матрице полимер-неорганических композитов (полимер-неорганических нанокомпозитов, полимерных нанокомпозитов) существенно понижает их газопроницаемость (повышает барьерные свойства) [1, 2].
Причем слоистый материал в термопластичной армированной ленте может быть выбран из группы, включающей: смектитовые глины (например, монтмориллонит: (OH)4Si8(Al3,34Mg0,67)O20⋅M0,67); синтетические и полусинтетические глины (например, гекторит: MgO(SiO2)s(Al2O3)a(AB)b(H2O)x, где АВ - это ионная пара NaF), органоглины, слоистые кремниевые кислоты, слоистые органосиликаты, слоистые силикаты, слоистые алюмосиликаты, слоистые глины, минеральные слоистые гидроксиды (например, брусит: Mg(OH)2, гиббсит: А1(ОН)3), слоистые двойные гидроксиды (LDHs) (например, Mg6AL3⋅4(OH)18⋅8 (СО3)1⋅7Н2О; или Zn6AL2(OH)16CO3nH2O), слоистые алюмино-фосфаты (например, минеральный ALPO (берлинит), Al4(PO4)3(ОН)3⋅9Н2О (вантасселит)), М+4 фосфаты, фосфонаты (например, α-форма: Zr(HPO4)⋅2H2O; γ-форма: ZrPO4O2P(OH)2⋅2H2O; λ-форма; ZrPO4XY (X и Y анионные или нейтральные лиганды)), хлориды (например, FeCl3, FeOCl, CdI2, CdCl2), халькогениды (например: TiS2, MoS2, MoS3, (PbS)1⋅18(TiS2)2), цианиды (например: Ni(CN)2, оксиды (например: H2Si2O5, V6O13, HTiNbO5, Cr0⋅5V0⋅5S2, W0⋅2V2⋅8 O7, Cr3O8, МоО3(ОН)2, V2O5, VOPO4-2H2O, CaPO4CH3-H2O, MnHASO4-H2O, Ag6Mo10O33), кремнеземы, смешаннослойные минералы с чередованием пакетов различных типов.
Причем слоистый материал в термопластичной армированной ленте может быть выбран из группы слоистых материалов, включающей монтмориллонит, бентонит, нонтронит, бейделлит, волконскоит, гекторит, сапонит, сепиолит, стевенсит, сауконит, собокит, свинфордит, кенияит, филлосиликаты, кремниевая кислота, фосфаты циркония, дихалькогениды, полиэдральный олигомерный силсесквиоксан, титанат калия, канемит, макатит, октосиликат, магадиит, кенияит, слюды, тетрасиликатная слюда натрия, вермикулит, иллит, ледикит, трубчатый аттапульгит, брусит, гиббсит, берлинит, вантасселит, тальк, серпентин, хризотил-асбест, ревдинскит, палыгорскит, мусковит, флогопит, биотит, глауконит, пеннит, клинохлор, каолинит, хризоколла, гарниерит, мурманит, иллит-монтмориллонит, вермикулит-хлорит, графит, оксид графита, графен (graphene), оксиды графена, соединения графена, наночастицы графена, наночастицы оксидов графена, наночастицы соединений графена, нитрид бора, нитрид алюминия, наночастицы углерода, однослойные углеродные нанотрубки, многослойные углеродные нанотрубки, наночастицы сульфата бария, наночастицы диоксида кремния, наночастицы кремнезема.
В зависимости от требований к газопроницаемости могут применяться различные слоистые материалы из перечисленных выше, и по отдельности и в комбинациях, для увеличения общей газонепроницаемости и/или уменьшения газопроницаемости отдельных газов. В вариантах с относительно невысокими требованиями к газобарьерным свойствам термопластичной армированной ленты могут применяться материалы с относительно невысоким аспектым соотношением (50-1000), например, монтмориллонит, гекторит. В вариантах, когда требуется препег (термопластичная армированная лента) с высокими показателями газонепроницаемости, предпочтительно использовать слоистые материалы с высоким аспектным соотношением (5000 и выше), например, на основе тетрасиликатной слюды натрия (аспектное соотношение 5000…6000), или на основе оксидов графена (аспектное соотношение 8000…18000).
При этом в термопластичной армированной ленте поверхность слоистого материала может быть модифицирована методом, выбранным из группы: модификация поверхностно-активными веществами, модификация малеиновым ангидридом, модификация органическими катионами, путем обмена катионов натрия на различные катионы, путем обмена катионов натрия на органические катионы, путем обмена неорганических катионов на органические катионы, модификация реагентами, посредством ультразвуковой обработки, посредством обработки плазмой. Поверхность слоистого материала также может быть модифицирована любым иным методом поверхностной модификации.
Причем термопластичны полимер в термопластичной армированной ленте может быть выбран из группы полимеров, включающей: выбраны из группы полимеров: полиэтилен (РЕ, HDPE, LDPE), полиэтилен высокой (повышенной) термостойкости PE-RT (Polyethylene of Raised Temperature resistance), PE-RT тип I, PE-RT тип II, PE-RT тип III, сополимер полиэтилена с октеном, сополимер полиэтилена с октеном-1, сополимер полиэтилена с гексеном, сополимер полиэтилена с гексеном-1, металлоценовый полиэтилен высокой плотности, сополимер этилена с виниловым спиртом, поливиниловый спирт, полипропилен (PP, PP-R), сополимеры полипропилена, полибутен (РВ, РВ-1), сополимеры полибутена, поливинилхлорид (PVC, HPVC), акрилонитрил бутадиен стирол (ABS), полиамид (РА), полифталамид (РРА), полиэтиленнафталат (PEN), полиэтилентерефталат (PET), полибутиленнафталат (РВТ), фторполимер (PFA), фторэтилен-пропилен (FEP), поливинилиденфторид (PVDF), полифениленсульфид (PPS), полиэфирсульфон (PES), полифенилсульфон (PPSU), полиимид (PI), полиэфир имид (PEI), полиоксиметилен (РОМ), полиариленэфиркетон (PAEK), полиэфирэфиркетон (PEEK, PEK), поликетон (PK, Polyketon), а также смеси и композиции вышеперечисленных полимеров.
Причем в термопластичной армированной ленте непрерывные однонаправленные армирующие волокна могут образовывать по ширине термопластичной армированной ленты одну плоскую область, окруженную со всех сторон полимер-матричным композитом, внутри которой волокна также окружены полимер-матричным композитом и равномерно распределены по объему плоской области.
Причем, в термопластичной армированной ленте непрерывные однонаправленные армирующие волокна могут образовывать по ширине термопластичной армированной ленты по меньшей мере две и более плоских областей расположенных слоями, окруженных со всех сторон полимер-матричным композитом, внутри которых волокна так же окружены полимер-матричным композитом и равномерно распределены по объему плоских областей. В этом варианте расстояние между слоями плоских областей непрерывных однонаправленных армирующих волокон может выбираться исходя из требований необходимой газонепроницаемости.
При этом в термопластичной армированной ленте армирующие непрерывные однонаправленные волокна выбраны из группы волокон, включающей: стеклянные волокна, углеродные волокна, арамидные волокна, кевлар, борные волокна, керамические волокна, базальтовые волокна, карбидокремниевые волокна, полиамидные волокна, волокна из сложного полиэфира, волокна из жидкокристаллического сложного полиэфира, полиакрилонитрильные волокна, волокна из полиимида, волокна из полиэфиримида, волокна из полифениленсульфида, волокна из полиэфиркетона, волокна из полиэфирэфиркетона, волокна из поликетона, волокнам из сверхвысокомолекулярного полиэтилена.
Для увеличения адгезии волокон к полимерно-матричному композиту поверхность волокон может быть модифицирована.
Причем, в термопластичной армированной ленте поверхность непрерывных однонаправленных волокон может быть подвергнута модификации методами, выбранными из группы: химическое модифицирование, электрофизическое модифицирование, термическая обработка, радиационная обработка, электромагнитная обработка, обработка ультразвуком, обработка ультрафиолетовым излучением, плазменная модификация поверхности, модификация любыми высоковольтными разрядами, плазмохимическая модификация, фотохимическая модификация, ионообменное упрочнение, обработка во фтористоводородной кислоте, обработка растворами неорганических кислот, обработка растворами силановых аппретов, нанесение гибридных покрытий. Волокна также могут подвергнута любой иной поверхностной модификации, увеличивающей адгезию волокон к полимерно-матричному композиту.
Армирующие непрерывные однонаправленные волокна в термопластичной армированной ленте позволяют обеспечить его высокую прочность на разрыв. При низкой объемной доли армирующих однонаправленных непрерывных волокон в термопластичной армированной ленте с барьерными свойствами (от 2 до 60%), армирующие однонаправленные непрерывные волокна так же обеспечивают более стабильную работу обмоточных (оберточных, намоточных) машин (например, при формировании композитного слоя высоконапорных композитных труб), или автоматических раскладчиков ленты (процессы ATL, Automated tape laying / ATP, Automated Tape Placement) при производстве ламинатов и композитных изделий.
Причем, термопластичная армированная лента может иметь толщину от 5 до 3000 мкм и ширину от 10 до 3600 мм.
Для получения композитного ламината или армирующего слоя с барьерными свойствами с необходимыми характеристиками термопластичные армированные ленты могут укладывать в пакеты (послойно) под различными углами относительно друг друга, уплотнятся, и сплавляться с друг с другом путем нагрева.
Композиция (полимерно-матричный композит, нанокомпозит) из термопластичного полимера и наполнителя из слоистого материала для изготовления термопластичной армированной ленты может быть получена любым известным методом, например: методом интеркаляции полимера или преполимера из раствора или расплава и интеркаляционной полимеризацией in situ; механическим смешением (компаундированием) расплава полимера с модифицированным органическими катионами слоистым материалом; путем компаундирования термопластичного полимера (предпочтительно полиолефинового) со слоистым материалом (наполнителем) модифицированным малеиновым ангидридом, или путем сополимеризации олефина с полярным сомономером; методом прямого синтеза материала путем интеркаляционной полимеризации, т.е. синтез матричного полимера непосредственно в межслоевом пространстве частиц силиката (последний метод позволяет получить эксфолиированные системы с принципиальным изменением физических и механических свойств исходного полимера, в том числе увеличить его газонепроницаемость), а так же любым иным методом.
Для производства термопластичной армированной ленты могут быть использованы готовые композиции однородно диспергированного в термопластичном полимере наполнителя из слоистого материала (нанокомпозиты) производимые промышленным способом, например, компаниями: BYK Additives, Inc. (Германия), Laviosa Chimice Mineraria (Италия), Clariant International Ltd (Швейцария), AO «Метаклэй» (Россия).
Термопластичная армированная лента (препег) может быть изготовлена промышленным способом в один и более этапов с применением существующего технологического оборудования методами пултрузии, экструзии, термоформования. В том числе, в вариантах, когда в термопластичной армированной ленте непрерывные однонаправленные армирующие волокна образуют по ширине термопластичной армированной ленты две и более плоских областей, лента может изготавливаться в непрерывном процессе, или путем предварительного изготовления термопластичных лент содержащих одну плоскую область с армирующими волокнами с последующим уплотнением и сплавлением их послойно друг с другом.
Термопластичная армированная лента может быть изготовлена, например, с помощью экструзионно-пултрузионного промышленного оборудование для производства лент (препегов, UD tapes) из непрерывных однонаправленных армирующих волокон и термопластичных полимеров поставляемых компаниями: KraussMaffei (Германия), KARL MAYER Textilmaschmenfabrik GmbH (Германия), Fartrouven R&D (Португалия), GPM Machinery (Китай).
ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ
Технический результат настоящей полезной модели: получение термопластичной армированной ленты с барьерными свойствами (пониженной газопроницаемостью) для производства композитных материалов и изделий с пониженной газопроницаемостью, в частности высоконапорных термопластичных композитных труб с барьерными свойствами, и композитных емкостей для жидких и газообразных сред.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 показана схема термопластичной армированной ленты с барьерными свойствами с одной плоской областью волокон расположенных в объеме ленты.
На фиг. 2 показана схема термопластичной армированной ленты с барьерными свойствами с двумя плоскими областями волокон расположенных в объеме ленты.
ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Как показано на фиг. 1 термопластичная армированная лента с барьерными свойствами состоит из непрерывных однонаправленных армирующих волокон 1, образующих плоскую область 2 по ширине термопластичной армированной ленты, в которой полимер-матричный композит 3, состоящий из термопластичного полимера и наполнителя из слоистого материала окружает со всех сторон непрерывные однонаправленные армирующие волокна внутри и снаружи плоской области.
Термопластичная армированная лента с барьерными свойствами может быть изготовлена с помощью экструзионно-пултрузионного промышленного оборудования для производства лент (препегов, UD tape) из непрерывных однонаправленных армирующих волокон и термопластичных полимеров. В котором армирующие волокна (пучки волокон) пропитываются экструдированной полимерно-матричным композитом (композицией термопластичного полимера с однородно диспергированным в нем наполнителем из слоистого материала, затем из полученной полимеро-матичной композиции армированной волокнами формируются в ленты, или формируются лентовидное полотно, которое разрезается на ленты необходимой ширины. Термопластичная армированная лента с барьерными свойствами также может быть изготовлена методом термоформования, или любым другим промышленно реализуемым методом.
Устройство работает следующим образом:
Термопластичная армированная лента с барьерными свойствами с барьерными свойствами используется для формирования композитного слоя с барьерными свойствами различных изделий методом термоформования, и/или методом намотки с последующим сплавлением слоев при температурах плавления термопластичного полимера. В частности, для изготовления высоконапорных композитных термопластичных труб (Thermoplastic composite pipes, Reinforced Thermoplastic Pipes, полимерно-армированных труб), в которых термопластичная армированная лента с барьерными свойствами используется для намотки на лайнер (несущую трубу) композитного слоя. При этом композитный слой трубы может быть сформирован целиком из слоев термопластичной армированной ленты с барьерными свойствами, или в сочетании со слоями из других термопластичных лентовидных препегов с иными физическими и механическими свойствами.
Термопластичная армированная лента с барьерными свойствами также может быть использована для изготовления емкостей для хранения и/или транспортировки жидких или газообразных сред.
Предпочтительно использование термопластичной армированной ленты с барьерными свойствами в автоматизированных производственных процессах производства ламинатов и композитных изделий с использованием намоточных машин, или автоматических раскладчиков ленты (процессы ATP / ATL).
Для оценки барьерных свойств были изготовлены термопластичные армированная ленты с барьерными свойствами толщиной 0,32 мм, полимер-неорганический композит на основе HDPE (ПЭ-100) с различными слоистыми наполнителями, с объемной долей стекловолокна 30%.
Определение барьерных свойств термопластичной армированной ленты (препега) производилась по ГОСТ Р 53656.2-2009 с использованием измерителя газопроницаемости MultiPerm O2/CO2 (PermTech srl, Италия) при температуре 23±2°С.
Результаты испытаний при использовании в полимер-неорганическом композите различных слоистых материалов, и их объемной доли в термопластичном полимере представлены в Таблице 1.
Предложенное устройство является промышленно применимыми с помощью существующих технических средств. (Планируется начать серийное производство в 4 кв. 2022 г.)
Специалисту в данной области техники должно быть очевидно, что в настоящей полезной модели возможны разнообразные модификации и изменения.
Соответственно, предполагается, что настоящая полезная модель охватывает возможные модификации и изменения, а также их эквиваленты, без отступления от сущности и объема полезной модели, раскрытого в прилагаемой формуле полезной модели.
Литература
1. Kojima Y.., Usuki A., Kawasumi М., Okada A., Kurauchi Т., Kamigaito О. J. Polym. Sci. A, 1993, v. 31, p. 1755.
2. Kojima Y., Usuki A., Kawasumi M., Okada A., Kurauchi Т., Kamigaito O. J. Appl. Polym. Sci., 1993, v. 49, p. 1259.
Claims (9)
1. Термопластичная армированная лента с барьерными свойствами, отличающаяся тем, что состоит из непрерывных однонаправленных армирующих волокон и полимер-матричного композита, состоящего из термопластичного полимера, и наполнителя из слоистого материала с толщиной частиц от 1 нм до 900 нм и аспектным отношением от 50 до 18000, с объемной долей в термопластичном полимере от 0,1% до 45%, при этом непрерывные однонаправленные армирующие волокна образуют по ширине термопластичной армированной ленты плоские области, окруженные со всех сторон полимер-матричным композитом, внутри которых непрерывные однонаправленные армирующие волокна также окружены полимер-матричным композитом и равномерно распределены по объему плоской области, при этом объемная доля непрерывных однонаправленных армирующих волокон в полимер-матричном композите термопластичной армированной ленты составляет от 2% до 80%.
2. Термопластичная армированная лента по п. 1, в которой слоистый материал выбран из группы, включающей смектитовые глины, синтетические глины, органоглины, слоистые кремниевые кислоты, слоистые органосиликаты, слоистые силикаты, слоистые алюмосиликаты, слоистые глины, минеральные слоистые гидроксиды, слоистые двойные гидроксиды (LDHs), слоистые алюмино-фосфаты, М+4 фосфаты, фосфонаты, хлориды, халькогениды, цианиды, оксиды, кремнеземы, смешаннослойные минералы с чередованием пакетов различных типов.
3. Термопластичная армированная лента по п. 1, в которой слоистый материал выбран из группы слоистых материалов, включающей монтмориллонит, бентонит, нонтронит, бейделлит, волконскоит, гекторит, сапонит, сепиолит, стевенсит, сауконит, собокит, свинфордит, кенияит, филлосиликаты, кремниевая кислота, фосфаты циркония, дихалькогениды, полиэдральный олигомерный силсесквиоксан, титанат калия, канемит, макатит, октосиликат, магадиит, кенияит, слюды, тетрасиликатная слюда натрия, вермикулит, иллит, ледикит, трубчатый аттапульгит, брусит, гиббсит, берлинит, вантасселит, тальк, серпентин, хризотил-асбест, ревдинскит, палыгорскит, мусковит, флогопит, биотит, глауконит, пеннит, клинохлор, каолинит, хризоколла, гарниерит, мурманит, иллит-монтмориллонит, вермикулит-хлорит, графит, оксид графита, графен, оксиды графена, соединения графена, наночастицы графена, наночастицы оксидов графена, наночастицы соединений графена, нитрид бора, нитрид алюминия, наночастицы углерода, однослойные углеродные нанотрубки, многослойные углеродные нанотрубки, наночастицы сульфата бария, наночастицы кремнезема.
4. Термопластичная армированная лента по пп. 1-3, в которой поверхность слоистого материала модифицирована методом, выбранным из группы: модификация поверхностно-активными веществами, модификация малеиновым ангидридом, модификация органическими катионами, путем обмена неорганических катионов на органические катионы, модификация реагентами, посредством ультразвуковой обработки, посредством обработки плазмой.
5. Термопластичная армированная лента по п. 1, в которой термопластичный полимер выбран из группы полимеров, включающей полиэтилен, полиэтилен повышенной термостойкости (PE-RT), сополимер полиэтилена с октеном, сополимер полиэтилена с октеном-1, сополимер полиэтилена с гексеном, сополимер полиэтилена с гексеном-1, металлоценовый полиэтилен высокой плотности, полипропилен, сополимер этилена с виниловым спиртом, поливиниловый спирт, сополимеры полипропилена, полибутен, сополимеры полибутена, поливинилхлорид, акрилонитрил бутадиен стирол, полиамид, полифталамид, полиэтиленнафталат, полиэтилентерефталат, полибутиленнафталат, фторполимер, фторэтилен-пропилен, поливинилиденфторид, полифениленсульфид, полиэфирсульфон, полифенилсульфон, полнимид, полиэфиримид, полиоксиметилен, полиариленэфиркетон, полиэфирэфиркетон, поликетон, а также смеси и композиции вышеперечисленных полимеров.
6. Термопластичная армированная лента по п. 1, в которой непрерывные однонаправленные армирующие волокна образуют по ширине термопластичной армированной ленты по меньшей мере две и более плоских областей, расположенных слоями, окруженных со всех сторон полимер-матричным композитом, внутри которых волокна также окружены полимер-матричным композитом и равномерно распределены по объему плоских областей.
7. Термопластичная армированная лента по п. 1, в которой армирующие непрерывные однонаправленные волокна выбраны из группы волокон, включающей стеклянные волокна, углеродные волокна, арамидные волокна, борные волокна, керамические волокна, базальтовые волокна, карбидокремниевые волокна, полиамидные волокна, волокна из сложного полиэфира, волокна из жидкокристаллического сложного полиэфира, полиакрилонитрильные волокна, волокна из полиимида, волокна из полиэфиримида, волокна из полифениленсульфида, волокна из полиэфиркетона, волокна из полиэфирэфиркетона, волокна из поликетона, волокнам из сверхвысокомолекулярного полиэтилена.
8. Термопластичная армированная лента по пп. 1 и 8, в которой поверхность непрерывных однонаправленных волокон подвергнута модификации методами, выбранными из группы: химическое модифицирование, электрофизическое модифицирование, термическая обработка, радиационная обработка, электромагнитная обработка, обработка ультразвуком, обработка ультрафиолетовым излучением, плазменная модификация поверхности, плазмохимическая модификация, модификация высоковольтными разрядами, фотохимическая модификация, ионообменное упрочнение, обработка во фтористоводородной кислоте, обработка растворами неорганических кислот, обработка растворами силановых аппретов, нанесение гибридных покрытий.
9. Термопластичная армированная лента по п. 1, которая имеет толщину от 5 мкм до 3000 мкм и ширину от 8 мм до 3600 мм.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU213281U1 true RU213281U1 (ru) | 2022-09-05 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4640861A (en) * | 1984-06-07 | 1987-02-03 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Fiber reinforced thermoplastic material |
| WO2011163365A2 (en) * | 2010-06-22 | 2011-12-29 | Ticona Llc | Thermoplastic prepreg containing continuous and long fibers |
| RU2709588C2 (ru) * | 2017-01-10 | 2019-12-18 | Эвоник Оперейшенс ГмбХ | Термопластичная композитная труба с многослойной промежуточной прослойкой |
| RU204545U1 (ru) * | 2020-08-10 | 2021-05-31 | Михаил Алексеевич Попов | Композитная труба с распределенными барьерными свойствами |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4640861A (en) * | 1984-06-07 | 1987-02-03 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Fiber reinforced thermoplastic material |
| WO2011163365A2 (en) * | 2010-06-22 | 2011-12-29 | Ticona Llc | Thermoplastic prepreg containing continuous and long fibers |
| RU2709588C2 (ru) * | 2017-01-10 | 2019-12-18 | Эвоник Оперейшенс ГмбХ | Термопластичная композитная труба с многослойной промежуточной прослойкой |
| RU204545U1 (ru) * | 2020-08-10 | 2021-05-31 | Михаил Алексеевич Попов | Композитная труба с распределенными барьерными свойствами |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Okpala | The benefits and applications of nanocomposites | |
| JP4554177B2 (ja) | ナノスケールフィラーを有する高粘度成形材料 | |
| TW593502B (en) | Thermoplastic olefin nanocomposite | |
| Hu et al. | Rational design of nanohybrids for highly thermally conductive polymer composites | |
| Dhieb et al. | Effect of nanoclay orientation on oxygen barrier properties of LbL nanocomposite coated films | |
| RU204545U1 (ru) | Композитная труба с распределенными барьерными свойствами | |
| Nah et al. | Preparation and properties of acrylonitrile–butadiene copolymer hybrid nanocomposites with organoclays | |
| US20030190444A1 (en) | Tube for conveying hydraulic fluid | |
| KR100779446B1 (ko) | 나노 층상 화합물을 포함하는 열가소성 물질 | |
| Arao | Flame retardancy of polymer nanocomposite | |
| JP5673542B2 (ja) | 輸送用多層チューブ | |
| RU206065U1 (ru) | Термопластичный лентовидный препег с барьерными свойствами | |
| GB2607979A (en) | Multi-layered pipe | |
| RU213281U1 (ru) | Термопластичная армированная лента с барьерными свойствами | |
| CN101514770B (zh) | 非开挖专用pe燃气管 | |
| RU208651U1 (ru) | Армированная труба с барьерными свойствами | |
| JP5577576B2 (ja) | 液体又は蒸気バリア性を有するポリアミド樹脂成形部品、燃料タンク部品、燃料チューブ、燃料配管用継手、クイックコネクター、及び燃料配管部 | |
| US10822470B2 (en) | Polyolefin materials with reduced oxygen permeability | |
| RU210547U1 (ru) | Композитная труба с распределенным газовым барьером | |
| Lim et al. | Nylon-based polymer nanocomposites | |
| Zhang et al. | Improvement of “point‐plane”‐like hetero‐structured fillers on thermal conductivity of poly (vinyl alcohol) composites | |
| RU203164U1 (ru) | Термопластичная композитная труба c усиленными оболочками | |
| WO2024115312A1 (en) | Non-metal pipe - for improved pipe bending | |
| WO2015010090A2 (en) | Nanocomposite vessels | |
| KR100374258B1 (ko) | 나노클레이 함유 난연제 조성물 및 그 제조 방법 |