RU2447105C1 - Thermoplastic, scratch-resistant polymer composition - Google Patents
Thermoplastic, scratch-resistant polymer composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2447105C1 RU2447105C1 RU2010147723/05A RU2010147723A RU2447105C1 RU 2447105 C1 RU2447105 C1 RU 2447105C1 RU 2010147723/05 A RU2010147723/05 A RU 2010147723/05A RU 2010147723 A RU2010147723 A RU 2010147723A RU 2447105 C1 RU2447105 C1 RU 2447105C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- parts
- weight
- polycarbonate
- scratch
- thermoplastic
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к композициям на основе поликарбоната (ПК), материалы на основе которого могут быть использованы для изготовления изделий, применяемых в строительстве, приборо- и самолетостроении, автотранспорте, осветительной технике и др., где требуется ПК с повышенной стойкостью к царапанию (абразивостойкостью).The invention relates to compositions based on polycarbonate (PC), the materials on the basis of which can be used for the manufacture of products used in construction, instrumentation and aircraft construction, vehicles, lighting equipment, etc., where a PC with high scratch resistance (abrasion resistance) is required .
ПК сочетает в себе высокие физико-механические, диэлектрические и оптические свойства, что объясняет его широкое применение. Однако расширение областей применения ограничивается вследствие невысокой абразивостойкости ПК.PC combines high physical, mechanical, dielectric and optical properties, which explains its widespread use. However, the expansion of applications is limited due to the low abrasion resistance of the PC.
Полимерные нанокомпозиты, включающие полимеры и неорганические материалы, в настоящее время привлекают все большее внимание, так как они проявляют улучшенные свойства по отношению к большинству обычных полимерных композитов, содержащих наполнители с традиционными размерами частиц.Polymer nanocomposites, including polymers and inorganic materials, are currently attracting increasing attention, as they exhibit improved properties with respect to most conventional polymer composites containing fillers with conventional particle sizes.
Формирование нанокомпозитов на основе такого термопластичного полимера, как поликарбонат, в сочетании с наноматериалом в качестве наполнителя представляет собой трудный процесс, главным образом, вследствие несовместимости между наноматериалом и поликарбонатной матрицей: как результат - наноматериал остается в значительной степени локализованным в форме агломератов в поликарбонатной матрице. Это приводит к ухудшению распределения наноматериала в полимерной матрице и необходимости использования относительно высоких концентраций наноматериала для достижения желаемой степени диспергирования наноматериала в полимерной матрице с получением поликарбонатного нанокомпозита, характеризующегося значительно улучшенными физическими свойствами, такими как твердость и модуль упругости при растяжении. Кроме этого использование высоких количеств неорганического нанонаполнителя в поликарбонатных нанокомпозитах особого назначения, в частности оптического, приводит к снижению прозрачности и возрастанию мутности. Обычные технологии получения нанокомпозитов смешением в расплаве или растворного смешения поликарбоната и наноматериала не ведут к формированию нанокомпозитов, представляющих собой дисперсию наноуровня наноматериала в полимерной матрице (из описания уровня техники к заявке США 2008/0167414 А1). Именно поэтому в настоящее время абразивостойкие поликарбонатные материалы предлагают получать путем нанесения покрытия или в процессе полимеризационного наполнения.The formation of nanocomposites based on a thermoplastic polymer such as polycarbonate, combined with nanomaterial as a filler, is a difficult process, mainly due to the incompatibility between the nanomaterial and the polycarbonate matrix: as a result, the nanomaterial remains largely localized in the form of agglomerates in the polycarbonate matrix. This leads to a deterioration in the distribution of nanomaterial in the polymer matrix and the need to use relatively high concentrations of nanomaterial to achieve the desired degree of dispersion of the nanomaterial in the polymer matrix to obtain a polycarbonate nanocomposite characterized by significantly improved physical properties, such as hardness and tensile modulus. In addition, the use of high amounts of inorganic nanofiller in polycarbonate nanocomposites for special purposes, in particular optical, leads to a decrease in transparency and an increase in turbidity. Conventional technologies for producing nanocomposites by melt-mixing or solution mixing of polycarbonate and nanomaterials do not lead to the formation of nanocomposites, which are a dispersion of the nanoscale nanomaterial in a polymer matrix (from the description of the prior art to US application 2008/0167414 A1). That is why at present abrasion-resistant polycarbonate materials are proposed to be obtained by coating or during polymerization filling.
Для повышения абразивостойкости ПК, как правило, используют всевозможные покрытия различного, обычно сложного, состава и елейности - одно-, двух- и трехслойные (например, заявка Бельгии 890097 А1, международная заявка WO 9607692 А1, европейский патент ЕР 0092609 В1). Способы нанесения покрытий предлагаются самые разные, однако все они значительно удорожают изделия из ПК, требуют сложного технологического оборудования, удлиняют технологический цикл изготовления изделия, дополнительно загрязняют окружающую среду. Кроме того, создаются проблемы при решении вопросов рециклинга изделий с нанесенным покрытием.To increase the abrasion resistance of PCs, as a rule, all kinds of coatings of various, usually complex, composition and oil are used - one, two and three layers (for example, Belgian application 890097 A1, international application WO 9607692 A1, European patent EP 0092609 B1). Coating methods are very different, but all of them significantly increase the cost of PC products, require sophisticated technological equipment, lengthen the manufacturing cycle of the product, and further pollute the environment. In addition, problems are created when resolving recycling of coated products.
Способ получения поликарбонатных нанокомпозитов, предложенный в заявке США 2008/0081865, С08K 9/04, опубл. 2008 г., состоит в формировании исходной реакционной смеси, включающей наноматериал, растворитель, дигидроксисоединение и активированный карбонат, и полимеризацию дигидроксисоединения и активированного карбоната в присутствии растворителя. В качестве наноматериала в формуле заявлены наночастицы диоксида кремния, в том числе функционализированные, например, триметоксисиланом, или глина, взятые в количестве 0,1-10 мас.% в расчете на общий вес нанокомпозита.The method of producing polycarbonate nanocomposites proposed in the application US 2008/0081865, C08K 9/04, publ. 2008, consists in the formation of the initial reaction mixture, including nanomaterial, solvent, dihydroxy compound and activated carbonate, and polymerization of the dihydroxy compound and activated carbonate in the presence of a solvent. Silicon dioxide nanoparticles, including functionalized, for example, trimethoxysilane, or clay, taken in an amount of 0.1-10 wt.% Based on the total weight of the nanocomposite, are claimed as nanomaterials in the formula.
Размер частиц в формуле не конкретизируется, а в соответствии с описанием он составляет от 1 нм до 500 нм, предпочтительно, от 1 нм до 100 нм. В качестве возможных наноматериалов в описании названы более 50 соединений, но в примерах использованы только наночастицы диоксида кремния, или глины, или талька, или триоксида алюминия. При использовании талька или триоксида алюминия их количество соответственно в 3 и 5 раз превышало количество наночастиц диоксида кремния, при этом получались более низкие характеристики целевого продукта. Это и объясняет нераспространение на них притязаний заявителя (формулой их использование не защищено).The particle size in the formula is not specified, and in accordance with the description, it is from 1 nm to 500 nm, preferably from 1 nm to 100 nm. More than 50 compounds are named as possible nanomaterials in the description, but in the examples only nanoparticles of silicon dioxide, or clay, or talc, or aluminum trioxide are used. When using talc or aluminum trioxide, their amount was 3 and 5 times, respectively, higher than the number of silicon dioxide nanoparticles, and lower characteristics of the target product were obtained. This explains the non-extension to them of the claims of the applicant (their use is not protected by the formula).
Заявлена термопластичная нанокомпозиция с улучшенной стойкостью к царапанию (международная заявка WO 2008082225, С08K 3/10, опубл. 2008 г., аналог - заявка США US 2009298991, принята за прототип), которая содержит на 100 мас.ч. термопласта 0,1-50 мас.ч. наночастиц металлов или оксидов металлов с органомодифицированной поверхностью, образованной в результате золь-гель реакции наночастиц оксида металла с силановым соединением. В формуле технического решения по заявке названы 11 полимеров (в том числе ПК) или их смеси, 4 металла (серебро, никель, магний, цинк) и 12 оксидов (в том числе диоксид кремния и триоксид алюминия) или их смеси. Средний размер частиц (диаметр) от 1 до 300 нм. Однако все четыре примера иллюстрируют только получение нанокомпозита на основе смеси привитого сополимера полибутадиена, стирола и акрилонитрила (g-ABS) и сополимера стирола с акрилонитрилом (SAN) и смеси коллоидного золя диоксида кремния, модифицированного аминопропилтриметоксисиланом, и пирогенного диоксида кремния. Какой-либо конкретной информации о нанокомпозитах на основе поликарбоната, тем более, с использованием конкретной смеси оксидов, рассмотренное техническое решение не содержит.A thermoplastic nanocomposition with improved scratch resistance is claimed (international application WO 2008082225, С08K 3/10, published in 2008, analogue - US application US 2009298991, adopted as a prototype), which contains 100 parts by weight thermoplastic 0.1-50 parts by weight metal nanoparticles or metal oxides with an organically modified surface formed as a result of a sol-gel reaction of metal oxide nanoparticles with a silane compound. In the technical solution formula for the application, 11 polymers (including PC) or their mixtures, 4 metals (silver, nickel, magnesium, zinc) and 12 oxides (including silicon dioxide and aluminum trioxide) or their mixtures are named. The average particle size (diameter) is from 1 to 300 nm. However, all four examples illustrate only the preparation of a nanocomposite based on a mixture of a grafted copolymer of polybutadiene, styrene and acrylonitrile (g-ABS) and a styrene-acrylonitrile copolymer (SAN) and a mixture of aminopropyltrimethoxysilane-modified colloidal silica sol and pyrogenic silicon dioxide. The technical solution does not contain any specific information about polycarbonate-based nanocomposites, especially using a specific mixture of oxides.
Техническая задача изобретения состоит в разработке композиции ПК и материала на ее основе, сочетающего повышенную абразивостойкость с высокой прозрачностью, получаемого по несложной технологии, не требующей специального оборудования.The technical task of the invention is to develop a PC composition and material based on it, combining increased abrasion resistance with high transparency, obtained by simple technology that does not require special equipment.
Технический результат, состоящий в повышении коэффициента светопропускания, снижении мутности и повышении нагрузки, при которой не отмечено образование царапин, достигается за счет того, что термопластичная, стойкая к царапанию полимерная композиция, включающая ПК и оксид в виде наночастиц, содержит смесь гидрофобных диоксида кремния и триоксида алюминия в массовом соотношении от 1:1 до 1:2 соответственно при следующем содержании компонентов, мас.ч.:The technical result, which consists in increasing the transmittance, reducing turbidity and increasing the load, at which no scratching is observed, is achieved due to the fact that the thermoplastic, scratch-resistant polymer composition comprising PC and oxide in the form of nanoparticles contains a mixture of hydrophobic silicon dioxide and aluminum trioxide in a mass ratio of from 1: 1 to 1: 2, respectively, with the following content of components, parts by weight:
Композиция может дополнительно содержать диоксид гафния в количестве 0,2-0,25 мас.ч. на 100 мас.ч. поликарбоната. При этом достигается улучшение характеристик по стойкости к царапанию, при очень незначительном (≈10%) снижении характеристик прозрачности по сравнению с оптимальными свойствами. Средний размер частиц используемых оксидов составляет от 7 нм до 13 нм.The composition may further contain hafnium dioxide in an amount of 0.2-0.25 wt.h. per 100 parts by weight polycarbonate. In this case, an improvement in the characteristics of scratch resistance is achieved, with a very slight (≈10%) decrease in the transparency characteristics compared to the optimal properties. The average particle size of the oxides used is from 7 nm to 13 nm.
Полученную термопластичную, стойкую к царапанию полимерную композицию можно перерабатывать литьем под давлением, экструзией или соэкструзией при использовании композиции в качестве верхнего защитного слоя, нанесенного на поверхность, для получения прозрачных листов с улучшенный стойкостью к абразивному износу.The obtained thermoplastic, scratch-resistant polymer composition can be processed by injection molding, extrusion or coextrusion using the composition as the top protective layer deposited on the surface to obtain transparent sheets with improved abrasion resistance.
Изобретение иллюстрируется примерами 1-19: примеры 1-7 получены в соответствии с изобретением, примеры 8-19 - контрольные.The invention is illustrated by examples 1-19: examples 1-7 are obtained in accordance with the invention, examples 8-19 are control.
Для приготовления композиций был использован ПК как импортных марок Makrolon 2858, Makrolon LQ2647 (Bayer, Германия), так и отечественный PC-010 высший сорт (ОАО «Казаньоргсинтез», Россия). Композиты, полученные на основе различных марок ПК, имели практически одинаковую устойчивость к царапанию.For the preparation of compositions, PCs of both imported brands Makrolon 2858, Makrolon LQ2647 (Bayer, Germany), and domestic PC-010 premium grade (OJSC Kazanorgsintez, Russia) were used. Composites obtained on the basis of various brands of PCs had almost the same scratch resistance.
Пример 1: 0,5 мас.ч. гидрофобного коллоидного аэросила R7200 (с содержанием SiO2≥99,8% со средним размером частиц 12 нм) и 0,5 мас.ч. гидрофобного Aeroxid AluC (с содержанием Al2O3≥99,8% со средним размером частиц 13 нм) напыляют на сухие гранулы поликарбоната в закрытом объеме на смесителе «Turbula» в течение 10 минут. Из полученных опыленных гранул ПК методом литья под давлением отливают диски диаметром 100 мм и толщиной 2 мм для определения стойкости к царапанию, коэффициента светопропускания и мутности (ГОСТ 15875-80).Example 1: 0.5 parts by weight hydrophobic colloidal aerosil R7200 (with SiO 2 content ≥99.8% with an average particle size of 12 nm) and 0.5 wt.h. hydrophobic Aeroxid AluC (with an Al 2 O 3 content of ≥99.8% with an average particle size of 13 nm) is sprayed onto dry polycarbonate granules in an enclosed volume on a Turbula mixer for 10 minutes. Disks with a diameter of 100 mm and a thickness of 2 mm are cast from the obtained pollinated PC granules by injection molding to determine the scratch resistance, light transmission coefficient and turbidity (GOST 15875-80).
Стойкость к царапанию определяют измерением ширины царапины, оставляемой индентором на вращающемся диске при скорости передвижения образца 21 мм/сек. Индентор представляет собой вертикально расположенный металлический стержень, зафиксированный в горизонтальном положении, на конце которого неподвижно завальцован шарик диаметром 1 мм. На индентор предусмотрена переменная нагрузка от 1 до 8 Н (Ньютон) с шагом 1 Н.Scratch resistance is determined by measuring the width of the scratch left by the indenter on the rotating disk at a sample movement speed of 21 mm / sec. The indenter is a vertically located metal rod fixed in a horizontal position, at the end of which a ball with a diameter of 1 mm is motionlessly rolled. The indenter provides a variable load from 1 to 8 N (Newton) in increments of 1 N.
Результаты испытаний приведены в таблице.The test results are shown in the table.
Пример 2: 0,5 мас.ч. структурно-модифицированного гидрофобного пирогенного аэросила R9200 (с содержанием SiO2≥99,8% со средним размером частиц 13 нм) и 0,5 мас.ч. Aeroxid AluC напыляют на сухие гранулы поликарбоната. Опудренные гранулы поликарбоната перерабатывают на экструдере, отливают диски и испытывают по примеру 1.Example 2: 0.5 parts by weight structurally modified hydrophobic pyrogenic aerosil R9200 (with a SiO 2 content of ≥99.8% with an average particle size of 13 nm) and 0.5 parts by weight Aeroxid AluC is sprayed onto dry polycarbonate granules. Powdered polycarbonate granules are processed on an extruder, discs are cast and tested according to example 1.
Пример 3: 0,5 мас.ч. гидрофобного аэросила R812 (с содержанием SiO2≥99,8% со средним размером частиц 7 нм) и 0,5 мас.ч. Aeroxid AluC напыляют на сухие гранулы поликарбоната. Далее технология аналогична описанной в примере 1.Example 3: 0.5 parts by weight hydrophobic aerosil R812 (with a SiO 2 content of ≥99.8% with an average particle size of 7 nm) and 0.5 parts by weight Aeroxid AluC is sprayed onto dry polycarbonate granules. Further, the technology is similar to that described in example 1.
Пример 4: к стандартной композиции с содержанием 0,5 мас.ч. аэросила R7200 и 0,5 мас.ч. Aeroxid AluC на 100 мас.ч. ПК добавляют 0,2 мас.ч диоксида гафния (со средним размером частиц 12 нм) и напыляют на сухие гранулы поликарбоната. Далее технология аналогична описанной в примере 2.Example 4: to a standard composition with a content of 0.5 wt.h. Aerosil R7200 and 0.5 parts by weight Aeroxid AluC per 100 parts by weight PC add 0.2 parts by weight of hafnium dioxide (with an average particle size of 12 nm) and sprayed onto dry polycarbonate granules. Further, the technology is similar to that described in example 2.
Пример 5: к стандартной композиции с содержанием 0,5 мас.ч. аэросила R7200 и 0,5 мас.ч. Aeroxid AluC на 100 мас.ч. ПК добавляют 0,25 мас.ч. диоксида гафния и напыляют на сухие гранулы поликарбоната. Далее технология аналогична описанной в примере 2.Example 5: to a standard composition with a content of 0.5 wt.h. Aerosil R7200 and 0.5 parts by weight Aeroxid AluC per 100 parts by weight PC add 0.25 wt.h. hafnium dioxide and sprayed onto dry polycarbonate granules. Further, the technology is similar to that described in example 2.
Пример 6: 0,35 мас.ч. аэросила R7200 и 0,7 мас.ч. Aeroxid AluC напыляют на сухие гранулы поликарбоната. Далее технология аналогична описанной в примере 1.Example 6: 0.35 parts by weight Aerosil R7200 and 0.7 parts by weight Aeroxid AluC is sprayed onto dry polycarbonate granules. Further, the technology is similar to that described in example 1.
Пример 7: 0,6 мас.ч. аэросила R7200 и 0,6 мас.ч. Aeroxid AluC напыляют на сухие гранулы поликарбоната. Далее технология аналогична описанной в примере 2.Example 7: 0.6 parts by weight Aerosil R7200 and 0.6 parts by weight Aeroxid AluC is sprayed onto dry polycarbonate granules. Further, the technology is similar to that described in example 2.
Пример 8: 1,0 мас.ч. аэросила R7200 напыляют на сухие гранулы поликарбоната. Далее технология аналогична описанной в примере 1.Example 8: 1.0 parts by weight Aerosil R7200 is sprayed onto dry polycarbonate granules. Further, the technology is similar to that described in example 1.
Пример 9: 1,0 мас.ч. аэросила R9200 напыляют на сухие гранулы поликарбоната. Далее технология аналогична описанной в примере 2.Example 9: 1.0 parts by weight Aerosil R9200 is sprayed onto dry polycarbonate granules. Further, the technology is similar to that described in example 2.
Пример 10: 1,0 мас.ч. аэросила R812 напыляют на сухие гранулы поликарбоната. Далее технология аналогична описанной в примере 1.Example 10: 1.0 parts by weight Aerosil R812 is sprayed onto dry polycarbonate granules. Further, the technology is similar to that described in example 1.
Пример 11: 1,0 мас.ч. Aeroxid AluC напыляют на сухие гранулы поликарбоната. Далее технология аналогична описанной в примере 2.Example 11: 1.0 parts by weight Aeroxid AluC is sprayed onto dry polycarbonate granules. Further, the technology is similar to that described in example 2.
Пример 12: 0,3 мас.ч. диоксида гафния напыляли на сухие гранулы поликарбоната. Далее технология аналогична описанной в примере 1.Example 12: 0.3 parts by weight hafnium dioxide was sprayed onto dry polycarbonate granules. Further, the technology is similar to that described in example 1.
Пример 13: к стандартной композиции с содержанием 0,5 мас.ч. аэросила R7200 и 0,5 мас.ч. Aeroxid AluC на 100 мас.ч. ПК добавляют 0,3 мас.ч. диоксида гафния и напыляют на сухие гранулы поликарбоната. Далее технология аналогична описанной в примере 2.Example 13: to a standard composition with a content of 0.5 wt.h. Aerosil R7200 and 0.5 parts by weight Aeroxid AluC per 100 parts by weight PC add 0.3 wt.h. hafnium dioxide and sprayed onto dry polycarbonate granules. Further, the technology is similar to that described in example 2.
Пример 14: 0,5 мас.ч. гидрофильногоАэросила 300 (с содержанием SiO2≥99,8% со средним размером частиц 7 нм) и 0,5 мас.ч. Aeroxid AluC напыляют на сухие гранулы поликарбоната. Далее технология аналогична описанной в примере 2.Example 14: 0.5 parts by weight hydrophilic Aerosil 300 (with a SiO 2 content of ≥99.8% with an average particle size of 7 nm) and 0.5 parts by weight Aeroxid AluC is sprayed onto dry polycarbonate granules. Further, the technology is similar to that described in example 2.
Пример 15: 0,45 мас.ч. аэросила R7200 и 0,45 мас.ч. Aeroxid AluC напыляют на сухие гранулы поликарбоната. Далее технология аналогична описанной в примере 1.Example 15: 0.45 parts by weight Aerosil R7200 and 0.45 parts by weight Aeroxid AluC is sprayed onto dry polycarbonate granules. Further, the technology is similar to that described in example 1.
Пример 16: 0,65 мас.ч. аэросила R7200 и 0,65 мас.ч. Aeroxid AluC напыляют на сухие гранулы поликарбоната. Далее технология аналогична описанной в примере 1.Example 16: 0.65 parts by weight Aerosil R7200 and 0.65 parts by weight Aeroxid AluC is sprayed onto dry polycarbonate granules. Further, the technology is similar to that described in example 1.
Пример 17: 0,5 мас.ч. гидрофобного аэросила R972 (с содержанием SiO2≥99,8% со средним размером частиц 16 нм) и 0,5 мас.ч. Aeroxid AluC с содержанием Al2O3≥99,8% напыляют на сухие гранулы поликарбоната. Далее технология аналогична описанной в примере 2.Example 17: 0.5 parts by weight hydrophobic aerosil R972 (with a SiO 2 content of ≥99.8% with an average particle size of 16 nm) and 0.5 parts by weight Aeroxid AluC with an Al 2 O 3 content of ≥99.8% is sprayed onto dry polycarbonate granules. Further, the technology is similar to that described in example 2.
Как следует из таблицы, стойкость ПК к царапанию повышается при введении в него твердых неорганических добавок с одновременным возрастанием мутности и падением светопропускания получаемого композита (сравнение примеров 1-17 с примером 18). Неожиданным оказалось то, что сочетание диоксида кремния с триоксидом алюминия (примеры 1-7) в заявленном их соотношении и количестве приводит к снижению негативного действия добавок на светопропускание и мутность. Более того, такие сочетания имеют максимальную стойкость к царапанию. Детальный анализ преимуществ предлагаемого технического решения по сравнению с известными материалами и материалами по контрольным примерам, а также обоснование заявленных параметров представлены ниже.As follows from the table, the scratch resistance of a PC increases with the introduction of solid inorganic additives with a simultaneous increase in turbidity and a decrease in light transmission of the resulting composite (comparison of examples 1-17 with example 18). It was unexpected that the combination of silicon dioxide with aluminum trioxide (examples 1-7) in their stated ratio and amount reduces the negative effect of additives on light transmission and turbidity. Moreover, such combinations have maximum scratch resistance. A detailed analysis of the advantages of the proposed technical solution compared with the known materials and materials for control examples, as well as the rationale for the declared parameters are presented below.
Так, анализ сведений, представленных в таблице, свидетельствует о том, что:So, an analysis of the information presented in the table indicates that:
а) по сравнению со стандартным ПК лучший по свойствам композит по примеру 1 обеспечивает значительное улучшение стойкости к царапанию (на 280% при нагрузке 8 Н; при этой нагрузке у разработанного материала отмечается начало появления царапин, а у стандартного ПК (пример 18) царапина появляется при самой малой испытуемой нагрузке 4 Н) при снижении коэффициента светопропускания на 13%;a) in comparison with a standard PC, the best composite according to example 1 provides a significant improvement in scratch resistance (by 280% at a load of 8 N; at this load, the developed material marks the beginning of scratches, and a standard PC (example 18) shows a scratch at the smallest tested load of 4 N) with a decrease in the transmittance by 13%;
б) дополнительное введение в композицию диоксида гафния (примеры 4, 5) улучшает стойкость к царапанию получаемого композита при незначительном снижении оптических характеристик;b) additional introduction of hafnium dioxide into the composition (examples 4, 5) improves the scratch resistance of the resulting composite with a slight decrease in optical characteristics;
в) использование смеси гидрофобных диоксида кремния и триоксида алюминия в заявленных соотношении и количестве обуславливает несуммарный эффект по сравнению с использованием индивидуальных оксидов: так, при использовании только одного гидрофобного диоксида кремния (примеры 8, 9, 10) или одного триоксида алюминия (пример 11) получены композиты:c) the use of a mixture of hydrophobic silicon dioxide and aluminum trioxide in the stated ratio and quantity causes a cumulative effect compared to the use of individual oxides: for example, when using only one hydrophobic silicon dioxide (examples 8, 9, 10) or one aluminum trioxide (example 11) composites obtained:
- с шириной царапины при нагрузке в 7 Н 100-170 мкм (против 0-90 мкм в соответствии с изобретением);- with a scratch width at a load of 7 N 100-170 microns (against 0-90 microns in accordance with the invention);
- с коэффициентом светопропускания 51-68% (против 70-78% в соответствии с изобретением);- with a light transmission coefficient of 51-68% (against 70-78% in accordance with the invention);
- с мутностью 20-59% (против 8-15% в соответствии с изобретением);- with a turbidity of 20-59% (against 8-15% in accordance with the invention);
г) значимость признака «гидрофобность» применительно к оксидам подтверждается тем, что применение гидрофильного диоксида кремния (Аэросила 300, пример 14) вместо гидрофобного в сочетании с триоксидом алюминия дает композит:d) the significance of the sign of "hydrophobicity" with respect to oxides is confirmed by the fact that the use of hydrophilic silicon dioxide (Aerosil 300, example 14) instead of hydrophobic in combination with aluminum trioxide gives a composite:
- с коэффициентом светопропускания 68% (против 70-78% в соответствии с изобретением);- with a transmittance of 68% (against 70-78% in accordance with the invention);
- мутностью 25-27% (против 8-12% в соответствии с изобретением);- turbidity of 25-27% (against 8-12% in accordance with the invention);
- с шириной царапины при нагрузке в 7 Н 210 мкм (против 0-90 мкм в соответствии с изобретением);- with a scratch width at a load of 7 N 210 μm (against 0-90 μm in accordance with the invention);
д) обоснование выбранных пределов заявленных количеств оксидов подтверждается примерами 12, 15 и 16: применение диоксида кремния и триоксида алюминия в количестве ниже заявленного (пример 15) при сохранении прозрачности приводит к ухудшению абразивостойкости (при нагрузке 6 Н ширина царапины 70 мкм, а при нагрузке 7 Н - 130 мкм (против отсутствия царапины при нагрузке 6 Н и 0-90 мкм при нагрузке 7 Н в соответствии с изобретением);e) the justification of the selected limits of the declared amounts of oxides is confirmed by examples 12, 15 and 16: the use of silicon dioxide and aluminum trioxide in an amount lower than stated (example 15) while maintaining transparency leads to deterioration of abrasion resistance (with a load of 6 N, the scratch width is 70 μm, and when loaded 7 N - 130 microns (against the absence of scratches at a load of 6 N and 0-90 microns at a load of 7 N in accordance with the invention);
е) использование диоксида кремния и триоксила алюминия в количестве, превышающем заявленное (пример 16), нецелесообразно, так как это ухудшает характеристики прозрачности и уменьшает стойкость к царапанию; увеличение содержания диоксида гафния (сравнение примеров 4, 5 и 13) также нецелесообразно, поскольку абразивостойкость и оптические показатели при этом не улучшаются;f) the use of silicon dioxide and aluminum trioxide in an amount exceeding the declared amount (example 16) is impractical, since this degrades the transparency characteristics and reduces the scratch resistance; the increase in the content of hafnium dioxide (comparison of examples 4, 5 and 13) is also impractical, since the abrasion resistance and optical performance are not improved;
ж) увеличение размера нанодобавок до 16 нм (пример 17) приводит к возрастанию мутности получаемых композитов до 25-30%, падению светопропускания (65%) и некоторому ухудшению стойкости к образованию царапин: при нагрузке 7 Н 100 мкм (против 0-90 мкм в соответствии с изобретением).g) an increase in the size of nanoadditives to 16 nm (Example 17) leads to an increase in the turbidity of the obtained composites by 25-30%, a decrease in light transmission (65%) and some deterioration in scratch resistance: at a load of 7 N 100 μm (against 0-90 μm in accordance with the invention).
Неочевидность полученного в соответствии с заявленным техническим решением эффекта фактически подтверждается и сведениями из описания изобретения к заявке США 2008/0081865;The non-obviousness of the effect obtained in accordance with the claimed technical solution is actually confirmed by the information from the description of the invention to US application 2008/0081865;
а) в примере Ех11, выполненном с использованием Аl2О3 (образец «G nanoalumina», см. табл.1), не приводятся характеристики внешнего вида и мутности образца в связи с очень малым количеством материала (см. первое примечание к табл.2, *NT); при этом два приведенных показателя (твердость и модуль) уступают примеру Ех 5 с использованием SiO2, причем при значительно большем количестве оксида (в 5 раз); это подтверждает неэффективность использования Аl2О3 по сравнению с SiO2;a) in example Ex11, made using Al 2 O 3 (sample “G nanoalumina”, see Table 1), the characteristics of the appearance and turbidity of the sample due to a very small amount of material are not given (see the first note to table. 2, * NT); while the two indicators (hardness and modulus) are inferior to the example Ex 5 using SiO 2 , and with a significantly larger amount of oxide (5 times); this confirms the inefficiency of using Al 2 About 3 in comparison with SiO 2 ;
б) в таблице сравнительных примеров (табл.3), иллюстрирующих известный уровень техники, приведены данные по:b) in the table of comparative examples (table 3), illustrating the prior art, the data on:
- получению нанокомпозитов не в ходе синтеза поликарбоната «in-situ», а с использованием других методов («using other methods») из готового поликарбоната и порошков оксидов: для композита по примеру СЕ 5 (с использованием 5% Al2O3) мутность составляет более 50%, а для композита по примеру СЕ 3 (с 1% SiO2, вводимым в виде дисперсии в растворителе) значение мутности 90%; это подтверждает, по мнению авторов заявки США, невозможность получения нанокомпозитов с удовлетворительными характеристиками прозрачности с использованием известных методов.- the production of nanocomposites not during the synthesis of polycarbonate in-situ, but using other methods (using other methods) from the finished polycarbonate and oxide powders: for a composite according to example CE 5 (using 5% Al 2 O 3 ) turbidity is more than 50%, and for the composite according to example CE 3 (with 1% SiO 2 introduced as a dispersion in a solvent), the turbidity value is 90%; this confirms, according to the authors of the US application, the impossibility of obtaining nanocomposites with satisfactory transparency characteristics using known methods.
Авторам неожиданно удалось с применением определенной смеси нанопорошков оксидов кремния и алюминия получить поликарбонатный нанокомпозит, сочетающий высокие характеристики абразивостойкости и прозрачности.The authors unexpectedly succeeded in using a certain mixture of nanopowders of silicon and aluminum oxides to obtain a polycarbonate nanocomposite that combines high abrasion resistance and transparency.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010147723/05A RU2447105C1 (en) | 2010-11-24 | 2010-11-24 | Thermoplastic, scratch-resistant polymer composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010147723/05A RU2447105C1 (en) | 2010-11-24 | 2010-11-24 | Thermoplastic, scratch-resistant polymer composition |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2447105C1 true RU2447105C1 (en) | 2012-04-10 |
Family
ID=46031645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010147723/05A RU2447105C1 (en) | 2010-11-24 | 2010-11-24 | Thermoplastic, scratch-resistant polymer composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2447105C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114672059A (en) * | 2022-05-03 | 2022-06-28 | 兰州理工大学 | Polycarbonate surface wear-resistant flame-retardant integrated modification method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2201425C2 (en) * | 1998-11-09 | 2003-03-27 | Элкем Аса | Resin-based composition, method of preparing resin-based composition and filler mixture for use in resin-based compositions |
| RU2001126057A (en) * | 1999-02-24 | 2003-08-10 | Байер Акциенгезельшафт | Non-flammable thermoplastic molding material |
| RU2357982C2 (en) * | 2003-07-03 | 2009-06-10 | Родиа Перформанс Фибр | Mineral additives for dulling improvement of thermoplastic polymer |
-
2010
- 2010-11-24 RU RU2010147723/05A patent/RU2447105C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2201425C2 (en) * | 1998-11-09 | 2003-03-27 | Элкем Аса | Resin-based composition, method of preparing resin-based composition and filler mixture for use in resin-based compositions |
| RU2001126057A (en) * | 1999-02-24 | 2003-08-10 | Байер Акциенгезельшафт | Non-flammable thermoplastic molding material |
| RU2357982C2 (en) * | 2003-07-03 | 2009-06-10 | Родиа Перформанс Фибр | Mineral additives for dulling improvement of thermoplastic polymer |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114672059A (en) * | 2022-05-03 | 2022-06-28 | 兰州理工大学 | Polycarbonate surface wear-resistant flame-retardant integrated modification method |
| CN114672059B (en) * | 2022-05-03 | 2023-04-14 | 兰州理工大学 | Polycarbonate surface wear-resistant flame-retardant integrated modification method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2321375B1 (en) | Acicular silica coating for enhanced hydrophilicity/transmittivity | |
| EP3246357B1 (en) | Composite composition | |
| KR101365382B1 (en) | Hollow silica microparticle, composition for transparent coating formation containing the same, and substrate with transparent coating | |
| Zhou et al. | Role of interface in dispersion and surface energetics of polymer nanocomposites containing hydrophilic POSS and layered silicates | |
| US10040953B2 (en) | Poly(vinyl alcohol) and silica nanoparticle multilayer coatings and methods | |
| JP2005508424A (en) | Nanostructure composition | |
| JP2007145015A (en) | Polycarbonate resin laminate, its production method and light diffuser | |
| JPH03174470A (en) | Carbon black and rubber composition | |
| TW201132697A (en) | Durable polyoxymethylene composition and a ramp made of the same | |
| JP2016525963A (en) | Cross-linked poly (vinyl alcohol) and silica nanoparticle multilayer coating and method | |
| US10316186B2 (en) | Engineering minerals for use as polycarbonate fillers, and methods of using the same to reinforce polycarbonates | |
| RU2447105C1 (en) | Thermoplastic, scratch-resistant polymer composition | |
| EP1972656B1 (en) | Material for keys of keyboard | |
| KR20190128935A (en) | Organic-inorganic complexed filler, composite comprising thereof, and method for manufacturing organic-inorganic complexed filler | |
| KR101600580B1 (en) | Multi-layered Sheet and Usage thereof | |
| EP2477952B1 (en) | Product comprising ultrafine natural glass | |
| EP3502306B1 (en) | Multilayer body, comprising a substrate layer containing polycarbonate, talc and wax | |
| KR101965624B1 (en) | Additive for acrylate based coatings, composition of uv curing coatings, and method therefor | |
| JP2009096978A (en) | Particle composite resin composition and method of manufacturing particle composite resin composition | |
| GB2263419A (en) | Surface covering | |
| CN101962493A (en) | Method for performing composite modification on microcrystal white mica powder by using boric acid ester and methacryloxy silane | |
| JPH041016B2 (en) | ||
| KR101225863B1 (en) | Tire tread rubber composition comprising nano-silica/nano-silver composite and tire using the same | |
| US20210179816A1 (en) | Silica coated starch | |
| JP6928946B2 (en) | Polyamide resin composition and molded article obtained by molding the polyamide resin composition |