RU2586979C1 - Method of producing compositions of polymer and nano-sized filler - Google Patents

Method of producing compositions of polymer and nano-sized filler Download PDF

Info

Publication number
RU2586979C1
RU2586979C1 RU2015121594/04A RU2015121594A RU2586979C1 RU 2586979 C1 RU2586979 C1 RU 2586979C1 RU 2015121594/04 A RU2015121594/04 A RU 2015121594/04A RU 2015121594 A RU2015121594 A RU 2015121594A RU 2586979 C1 RU2586979 C1 RU 2586979C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polymer
nanoparticles
organic liquid
carried out
mixing
Prior art date
Application number
RU2015121594/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Андреевна Охлопкова
Петр Петрович Шарин
Айталина Алексеевна Охлопкова
Раиса Васильевна Борисова
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова"
Priority to RU2015121594/04A priority Critical patent/RU2586979C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2586979C1 publication Critical patent/RU2586979C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/28Treatment by wave energy or particle radiation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method of producing polymer composition and nanosized filler used in production of polymer composite materials of wide range of application. Method involves adding and mixing of nanosized fillers with polymer and drying nanocomposite mixture. All processes are carried out in cavitation field of ultrasound oscillations. Dispersion of nanosized filler is carried out in organic liquid, such as organic oxo- and hydroxy compounds with lower density than that of polymer. Polymer is added to obtained suspension. Then nanocomposite mixture is dried with gradual increase of temperature to 80 °C and pressure decrease from 101400 to 100 Pa with continuous mechanical stirring until complete distillation of organic liquid.
EFFECT: obtaining a homogeneous composition and structure of polymer composite material with improved deformation-strength properties.
1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к способу диспергирования и введения наночастиц в полимерную порошковую матрицу, используемую для создания изделий из наномодифицированных полимерных материалов, и может быть использовано в технологиях получения полимерных композиционных материалов широкого спектра применения.The invention relates to a method for dispersing and introducing nanoparticles into a polymer powder matrix used to create products from nanomodified polymer materials, and can be used in technologies for producing polymer composite materials with a wide range of applications.

Наиболее сложным и ответственным этапом технологии получения наномодифицированных полимерных композитов является совмещение наночастиц с исходным полимерным порошком и их равномерное распределение в объеме порошковой смеси. Это связано с тем, что наночастицы из-за высокой поверхностной энергии и присутствия на поверхности функциональных групп, способных к взаимодействию, чрезвычайно склонны к образованию агломератов. При этом они теряют большую часть своей активности, необходимую для взаимодействия с объектом наномодифицирования. Силы, удерживающие частицы вместе в агломератах, представляют собой силы Вандер-ваальсова типа, которые являются доминирующими, когда расстояние между двумя частицами составляет меньше чем 10-9 м, то есть в ближней зоне (см. Feng, J.Q., and Hays, D. Powder Technology (2003) 135-136, 65-75).The most complex and crucial step in the technology for producing nanomodified polymer composites is the combination of nanoparticles with the original polymer powder and their uniform distribution in the volume of the powder mixture. This is due to the fact that, due to the high surface energy and the presence on the surface of functional groups capable of interaction, nanoparticles are extremely prone to the formation of agglomerates. At the same time, they lose most of their activity necessary for interaction with the nanomodification object. The forces holding the particles together in the agglomerates are the Vander-Waals forces, which are dominant when the distance between the two particles is less than 10 -9 m, i.e. in the near zone (see Feng, JQ, and Hays, D. Powder Technology (2003) 135-136, 65-75).

Известны способы приготовления порошковой смеси из полимера с модифицирующими наноразмерными наполнителями при получении полимерных композитов, например, методом горячего прессования, заключающийся во введении наночастиц в сухой полимерный порошок и смешивании в планетарной шаровой мельнице, вибромельнице, вибросмесителе или в лопастном смесителе, затем полученную сухую порошковую смесь загружают в пресс-форму для последующего формования и спекания (см. RU №2381242, кл. C08L 23/26, В82В 1/00, опубл. 20.10.2009; RU №2476461, кл. C08L 23/06, C08K 3/22, В82В 1/00, опубл. 27.02.2013; RU №2296139, кл. C08J 5/16, C08L 23/06, опубл. 27.03.2007; RU №2520477, кл. B01F 3/18, В82В 3/00, опубл. 27.06.2014).Known methods for preparing a powder mixture from a polymer with modifying nano-sized fillers in the preparation of polymer composites, for example, by hot pressing, the introduction of nanoparticles in a dry polymer powder and mixing in a planetary ball mill, vibration mill, vibratory mixer or in a paddle mixer, then the resulting dry powder mixture load into the mold for subsequent molding and sintering (see RU No. 2381242, class C08L 23/26, B82B 1/00, publ. 20.10.2009; RU No. 2476461, class C08L 23/06, C08K 3/22 , B82B 1/00, publ. 02.27.2 013; RU No. 2296139, class C08J 5/16, C08L 23/06, publ. 03/27/2007; RU No. 2520477, class B01F 3/18, B82B 3/00, publ. 06/27/2014).

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ диспергирования нано- или микрочастиц и их смешения с частицами полимера (см. RU №2541496, кл. B01F 3/18, опубл. 20.02.2015), заключающийся в подаче нано- или микрочастиц с частицами полимера в зону смешения, их смешении в зоне смешения, при этом одновременно со смешением нано- или микрочастиц в зоне смешения, выполненной в виде барабана, осуществляют диспергирование нано- или микрочастиц, барабан вращают от привода на двух пространственных кривошипах со скрещивающимися под углом 25-65 градусов геометрическими осями шарниров и скрещивающимися под углом 145-178 градусов осями их вращения с отношением длины кривошипов к кратчайшему расстоянию между осями их вращения, равному отношению синусов углов скрещивания их геометрических осей шарниров для осуществления процессов диспергирования и смешения.Closest to the claimed technical solution is a method of dispersing nano- or microparticles and mixing them with polymer particles (see RU No. 2541496, CL B01F 3/18, publ. 02.20.2015), which consists in the supply of nano- or microparticles with polymer particles into the mixing zone, mixing them in the mixing zone, while simultaneously mixing the nano- or microparticles in the mixing zone, made in the form of a drum, the nano- or microparticles are dispersed, the drum is rotated by the drive on two spatial cranks with intersecting at an angle of 25-65 gra the geometric axes of the hinges and the axes of rotation intersecting at an angle of 145-178 degrees with the ratio of the length of the cranks to the shortest distance between the axes of rotation equal to the ratio of the sines of the angles of intersection of their geometric axes of the hinges for the dispersion and mixing processes.

При этом равномерному распределению компонентов порошковой смеси с различными плотностями и размерностями, различающимися на два и более порядка величины, препятствует слипание наночастиц - образование агломератов, что приводит к формированию недостаточно однородной по пространству композиционной порошковой смеси. В результате порошковая смесь, приготовленная известными способами, имеет недостаточно высокую объемную однородность, что приводит в конечном счете к получению объемно-неоднородной по составу и структуре полимерного композита.In this case, the uniform distribution of the components of the powder mixture with different densities and dimensions, differing by two or more orders of magnitude, is prevented by the adhesion of nanoparticles - the formation of agglomerates, which leads to the formation of a spatially insufficiently uniform composite powder mixture. As a result, the powder mixture prepared by known methods has a volumetric homogeneity that is not high enough, which ultimately leads to the production of a volume-inhomogeneous composition and structure of the polymer composite.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание способа совмещения полимера и наноразмерных наполнителей, при котором обеспечиваются эффективная дезинтеграция агломератов наночастиц, качественное перемешивание компонентов порошковой смеси и равномерное осаждение наночастиц наполнителя на поверхность полимера.The problem to which the claimed invention is directed is to create a method for combining polymer and nanoscale fillers, which ensures effective disintegration of agglomerates of nanoparticles, high-quality mixing of the components of the powder mixture and uniform deposition of filler nanoparticles on the polymer surface.

Технический эффект, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в получении однородной по составу и структуре полимерного композиционного материала.The technical effect obtained by solving the problem is expressed in obtaining a homogeneous composition and structure of the polymer composite material.

Для решения поставленной задачи способ получения композиций из полимера и наноразмерных наполнителей, включающий ввод и смешивание наноразмерных наполнителей с полимером и сушку нанокомпозитной смеси, отличается тем, что все процессы проводят в условиях воздействия кавитационного поля ультразвуковых колебаний, при этом диспергирование наночастиц осуществляют в органической жидкости, в качестве которой используют органические оксо- и гидроксисоединения с более низкой плотностью, чем плотность полимера, далее в полученную суспензию наночастиц вводят полимер, после чего нанокомпозитную смесь высушивают при постепенном повышении температуры до 80°C и понижении давления, например, в автоклаве с нанокомпозитной смесью от 101400 до 100 Па, добиваясь постоянной скорости испарения органической жидкости при непрерывном механическом перемешивании до полной отгонки органической жидкости.To solve this problem, the method of producing compositions from polymer and nanoscale fillers, including the introduction and mixing of nanoscale fillers with a polymer and drying of the nanocomposite mixture, is characterized in that all processes are carried out under the influence of a cavitation field of ultrasonic vibrations, while the dispersion of nanoparticles is carried out in an organic liquid, which is used organic oxo and hydroxy compounds with a lower density than the density of the polymer, then in the resulting suspension polymer is introduced into nanoparticles, after which the nanocomposite mixture is dried with a gradual increase in temperature to 80 ° C and pressure decrease, for example, in an autoclave with a nanocomposite mixture from 101400 to 100 Pa, achieving a constant rate of evaporation of the organic liquid with continuous mechanical stirring until the organic liquid is completely distilled off.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».A comparative analysis of the characteristics of the claimed solution with the signs of analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."

Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают улучшение деформационно-прочностных свойств полимерного композиционного материала.The features of the characterizing part of the claims provide an improvement in the deformation-strength properties of the polymer composite material.

На начальном этапе наноразмерные наполнители диспергируют в жидкость, имеющую более низкую плотность, чем плотность полимера (например, органические оксо- и гидроксисоединения - этанол, бутанол и др.), и находящуюся в кавитационном поле ультразвуковых колебаний. Далее в суспензию наночастиц вводят полимер. Получаемую смесь при непрерывном механическом смешивании в условиях кавитационного поля ультразвука, имеющего частоту колебаний не менее 35 кГц, нагревают и выдерживают в интервале температуры нагрева от 25°C до температуры кипения органической жидкости и давлении от 101400 до 100 Па до полной отгонки органической жидкости.At the initial stage, nanosized fillers are dispersed in a liquid having a lower density than the density of the polymer (for example, organic oxo and hydroxy compounds - ethanol, butanol, etc.) and located in the cavitation field of ultrasonic vibrations. Next, a polymer is introduced into the suspension of nanoparticles. The resulting mixture with continuous mechanical mixing under the conditions of a cavitation field of ultrasound having an oscillation frequency of at least 35 kHz is heated and held in the range of the heating temperature from 25 ° C to the boiling temperature of the organic liquid and pressure from 101400 to 100 Pa until the organic liquid is completely distilled.

Интенсивное кавитационное поле ультразвука в жидкой дисперсной среде обеспечивает не только эффективное разрушение агломератов наночастиц, часто используемых в качестве модифицирующих наполнителей в полимерных матрицах, например оксиды, нитриды, карбиды Si, В, Al, Mg, Cu, Ni, Ti и т.д., но и способствует образованию суспензии наночастиц с их равномерным пространственным распределением в жидкой среде. Для получения качественной суспензии дисперсная жидкость должна иметь низкую вязкость, а ее плотность должна быть несколько меньше плотности, чем плотность полимера. При этом кавитационное поле ультразвука препятствует седиментации компонентов смеси в жидкой среде.The intense cavitation field of ultrasound in a liquid dispersed medium provides not only the effective destruction of agglomerates of nanoparticles, often used as modifying fillers in polymer matrices, for example, oxides, nitrides, carbides Si, B, Al, Mg, Cu, Ni, Ti, etc. , but also contributes to the formation of a suspension of nanoparticles with their uniform spatial distribution in a liquid medium. To obtain a high-quality suspension, the dispersed liquid must have a low viscosity, and its density should be slightly lower than the density of the polymer. In this case, the cavitation field of ultrasound prevents the sedimentation of the components of the mixture in a liquid medium.

По результатам исследований соавторов заявленного решения наиболее доступным и подходящим по своим физико-химическим свойствам в качестве дисперсной среды для получения суспензии из наночастиц с полимером является этиловый спирт.According to the results of research by the co-authors of the claimed solution, ethanol is the most accessible and suitable physicochemical property as a dispersed medium for obtaining a suspension from nanoparticles with a polymer.

Плотность этилового спирта, в интервале рабочей температуры приготовления порошковой смеси, меньше плотности большинства полимеров. Ввод полимера в суспензию наночастиц при одновременном осуществлении трех технологических приемов - интенсивного кавитационного поля ультразвука, непрерывного механического перемешивания компонентов смеси и вакуумной отгонки дисперсной жидкости из суспензии, обеспечивает равномерное осаждение наночастиц на поверхности полимера по мере постепенного удаления жидкой фазы, что позволяет получить однородную по составу порошковую смесь. При этом интенсивное кавитационное поле ультразвука препятствует образованию агломератов наночастиц в ближней зоне и их слипанию к стенкам реактора, в то время как механическое перемешивание предотвращает появление неоднородностей в дальней зоне и образованию агломератов по мере сгущения суспензии порошковой смеси в результате испарения и отгонки жидкой фазы.The density of ethyl alcohol, in the range of the working temperature of the preparation of the powder mixture, is lower than the density of most polymers. The introduction of the polymer into a suspension of nanoparticles with the simultaneous implementation of three technological methods - the intensive cavitation field of ultrasound, continuous mechanical mixing of the mixture components and vacuum distillation of the dispersed liquid from the suspension, ensures uniform deposition of nanoparticles on the polymer surface with the gradual removal of the liquid phase, which makes it possible to obtain a homogeneous composition powder mixture. In this case, the intensive cavitation field of ultrasound prevents the formation of agglomerates of nanoparticles in the near zone and their adhesion to the walls of the reactor, while mechanical mixing prevents inhomogeneities in the far zone and the formation of agglomerates as the suspension of the powder mixture thickens as a result of evaporation and distillation of the liquid phase.

Нагрев при постепенном повышении температуры до температуры кипения жидкости, например 78-80°C для этилового спирта, и ультразвуковая обработка, помимо вакуумной отгонки способствуют ускорению выпаривания и эффективному удалению дисперсной жидкости из порошковой смеси.Heating with a gradual increase in temperature to the boiling point of a liquid, for example 78-80 ° C for ethanol, and ultrasonic treatment, in addition to vacuum distillation, accelerate evaporation and effectively remove dispersed liquid from the powder mixture.

Заявленное техническое решение иллюстрируется чертежами, где на фигурах 1-3 показаны изображения исходного порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), полученные с помощью растрового электронного микроскопа (РЭМ) в режиме вторичных электронов (см. фиг. 1), где показаны общий вид морфологии гранул порошка СВМПЭ, надмолекулярная структура отдельной гранулы СВМПЭ при увеличениях: ×1000 (см. фиг. 2) и ×5000 (см. фиг. 3).The claimed technical solution is illustrated by drawings, where figures 1-3 show images of the initial powder of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) obtained using a scanning electron microscope (SEM) in the secondary electron mode (see Fig. 1), which shows a General view of the morphology of the powder granules UHMWPE, the supramolecular structure of an individual granule of UHMWPE at magnifications: × 1000 (see Fig. 2) and × 5000 (see Fig. 3).

На фигурах 4-6 показаны изображения, полученные с помощью РЭМ, в т.ч. поверхности гранулы СВМПЭ, полученные в режиме вторичных электронов при увеличениях: ×1000 (см. фиг. 4), ×5000 (см. фиг. 5) и ×30000 (см. фиг. 6), где показаны равномерно осажденные на поверхности СВМПЭ наночастицы SiO2.In figures 4-6 shows the images obtained using SEM, including the surface of the UHMWPE granule obtained in the secondary electron mode at magnifications: × 1000 (see Fig. 4), × 5000 (see Fig. 5) and × 30000 (see Fig. 6), which show nanoparticles uniformly deposited on the surface of UHMWPE SiO 2 .

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.The inventive method is as follows.

Осуществление способа иллюстрируется на примере приготовления порошковой смеси из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) и наночастиц оксида кремния (SiO2). Для приготовления порошковой смеси использован порошок СВМПЭ марки Ticona GUR 4120 (Германия) с молекулярной массой 5,0 млн. г/моль, насыпной плотностью 0,4 г/см3 и средним размером частиц 120 мкм (см. фиг. 1-3), а также нанопорошок SiO2 марки «Таркосил-50» (производства Института теоретической и прикладной механики им. С.А Христиановича СО РАН, г. Новосибирск) со средним размером частиц 60 нм и удельной поверхностью примерно 50 м2/г. В качестве дисперсной жидкости использован этиловый спирт-ректификат (ГОСТ 5964-93).The implementation of the method is illustrated by the example of the preparation of a powder mixture of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) and nanoparticles of silicon oxide (SiO 2 ). For the preparation of the powder mixture, UHMWPE powder of the brand Ticona GUR 4120 (Germany) with a molecular weight of 5.0 million g / mol, bulk density of 0.4 g / cm 3 and an average particle size of 120 μm was used (see Fig. 1-3) and also SiO 2 nanopowder of the Tarkosil-50 brand (produced by S.A. Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics SB RAS, Novosibirsk) with an average particle size of 60 nm and a specific surface area of about 50 m 2 / g. Ethyl rectified spirit (GOST 5964-93) was used as a dispersed liquid.

В этиловый спирт в количестве 70 мл введен сухой нанопорошок SiO2 и диспергирован в кавитационном поле ультразвука в течение 5 мин, для чего автоклав помещают в ультразвуковую ванну, наполненную водой. После получения однородной суспензии наночастиц в спирте, находящейся под воздействием ультразвука, в реактор вводятся частицы СВМПЭ при непрерывном механическом перемешивании путем ротационного вращения автоклава с суспензией со скоростью до 280 об/мин. Концентрации наночастиц в порошковой смеси варьируются: 0,05; 0,10; 0,5; 1,0 и 2,0% при общем весе каждой сухой композиции 60,0 г. A dry SiO 2 nanopowder was introduced into ethyl alcohol in an amount of 70 ml and dispersed in a cavitation field of ultrasound for 5 min, for which the autoclave was placed in an ultrasonic bath filled with water. After obtaining a homogeneous suspension of nanoparticles in alcohol, under the influence of ultrasound, UHMWPE particles are introduced into the reactor with continuous mechanical stirring by rotational rotation of the autoclave with a suspension at a speed of up to 280 rpm. Concentrations of nanoparticles in the powder mixture vary: 0.05; 0.10; 0.5; 1.0 and 2.0% with a total weight of each dry composition of 60.0 g.

Далее из смеси СВМПЭ и наночастиц при температуре водяной бани от 25 до 80°C постепенно выпаривается этиловый спирт при непрерывном механическом перемешивании и понижении давления в установке от 101400 (1 атм) до 100 Па до полной отгонки спирта с одновременным воздействием на суспензию ультразвуковым полем.Further, ethanol is gradually evaporated from a mixture of UHMWPE and nanoparticles at a temperature of a water bath from 25 to 80 ° C with continuous mechanical stirring and a decrease in pressure in the installation from 101400 (1 atm) to 100 Pa until the alcohol is completely distilled off while the suspension is exposed to an ultrasonic field.

По мере сгущения суспензии в результате удаления дисперсной жидкости, наночастицы за счет адгезионного взаимодействия диспергируют и оседают на поверхность гранул СВМПЭ. При этом воздействие ультразвуком в сочетании с непрерывным механическим перемешиванием по мере постепенного удаления дисперсной жидкости обеспечивает равномерное распределение и осаждение наночастиц на поверхности СВМПЭ (см. фиг. 4-6). Оседанию отдельных наночастиц из суспензии порошковой смеси и их равномерному распределению также способствует «рыхлая» надмолекулярная структура гранул СВМПЭ (см. фиг. 2, 3).As the suspension thickens as a result of the removal of the dispersed liquid, the nanoparticles disperse and settle onto the surface of the UHMWPE granules due to the adhesive interaction. In this case, the action of ultrasound in combination with continuous mechanical stirring as the dispersed liquid is gradually removed ensures uniform distribution and deposition of nanoparticles on the surface of UHMWPE (see Fig. 4-6). The sedimentation of individual nanoparticles from the suspension of the powder mixture and their uniform distribution is also facilitated by the "loose" supramolecular structure of UHMWPE granules (see Fig. 2, 3).

Сильная тенденция наноразмерных частиц к агрегированию и образованию агломератов, а также высокая вязкость полимерного расплава является актуальной проблемой получения полимерных нанокомпозитов. Данный способ жидкофазного совмещения позволяет достичь однородной дисперсии наноразмерных частиц в полимерной матрице без изменения состава и структуры компонентов.The strong tendency of nanosized particles to aggregate and form agglomerates, as well as the high viscosity of the polymer melt, is an urgent problem for the production of polymer nanocomposites. This method of liquid-phase alignment allows to achieve a uniform dispersion of nanosized particles in the polymer matrix without changing the composition and structure of the components.

Основными отличительными особенностями данного способа совмещения являются «мягкость» и чистота технологических процессов, что может быть использовано в разработке материалов медицинского назначения, например, протезов и имплантов. Заявленный способ может быть использован для получения полимерных композиционных материалов широкого спектра применения.The main distinguishing features of this combination method are the “softness” and purity of technological processes, which can be used in the development of medical materials, for example, prostheses and implants. The claimed method can be used to obtain polymer composite materials with a wide range of applications.

Claims (1)

Способ получения композиций из полимера и наноразмерных наполнителей, включающий ввод и смешивание наноразмерных наполнителей с полимером и сушку нанокомпозитной смеси, отличающийся тем, что все процессы проводят в условиях воздействия кавитационного поля ультразвуковых колебаний, при этом диспергирование наноразмерных наполнителей осуществляют в органической жидкости, в качестве которой используют органические оксо- и гидроксисоединения с более низкой плотностью, чем плотность полимера, далее в полученную суспензию вводят полимер, после чего нанокомпозитную смесь высушивают при постепенном повышении температуры до 80°С и понижении давления от 101400 до 100 Па при непрерывном механическом перемешивании до полной отгонки органической жидкости. A method of producing compositions from a polymer and nanoscale fillers, comprising introducing and mixing nanoscale fillers with a polymer and drying a nanocomposite mixture, characterized in that all processes are carried out under the influence of a cavitation field of ultrasonic vibrations, while dispersing nanoscale fillers is carried out in an organic liquid, in which using organic oxo and hydroxy compounds with a lower density than the density of the polymer, then the polymer is introduced into the resulting suspension p, after which the nanocomposite mixture is dried with a gradual increase in temperature to 80 ° C and a decrease in pressure from 101400 to 100 Pa with continuous mechanical stirring until the organic liquid is completely distilled off.
RU2015121594/04A 2015-06-06 2015-06-06 Method of producing compositions of polymer and nano-sized filler RU2586979C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015121594/04A RU2586979C1 (en) 2015-06-06 2015-06-06 Method of producing compositions of polymer and nano-sized filler

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015121594/04A RU2586979C1 (en) 2015-06-06 2015-06-06 Method of producing compositions of polymer and nano-sized filler

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2586979C1 true RU2586979C1 (en) 2016-06-10

Family

ID=56115723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015121594/04A RU2586979C1 (en) 2015-06-06 2015-06-06 Method of producing compositions of polymer and nano-sized filler

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2586979C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2737375C2 (en) * 2019-04-25 2020-11-27 Александр Сергеевич Сойкин Modified polymer composition and a method for production thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2381242C2 (en) * 2008-04-15 2010-02-10 Институт химии и химической технологии СО РАН Composition wear-resistant material on basis of ultra high molecular polyethylene (uhmpe)
RU2532926C1 (en) * 2013-09-12 2014-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химических реактивов и особо чистых химических веществ", Министерства образования и науки Российской Федерации Method of ultrahigh-molecular weight polyethylene (uhmwpe), modified with nanosized tantalum pentoxide particles
RU2541496C2 (en) * 2013-03-04 2015-02-20 Марат Мухамадеевич Галеев Method of dispersing nano- or microparticles, their mixing with polymer particles and device for its implementation
RU2013149319A (en) * 2013-11-07 2015-05-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) METHOD FOR PRODUCING FOAM POLYURETHANE NANOCOMPOSITE

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2381242C2 (en) * 2008-04-15 2010-02-10 Институт химии и химической технологии СО РАН Composition wear-resistant material on basis of ultra high molecular polyethylene (uhmpe)
RU2541496C2 (en) * 2013-03-04 2015-02-20 Марат Мухамадеевич Галеев Method of dispersing nano- or microparticles, their mixing with polymer particles and device for its implementation
RU2532926C1 (en) * 2013-09-12 2014-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химических реактивов и особо чистых химических веществ", Министерства образования и науки Российской Федерации Method of ultrahigh-molecular weight polyethylene (uhmwpe), modified with nanosized tantalum pentoxide particles
RU2013149319A (en) * 2013-11-07 2015-05-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) METHOD FOR PRODUCING FOAM POLYURETHANE NANOCOMPOSITE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2737375C2 (en) * 2019-04-25 2020-11-27 Александр Сергеевич Сойкин Modified polymer composition and a method for production thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kumar et al. Improving mechanical and thermal properties of TiO2-epoxy nanocomposite
Šupová Problem of hydroxyapatite dispersion in polymer matrices: a review
Szustakiewicz et al. The influence of hydroxyapatite content on properties of poly (L-lactide)/hydroxyapatite porous scaffolds obtained using thermal induced phase separation technique
Kaynak et al. Effects of production parameters on the structure of resol type phenolic resin/layered silicate nanocomposites
Esparza et al. Aggregate morphology and aqueous dispersibility of spray-dried powders of cellulose nanocrystals
Baskaran et al. Mechanical and thermal properties of unsaturated polyester/calcium carbonate nanocomposites
Öner et al. Fabrication of poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) biocomposites with reinforcement by hydroxyapatite using extrusion processing
Shuai et al. A self-assembled montmorillonite-carbon nanotube hybrid nanoreinforcement for poly-L-lactic acid bone scaffold
TW201210947A (en) Sheet-shaped cerium oxide and petal-shaped cerium oxide powder which is aggregate of the sheet-shaped cerium oxide, process for production of the sheet-shaped cerium oxide and the petal-shaped cerium oxide powder, coated sheet-shaped cerium oxide and
Fukui et al. Bio-inspired nanoreactor based on a miniemulsion system to create organic–inorganic hybrid nanoparticles and nanofilms
Vengatesan et al. Surface modification of nanomaterials for application in polymer nanocomposites: an overview
EP3262109A1 (en) Methods of preparing solid particle solutions for forming textured surfaces
Bhattacharya et al. Carbon nanotube-based materials—preparation, biocompatibility, and applications in dentistry
Beuguel et al. Influence of clay mineral structure and polyamide polarity on the structural and morphological properties of clay polypropylene/polyamide nanocomposites
WO2022265100A1 (en) Method for producing fiber assembly and method for producing prepreg sheet
Li et al. A facile fabrication of amphiphilic Janus and hollow latex particles by controlling multistage emulsion polymerization
RU2586979C1 (en) Method of producing compositions of polymer and nano-sized filler
US7935745B2 (en) Self-assembled nanofiber templates; versatile approaches for polymer nanocomposites
Wang et al. Influence of MCM-41 particle on mechanical and morphological behavior of polypropylene
US9746236B2 (en) Spray freeze-dried nanoparticles and method of use thereof
García-González et al. Composite fibrous biomaterials for tissue engineering obtained using a supercritical CO2 antisolvent process
Mederic et al. Migration of clay and its role in droplet morphology establishment during melt mixing of clay polyethylene/polyamide nanocomposites
Pazourková et al. Preparation and Mechanical Properties of Polymeric Nanocomposites with Hydroxyapatite and Hydroxyapatite
Bolaina-Lorenzo et al. Effect of barium sulfate surface treatments on the mechanical properties of acrylic bone cements
Wang et al. Microstructure and properties of polypropylene composites filled with co-incorporation of MCM-41 (with template) and OMMT nanoparticles prepared by melt-compounding

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170607

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20190409