RU2491302C2 - Электропроводный композиционный материал на основе полипропилена и глобулярного углеродного нанонаполнителя - Google Patents
Электропроводный композиционный материал на основе полипропилена и глобулярного углеродного нанонаполнителя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2491302C2 RU2491302C2 RU2008140283/04A RU2008140283A RU2491302C2 RU 2491302 C2 RU2491302 C2 RU 2491302C2 RU 2008140283/04 A RU2008140283/04 A RU 2008140283/04A RU 2008140283 A RU2008140283 A RU 2008140283A RU 2491302 C2 RU2491302 C2 RU 2491302C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polypropylene
- globular
- carbon
- composite material
- electro
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к полимерным материалам с повышенной электропроводностью и может быть использовано в токопроводящих изделиях конструкционного назначения. Описан способ получения нанокомпозитного материала, включающий смешение компонентов в расплаве путем одно- или двухшнековой экструзии, обеспечивающим напряжение сдвига 10-70 Н/мм2. В качестве компонентов используют полипропилен и глобулярный углерод с удельной поверхностью 150-1800 м2/г в количестве 0,25-3% масс. Технический результат - снижение трудозатрат, времени монтажа и веса конструкции. 1 табл., 6 пр.
Description
Изобретение относится к полимерным материалам с повышенной электропроводностью и может быть использовано преимущественно в токопроводящих изделиях конструкционного назначения.
Целью изобретения является повышение электропроводности полипропилена с улучшением его механических показателей.
Аналогами изобретения является множество полиолефиновых композитов, содержащих мелкодисперсные наполнители, в том числе наноразмерные, электропроводные композиты и композиты с модифицированными механическими свойствами.
Известно электропроводное изделие, предназначенное для использования в качестве электрода в топливном элементе или батарее, содержащее армирующее электропроводное волокно, в частности углеродное волокно, содержащееся в полипропиленовой матрице, имеющей определенную толщину, причем указанное волокно механически ориентировано так, что оно расположено параллельно указанной толщине [Патент Российской Федерации №2004137659 «Электроды на основе углерода»].
Недостатком данной композиции является необходимость формовки токопроводящих каналов в полученном композите.
Известен электропроводный лакокрасочный материал для антикоррозионной защиты металлических конструкций содержащий полиэтилен и углеродные нанотрубки от 10 до 80% объема материала, который может дополнительно содержать высокодисперсный цинковый порошок от 40 до 90% объема лакокрасочного материала [Патент Российской Федерации №2318851 «Электропроводный лакокрасочный материал для антикоррозионной защиты металлический конструкций»].
Недостатком данной полимерной композиции является высокое содержание дорогостоящего наполнителя.
Прототипом изобретения является электропроводящая композиция на основе полипропилена и углеродных частиц. Композицию получают полимеризацией пропилена на поверхности частиц углеродного материала с размером частиц от 15 нм, предварительно обработанного алюминийорганическим соединением, в присутствии металлорганической каталитической системы. Концентрация углеродных частиц от 8 до 90% [Патент Российской Федерации №2200170 «Способ получения тепло- и электропроводного материала и материал, полученный этим способом»].
Недостатком данного способа является высокое содержание углеродного наполнителя 8-90%.
Полимерная электропроводящая композиция на основе полипропилена включает полипропилен и глобулярный углерод с удельной поверхностью 1400 м2/г для создания электропроводности с содержанием глобулярного углерода до 3% масс. Также созданы материалы на основе полипропилена с глобулярным углеродом с удельной поверхностью от 150 до 1800 м2/г.
Глобулярный углерод получали в процессе сжигания метана в хлоре в реакторе, внутренняя поверхность стенок которого орошается водой. Во время синтеза метан и хлор подают в реактор без предварительного смешения при молярных соотношениях в пределах от 1.5:1 до 4.5:1. Горение происходит при температурах от 600 до 700°C в режиме диффузионного пламени. Продукт, получаемый в таких сравнительно мягких условиях, представляет собой наноразмерные глобулы, заключенные в оболочку из гексахлорбензола с незначительной примесью других хлорпроизводных бензола. Гексахлорбензол в процессе образования сажи внедряется в частицы углерода. Удаление гексахлорбензола при последующей термической обработке водородом, азотом или инертными газами способствует образованию микропор, которые обеспечивают исключительно высокую поверхность получаемого углеродного продукта. Величина удельной поверхности определялась методом БЭТ по низкотемпературной адсорбции азота, (патент Российской Федерации №2325412 «Способ получения сажи»)
Существенные признаки нанокомпозитного материала полипропилен 01030/ глобулярный углерод с удельной поверхностью 1400 м2/г представлены в таблице 1.
Таблица 1. | |||||
Существенные признаки композиции. | |||||
Состав материала | Твердость по Шору D Через 15 с / через 1 с | Ударная вязкость по Шарли с надрезом, КДж/м2 | Предел текучести, МПа | Модуль упругости, ГПа | Удельная проводимость σ, См·м-1 |
Полипропилен 01030 | 60/71 | 5,7 | 31,4 | 1,01 | <10-13 |
Полипропилен 01030-99,75%; глобулярный углерод - 0,25% | 70/76 | 6,3 | 32,0 | 1,07 | >10-7 |
Полипропилен 01030-99,5%; глобулярный углерод - 0,5% | 65/73 | 6,7 | 35,0 | 1,11 | >5·10-6 |
Полипропилен 01030-99,0%; глобулярный углерод - 1,0% | 66/75 | 6,6 | 35,8 | 1,13 | >8·10-5 |
Полипропилен 01030-98,0%; глобулярный углерод - 2,0% | 63/71 | 6,6 | 35,3 | 1,20 | >7·10-4 |
Полипропилен 01030-97,0%; глобулярный углерод - 3,0% | 66/73 | 6,9 | 35,0 | 1,19 | >2·10-4 |
Твердость по Шору D определялась согласно ГОСТ 24621-91 на на твердомере HD-3000 модели OS-2 фирмы «Hildebrand».
Ударная вязкость определялась по методу Шарпи на образцах с надрезом согласно ГОСТ 4647-80, с запасом энергии маятникового копра 1 Дж на маятниковом копре модели GT-7045-MD компании GOTECH.
Модуль упругости при растяжении и предел текучести определялись по ГОСТ 11262-80 и ГОСТ 9550-81 соответственно. Данные растяжения получены на универсальной испытательной машине модели GOTECH TCS-2000 при скорости раздвижения зажимов 10 мм/мин.
Для приготовления концентрата глобулярный углерод вводили в полипропилен в соотношении 1:10 с последующей экструзией концентрата с полипропиленом.
При приготовлении концентрата гранулированный полипропилен предварительно опудривается глобулярным наноуглеродом. Процесс опудривания проводится в металлической ультразвуковой виброванне. В следствии трения гранул полипропилена, на их поверхности накапливается статический заряд, что способствует налипанию частиц глобулярного наноуглерода. Полученную смесь перерабатывают методом двухшнековой экструзии при вращении шнеков в одну сторону. Температура: в зоне загрузки 50-100°C, в последующих зонах экструдера и головки не ниже 170°C, но не выше 280°C. Скорость вращения шнеков выбирается в зависимости от диаметра шнеков и должна обеспечивать напряжение сдвига в расплаве не менее 10-70 H/мм2 для качественного смешения полипропилена и глобулярного углерода. В этом процессе используется гранулирующая головка любого типа.
Полученный концентрат глобулярного углерода, совместно с полипропиленом, экструдируют в профильные изделия методами одно- и двухшнековой экструзии. Смешение концентрата и полипропилена происходит в бункере экструдера. Если экструдер обеспечивает качественное смешение компонентов, возможно введение глобулярного наноуглерода в полипропилен непосредсвенно в бункере экструдера, литьевой машины или в форме для ротационного формования, либо другого формовочного оборудования при изготовлении изделия.
Технологические режимы процессов подбираются исходя из типа используемого оборудования.
Результатом изобретения является создание нанокомпозитного полимерного материала на основе полипропилена, который обладает удельной электрической проводимостью, достаточной для отвода с поверхности изделия, изготовленного из этого материала, накапливающегося статического заряда.
Подобный эффект возможно достичь применяя в качестве матрицы полиэтилены разных марок, как низкого, так и высокого давления.
Использование изобретенной композиции возможно в трубопроводных системах транспортировки сыпучих материалов, жидкостей и газов, в качестве защиты силовых кабелей и в других конструкциях, для которых обязательным условием эксплуатации является отвод накапливающегося статического заряда. Применение указанной композиции позволит снизить трудозатраты при монтаже, время проведения монтажа, вес конструкции. Использование изобретенного материала для производства пленки может упростить технологический процесс ее изготовления.
Claims (1)
- Способ получения нанокомпозитного материала, включающий смешение компонентов в расплаве путем одно- или двухшнековой экструзии, обеспечивающей напряжение сдвига 10-70 Н/мм2, отличающийся тем, что в качестве компонентов используют полипропилен и глобулярный углерод с удельной поверхностью 150-1800 м2/г в количестве 0,25-3 мас.%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008140283/04A RU2491302C2 (ru) | 2008-10-13 | 2008-10-13 | Электропроводный композиционный материал на основе полипропилена и глобулярного углеродного нанонаполнителя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008140283/04A RU2491302C2 (ru) | 2008-10-13 | 2008-10-13 | Электропроводный композиционный материал на основе полипропилена и глобулярного углеродного нанонаполнителя |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008140283A RU2008140283A (ru) | 2010-04-20 |
RU2491302C2 true RU2491302C2 (ru) | 2013-08-27 |
Family
ID=46274855
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008140283/04A RU2491302C2 (ru) | 2008-10-13 | 2008-10-13 | Электропроводный композиционный материал на основе полипропилена и глобулярного углеродного нанонаполнителя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2491302C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1240761A1 (ru) * | 1984-06-25 | 1986-06-30 | Ордена Ленина Институт Химической Физики Ан Ссср | Электропровод щий материал и способ его получени |
RU2089566C1 (ru) * | 1991-12-04 | 1997-09-10 | Цитадел Инвестментс Лимитед | Формовочная масса и способ ее получения |
RU2200170C1 (ru) * | 2001-06-14 | 2003-03-10 | Институт химической физики им. Н.Н.Семенова РАН | Способ получения тепло- и электропроводящего материала и материал, полученный этим способом |
RU2004137659A (ru) * | 2002-05-23 | 2005-06-27 | Олбани Интернэшнл Текнивив, Инк. (Us) | Биполярные пластмассовые пластины, армированные углеродным волокном, с непрерывными токопроводящими каналами |
-
2008
- 2008-10-13 RU RU2008140283/04A patent/RU2491302C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1240761A1 (ru) * | 1984-06-25 | 1986-06-30 | Ордена Ленина Институт Химической Физики Ан Ссср | Электропровод щий материал и способ его получени |
RU2089566C1 (ru) * | 1991-12-04 | 1997-09-10 | Цитадел Инвестментс Лимитед | Формовочная масса и способ ее получения |
RU2200170C1 (ru) * | 2001-06-14 | 2003-03-10 | Институт химической физики им. Н.Н.Семенова РАН | Способ получения тепло- и электропроводящего материала и материал, полученный этим способом |
RU2004137659A (ru) * | 2002-05-23 | 2005-06-27 | Олбани Интернэшнл Текнивив, Инк. (Us) | Биполярные пластмассовые пластины, армированные углеродным волокном, с непрерывными токопроводящими каналами |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008140283A (ru) | 2010-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2855564B1 (fr) | Matériau composite a très faible taux de nanocharges carbonées, son procédé de préparation et ses utilisations | |
Jin et al. | A review of the preparation and properties of carbon nanotubes-reinforced polymer compositess | |
Pan et al. | A study on attapulgite reinforced PA6 composites | |
JP4896422B2 (ja) | 微細炭素繊維含有樹脂組成物の製造方法 | |
US8734696B1 (en) | Polymer-graphite nanocomposites via solid-state shear pulverization | |
CN104479205B (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 | |
US9896564B2 (en) | Use of carbon-based nanofillers at a very low content for the UV stabilization of composite materials | |
CN102585348A (zh) | 一种增韧导电材料及其制备方法 | |
EP2193160A2 (fr) | Procédé de préparation de matériaux composites | |
EP3212570A1 (fr) | Preparation d'un melange-maitre a base de soufre et de nanocharges carbonees, le melange-maitre obtenu et ses utilisations | |
Salaeh et al. | Conductive epoxidized natural rubber nanocomposite with mechanical and electrical performance boosted by hybrid network structures | |
JP2006282842A (ja) | 微細炭素繊維含有樹脂組成物の製造方法 | |
RU2491302C2 (ru) | Электропроводный композиционный материал на основе полипропилена и глобулярного углеродного нанонаполнителя | |
TW201406825A (zh) | 聚芳硫醚樹脂組合物及其形成之物件 | |
Zuev et al. | The effect of fullerene fillers on the mechanical properties of polymer nanocomposites | |
KR102477555B1 (ko) | 그래핀을 함유한 고강도 경량화 복합소재 및 이의 제조방법 | |
EP3172277B1 (en) | High-resiliency rigid composite materials, and use and production thereof | |
EP2428597A2 (en) | All-polymer fibrillar nanocomposites and method for manufacture thereof | |
JP2017186492A (ja) | 炭素繊維強化・改質ポリプロピレン系樹脂の発泡成形体の製造方法 | |
RU2654948C2 (ru) | Композиционный материал на основе термопластичного полимера и способ его получения | |
Baniasadi et al. | Innovative integration of pyrolyzed biomass into polyamide 11: Sustainable advancements through in situ polymerization for enhanced mechanical, thermal, and additive manufacturing properties | |
RU2424263C1 (ru) | Способ получения целлюлозосодержащего полимерного суперконцентрата и композиционные материалы на его основе | |
CN1137189C (zh) | 一种煤粉填充聚烯烃母料及其制备方法 | |
TANOUE et al. | Effect of electric irradiation on the mechanical properties of polypropylene/vapor grown carbon fiber composites prepared by melt compounding | |
Kakhramanov et al. | Thermomechanical properties of nanocomposites based on vesuvian and copolymer of ethylene with hexane |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141014 |