RU2350464C1 - Способ формования термопластов - Google Patents
Способ формования термопластов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2350464C1 RU2350464C1 RU2007123083/12A RU2007123083A RU2350464C1 RU 2350464 C1 RU2350464 C1 RU 2350464C1 RU 2007123083/12 A RU2007123083/12 A RU 2007123083/12A RU 2007123083 A RU2007123083 A RU 2007123083A RU 2350464 C1 RU2350464 C1 RU 2350464C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polymer
- temperature
- composites
- nanocarbon
- heating
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области технологии переработки пластических масс и может быть использовано при изготовлении деталей и изделий из термопластов. Техническим результатом заявленного способа является повышение прочностных характеристик готовых изделий из полимерных композитов на основе наноуглеродных материалов на 50-100%. Технический результат достигается способом формования термопластичных полимерных наноуглеродных композитов, заключающимся в предварительном нагреве гранулированных полимерных наноуглеродных композитов до температуры на 20-30°С выше температуры плавления с последующим впрыском в форму, и затвердеванием готового изделия. При этом после охлаждения до температуры 20-25°С его подвергают кратковременному СВЧ-нагреву в течение 80-85 с. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области технологии переработки пластических масс и может быть использовано при изготовлении деталей и изделий из термопластов, применяемых в приборостроении, машиностроении, в производстве товаров широкого потребления.
Известен способ формования изделий из гранулированных полимерных материалов путем их перевода в вязкотекучее состояние и впрыска в форму с дальнейшим охлаждением готового изделия [Басов Н.И., Казанков Ю.В. Литьевое формование полимеров. - М.: Химия, 1984. С.5-7].
К недостаткам способа относится неоднородность прочностных характеристик готового изделия, что определяется, в частности, темпом охлаждения различных частей изделия, и отсутствие воздействия на готовое изделие с целью повышения его прочностных характеристик.
Наиболее близким из числа известных по технической сущности является способ формования термопластов, заключающийся в предварительном нагреве гранулированных полимерных материалов до температуры на 20-30°С выше температуры плавления с последующим впрыском их в необогреваемую форму, дальнейшим охлаждением и затвердеванием готового изделия [Басов Н.И. Оборудование для производства объемных изделий из термопластов. - М.: Машиностроение, 1972. С.5-7].
К недостаткам этого способа относится отсутствие воздействия на прочностные характеристики готового изделия, так как структура полимерного материала окончательно формируется на стадии охлаждения изделия и в дальнейшем, как правило, не меняется.
Современные полимерные материалы являются сложными композитами, содержащими наряду с основным полимером ряд ингредиентов, выбор которых определяется условиями эксплуатации готовых изделий. В частности, для улучшения прочностных характеристик готовых изделий в полимерные композиты в последнее время добавляют малые (до 1-2%) добавки наноматериалов. Наибольшее применение из наноматериалов в этих целях находят углеродные наноматериалы с размером частиц 40-100 нм, что позволяет формировать полимерную матрицу с улучшенными прочностными характеристиками.
Введение углеродных наноматериалов позволяет на 15-20% увеличить прочностные характеристики готовых изделий [Гусев А.И., Ремпель А.А. Нанокристаллические материалы. - М.: Физматлит, 2001. - С.14].
Однако, как показывают исследования, прочностные показатели углеродных наноматериалов в существенной степени определяются площадью граничной поверхности между углеродным наноматериалом и полимерной матрицей и взаимодействием на этой поверхности [Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. - М.: Физматлит, 2005. - С.37].
Технической задачей изобретения является возможность повышения прочностных характеристик готовых изделий из полимерных композитов на основе наноуглеродных материалов на 50-100%.
Техническая задача достигается тем, что в известном способе формования термопластов, включающем предварительный разогрев гранулированного полимерного материала с дальнейшим впрыском в форму и охлаждением до 20-25°С, добавляется стадия кратковременного сверхвысокочастотного нагрева (СВЧ-нагрева) готового изделия.
Известно, что при температурах размягчения полимера, определяемых структурно-механическими методами (например, методом линейной дилатометрии или термомеханическим методом), в полимерных материалах резко возрастает структурная подвижность. До этих температур полимерные материалы обладают относительно жесткой матрицей, сегментальная подвижность ограничена, сохраняется характерная объемная структура.
Согласно изобретению готовое изделие из полимерного композита на основе углеродного наноматериала охлаждают до 20-25°С, при этом формируется достаточно жесткая структура полимерного материала, усиленная распределенным наноматериалом. Так как прочностные характеристики полученного изделия существенно зависят от площади пограничной поверхности между углеродным наноматериалом и полимерной матрицей и взаимодействия на этой поверхности, то увеличение площади данной пограничной поверхности и взаимодействия на этой поверхности есть путь повышения прочностных свойств композита. В предлагаемом способе для увеличения площади граничной поверхности используется СВЧ-нагрев. При таком виде нагрева темп нагрева составляющих частей полимерного композита определяется полярностью полимера и электропроводностью наночастиц углерода. Поскольку углерод является хорошим проводником и темп его нагрева существенно выше, чем полимерной матрицы, то наблюдается более интенсивный нагрев наночастиц. Это приводит к локальному нагреву пограничной поверхности полимерной матрицы и углеродного наноматериала вплоть до расплавления полимера. Вокруг наночастиц возникает локальная зона расплавленного полимерного материала. При этом основная часть полимерного композита не успевает прогреваться и остается в твердом структурированном состоянии. Температурное расширение как локально расплавленной пленки полимера, обволакивающей наночастицы, так и самих наночастиц, ограниченных основной твердой частью полимерной матрицы, приводит к значительному повышению внутреннего давления и, как следствие, к увеличению площади пограничной поверхности полимерной матрицы с частицами углеродного наноматериала. При дальнейшем увеличении времени прогрева полимерного изделия (более 80-85 с) полимерная матрица целиком начинает переходить в вязкотекучее состояние, при этом релаксационные процессы приводят к снижению локальных напряжений, что уменьшает эффективность предлагаемого метода повышения прочностных показателей полимерных композитов на основе наноуглеродных материалов.
Изобретение можно проиллюстрировать следующим примером практического использования способа формования.
Пример 1.
Формуют изделие в виде цилиндра с фланцем из полимерного композита АБС-сополимера с добавкой 1-й массовой части углеродного наноматериала методом литья под давлением при температуре расплава 185-190°С. После извлечения изделия из формы его охлаждают до температуры 20-25°С. При этом образуется внутренняя структура полимерного композита, обусловленная распределенным углеродным наноматериалом. Затем изделие подвергается кратковременному СВЧ-нагреву (80-85 с). После такой обработки величина прочности в условиях сдвига возрастает на 40-45% (см. чертеж). Как показывает анализ графика (см. чертеж), оптимальным временем СВЧ-нагрева является 80-85 с, при котором достигаются наибольшая прочность изделия из полимерного композита. Более длительное время нагрева приводит к переходу всей матрицы в вязкотекучее состояние с потерей размерной точности изделия.
ОБОЗНАЧЕНИЯ
τср - прочность на срез, МПа;
t - время СВЧ-нагрева готового изделия, с.
Claims (1)
- Способ формования термопластичных полимерных наноуглеродных композитов, заключающийся в предварительном нагреве гранулированных полимерных наноуглеродных композитов до температуры на 20-30°С выше температуры плавления с последующим впрыском в форму, и затвердеванием готового изделия, отличающийся тем, что после охлаждения до температуры 20-25°С его подвергают кратковременному СВЧ-нагреву в течение 80-85 с.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007123083/12A RU2350464C1 (ru) | 2007-06-19 | 2007-06-19 | Способ формования термопластов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007123083/12A RU2350464C1 (ru) | 2007-06-19 | 2007-06-19 | Способ формования термопластов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007123083A RU2007123083A (ru) | 2008-12-27 |
RU2350464C1 true RU2350464C1 (ru) | 2009-03-27 |
Family
ID=40542738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007123083/12A RU2350464C1 (ru) | 2007-06-19 | 2007-06-19 | Способ формования термопластов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2350464C1 (ru) |
-
2007
- 2007-06-19 RU RU2007123083/12A patent/RU2350464C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БАСОВ Н.И. Оборудование для производства объемных изделий из термопластов. - М.: Машиностроение, 1972, с.5-7. ГУСЕВ А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. - М.: Физматлит, 2005, с.14, 37. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007123083A (ru) | 2008-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0188120B1 (en) | Moulding process | |
Tiusanen et al. | Review on the effects of injection moulding parameters on the electrical resistivity of carbon nanotube filled polymer parts | |
Meng et al. | Effect of nanoparticles on the mechanical properties of acrylonitrile–butadiene–styrene specimens fabricated by fused deposition modeling | |
US4925161A (en) | Process for molding directionally-orientatable material using shear force | |
Sibikin et al. | Toward industrial use of anionically activated lactam polymers: Past, present and future | |
CN104479205A (zh) | 一种石墨烯改性聚乙烯高强度复合薄型制品的注塑成型方法 | |
Wang et al. | Preparation of polypropylene single‐polymer composites by injection molding | |
CN104672755A (zh) | 一种熔融沉积型3d打印机用纳米复合材料及其制备方法 | |
Li et al. | Fiber orientation in melt confluent process for reinforced injection molded part | |
US2834992A (en) | Injection molding of perfluorochlorocarbon plastics | |
RU2350464C1 (ru) | Способ формования термопластов | |
WO2019057929A1 (en) | METHOD OF MOLDING A FIBER-REINFORCED THERMOSETTING RESIN TO FORM A MOLDED ARTICLE | |
Liu et al. | Morphological development in water assisted injection molded polyethylene/polyamide‐6 blends | |
Shaik et al. | The Comparison of the Mechanical Characteristics of ABS Using Three Different Plastic Production Techniques | |
CN101249719B (zh) | 超高分子量聚乙烯近熔点挤出方法 | |
US5156858A (en) | Apparatus for controlling the molding of a solid product in a mold cavity from molten material which is repeatedly moved within the mold cavity | |
Zhou et al. | Effect of melt temperature and hold pressure on the weld-line strength of an injection molded talc-filled polypropylene | |
JP6955506B2 (ja) | Peek樹脂組成物成形体 | |
Chansoda et al. | Comparative study on the wood-based PLA fabricated by compression molding and additive manufacturing | |
JP2541687B2 (ja) | 高分子複合成形品の製造方法 | |
RU2361733C2 (ru) | Способ формования термопластов | |
Babu et al. | Enhancement of mechanical properties of ABS/PC-HNT Nano composites | |
US11325281B2 (en) | Rapid manufacturing of tailored preforms | |
Panjwani et al. | Performance of 3D printed poly (lactic acid)/halloysite nanocomposites | |
JPH0318824B2 (ru) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090620 |