RU2597675C1 - Электропроводящая полимерная композиция для 3d-печати - Google Patents
Электропроводящая полимерная композиция для 3d-печати Download PDFInfo
- Publication number
- RU2597675C1 RU2597675C1 RU2015114696/28A RU2015114696A RU2597675C1 RU 2597675 C1 RU2597675 C1 RU 2597675C1 RU 2015114696/28 A RU2015114696/28 A RU 2015114696/28A RU 2015114696 A RU2015114696 A RU 2015114696A RU 2597675 C1 RU2597675 C1 RU 2597675C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polymer composition
- polyvinyl acetate
- melt flow
- electrical conductivity
- mass
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области трехмерной печати и касается электропроводящей полимерной композиции для 3D-печати. Композиция состоит из полимерной матрицы и углеродного наполнителя. В качестве полимерной матрицы используется поливинилацетат, а в качестве углеродного наполнителя используется технический углерод при следующем соотношении массовых частей: поливинилацетат - 30-97, технический углерод - 3-70. Технический результат заключается в увеличении электропроводности и показателя текучести расплава. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к области получения электропроводящих полимерных композиций, используемых для изготовления токопроводящих материалов, предназначенных для 3D-печати.
Изобретение может применяться для производства 3D-печатных электропроводящих материалов, таких как механосенсоры, приборы емкостного обнаружения, автоматизированные динамичные механизмы.
Известны электропроводящие полимерные композиции на основе акрилонитрил-бутадиен-стирола и технического углерода марок П803, П805Э и Printex ХЕ-2В, применяемые для изготовления трехмерных объектов методом 3D-печати. [Simon J. Leigh, Robert J. Bradley, Christopher P. Purssell and others. A simple, low-cost conductive composite material for 3D printing of electronic sensors. PLOSONE, November 2012. - V. 7 - №11.]
Недостатком указанной полимерной композиции является низкая электропроводность и текучесть вследствие использования наполненного акрилонитрил-бутадиен-стирола.
Наиболее близкими к предлагаемой электропроводящей композиции являются электропроводящие композиции [Абдуллин М.И., Басыров А.А., Гадеев А.С. и др. Сравнение электропроводности токопроводящих полимерных композиций, наполненных техническим углеродом и углеродными волокнами. Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов, 2014, №8 (98), с. 95-99], содержащие полипропилен и полиэтилен, стирол-бутадиеновый сополимер, технические углероды марок П805Э, Printex ХЕ-2В и УВИС АК-П, в следующих вариантах:
1. Полиэтилен марки 2287 с техническим углеродом (ТУ) марки П805Э со степенью наполнения 40-70%;
2. Полипропилен марки 01270 с ТУ марки УВИС АК-П со степенью наполнения 10-70%;
3. Полиэтилен марки 2287 с ТУ марки Printex XE-2B со степенью наполнения 5-20%;
4. Полипропилен марки 01270 с ТУ марки Printex XE-2B со степенью наполнения 5-20%;
5. Стирол-бутадиеновый сополимер марки LG-501 с ТУ марки Printex XE-2B со степенью наполнения 10-25%.
Недостатком данных электропроводящих композиций является низкий показатель текучести расплавов полимерных композиций (менее 2,5 г/10 мин), что не позволяет осуществлять изготовление на их основе трехмерных объектов методом 3D-печати.
Техническим результатом изобретения является увеличение электропроводности и показателя текучести расплава для полимерных композиций, предназначенных для 3D-печати.
Указанный технический результат достигается тем, что полимерная композиция дополнительно содержит поливинилацетат в количестве от 30 до 97 масс. %. Электропроводящая полимерная композиция содержит компоненты в следующем соотношении, масс. %.:
технический углерод - 3-70;
поливинилацетат - 30-97.
В качестве технического углерода могут использоваться технические углероды марок ТУ П803, ТУ П805Э, Printex ХЕ-2В или углеродные волокна марки УВИС АК-П.
В результате введения в полимерную композицию поливинилацетата, существенно увеличивается электропроводность и показатель текучести расплава электропроводящих полимерных композиций.
Полимерную композицию получают следующим образом.
В реактор загружают 3-70 масс. %. технического углерода, 30-97 масс. %. поливинилацетата. Композиции смешивают в металлическом цилиндре в течение 12 мин при скорости перемешивания 440 мин-1.
Получаемые порошкообразные композиции помещают в лабораторный одношнековый экструдер при температуре материального цилиндра 190°C, с последующим дроблением экструдата.
Измерение удельной электропроводности приготовленных таким образом полимерных композиций проводят на цилиндрических образцах длиной около 20 мм и диаметром 4 мм контактным способом. Измерение показателя текучести расплава (ПТР) полимерных композиций проводят на экструзионном пластографе ИИРТ-2М. Значение электропроводности и ПТР полимерных композиций определяют по ГОСТ 11645-73.
Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
В реактор загружают 90 масс. %. поливинилацетата, 10 масс. %. гранулированного технического углерода. Композиции смешивают в металлическом цилиндре в течение 12 мин при скорости перемешивания 440 мин-1. Получаемые порошкообразные композиции гранулируют на лабораторном одношнековом экструдере при температуре материального цилиндра 190°C с последующим дроблением экструдата. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 5×10-7 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава 11,89 г/10 мин.
Пример 2
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 80, технический углерод марки ТУ П803 - 20. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 3,9×10-5 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава 10,57 г/10 мин.
Пример 3
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 70, технический углерод марки ТУ П803 - 30. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 5,3×10-3 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава 5,47 г/10 мин.
Пример 4
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 60, технический углерод марки ТУ П803 - 40. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 1,6×10-1 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава 2,86 г/10 мин.
Пример 5
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 50, технический углерод марки ТУ П803 - 50. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 1,7×10-1 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава 2,30 г/10 мин.
Пример 6
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 60, технический углерод марки ТУ П805Э - 40. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 5×10-7 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава 2,31 г/10 мин.
Пример 7
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 50, технический углерод марки ТУ П805Э - 50. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 5×10-7 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава 1,74 г/10 мин.
Пример 8
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 40, технический углерод марки ТУ П805Э - 60. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 2,8×10-5 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава 1,03 г/10 мин.
Пример 9
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 35, технический углерод марки ТУ П805Э - 65. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 5,9×10-4 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава 0,73 г/10 мин.
Пример 10
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 30, технический углерод марки ТУ П805Э - 70. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 4,3×10-1 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава 0,22 г/10 мин.
Пример 11
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 95, углеродные волокна марки УВИС АК-П - 5. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 2,00×10-6 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава 7,80 г/10 мин.
Пример 12
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 90, углеродные волокна марки УВИС АК-П - 10. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 8,3×10-6 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава 3,70 г/10 мин.
Пример 13
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 85, углеродные волокна марки УВИС АК-П - 15. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 3,8×10-5 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава 1,00 г/10 мин.
Пример 14
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 80, углеродные волокна марки УВИС АК-П - 20. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 1,8×10-4 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава 0,01 г/10 мин.
Пример 15
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 70, углеродные волокна марки УВИС АК-П - 30. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 1,5×10-3 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава менее 0,01 г/10 мин.
Пример 16
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 60, углеродные волокна марки УВИС АК-П - 40. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 2,00×10-6 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава менее 0,01 г/10 мин.
Пример 17
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 50, углеродные волокна марки УВИС АК-П - 50. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 7,8×10-4 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава менее 0,01 г/10 мин.
Пример 18
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 97, технический углерод марки Printex ХЕ-2В - 3. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 4×10-7 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава 8,86 г/10 мин.
Пример 19
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 95, технический углерод марки Printex ХЕ-2В - 5. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 5×10-7 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава 8,70 г/10 мин.
Пример 20
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 90, технический углерод марки Printex ХЕ-2В - 10. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 5,3×10-3 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава 4,30 г/10 мин.
Пример 21
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 85, технический углерод марки Printex ХЕ-2В - 15. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 1,6×10-1 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава 1,60 г/10 мин.
Пример 22
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 80, технический углерод марки Printex ХЕ-2В - 20. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 1,7×10-1 (Ом × мм2/см)-1, показатель текучести расплава 0,60 г/10 мин.
Пример 23
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 29, технический углерод марки П805Э - 71. Электропроводность полученной полимерной композиции составляет 4,2×10-1 (Ом × мм2/см)-1, расплав полимерной композиции не проявляет текучести.
Пример 24
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: поливинилацетат - 98, технический углерод марки Printex ХЕ-2В - 2. Полученная полимерная композиция не обладает электропроводностью, показатель текучести расплава 10,4 г/10 мин.
Из данных табл. 1 следует, что электропроводящие полимерные композиции, получаемые с использованием поливинилацетата, обеспечивают по сравнению с прототипом существенно более высокую электропроводность и показатель текучести расплава.
Таким образом, дополнительное введение поливинилацетата позволяет увеличить электропроводность и показатель текучести расплава полимерных композиций.
Claims (2)
1. Электропроводящая полимерная композиция для 3D-печати, состоящая из полимерной матрицы и углеродного наполнителя, отличающаяся тем, что в качестве полимерной матрицы используется поливинилацетат, в качестве углеродного наполнителя используется технический углерод при следующем соотношении массовых частей:
поливинилацетат - 30-97;
технический углерод - 3-70.
поливинилацетат - 30-97;
технический углерод - 3-70.
2. Электропроводящая композиция по п. 1, где в качестве технического углерода используются технические углероды марок ТУ П803, ТУ П805Э, Printex ХЕ-2В или углеродные волокна марки УВИС АК-П.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015114696/28A RU2597675C1 (ru) | 2015-04-20 | 2015-04-20 | Электропроводящая полимерная композиция для 3d-печати |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015114696/28A RU2597675C1 (ru) | 2015-04-20 | 2015-04-20 | Электропроводящая полимерная композиция для 3d-печати |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2597675C1 true RU2597675C1 (ru) | 2016-09-20 |
Family
ID=56937776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015114696/28A RU2597675C1 (ru) | 2015-04-20 | 2015-04-20 | Электропроводящая полимерная композиция для 3d-печати |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2597675C1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050197431A1 (en) * | 2000-04-14 | 2005-09-08 | Z Corporation | Compositions for three-dimensional printing of solid objects |
| WO2010075395A2 (en) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Valspar Sourcing, Inc. | Polyester powder compositions, methods and articles |
| CN103980705A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-08-13 | 中国科学院化学研究所 | 一种适合3d打印的高性能聚酰亚胺模塑粉材料及其3d打印成型方法 |
-
2015
- 2015-04-20 RU RU2015114696/28A patent/RU2597675C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050197431A1 (en) * | 2000-04-14 | 2005-09-08 | Z Corporation | Compositions for three-dimensional printing of solid objects |
| WO2010075395A2 (en) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Valspar Sourcing, Inc. | Polyester powder compositions, methods and articles |
| CN103980705A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-08-13 | 中国科学院化学研究所 | 一种适合3d打印的高性能聚酰亚胺模塑粉材料及其3d打印成型方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Абдуллин М.И. и др. "Электропроводности полиолефинов, наполненных техническим углеродом и углеродными волокнами", МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЖУРНАЛ, No 4-2 (23), 2014 г., стр.89-92. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | Segregated polypropylene/cross-linked poly (ethylene-co-1-octene)/multi-walled carbon nanotube nanocomposites with low percolation threshold and dominated negative temperature coefficient effect: Towards electromagnetic interference shielding and thermistors | |
| CN104098813B (zh) | 一种导电塑料及其制备方法 | |
| CN104098834B (zh) | 一种导电聚合物复合材料及其制备方法 | |
| JP2017095694A (ja) | 高導電性コンポジットのための３相の不混和性ポリマー−金属ブレンド | |
| Amoabeng et al. | A review of conductive polymer composites filled with low melting point metal alloys | |
| Liang et al. | Melt flow behavior of polypropylene composites filled with multi-walled carbon nanotubes during extrusion | |
| JP2010530925A (ja) | 導電性ポリマー複合材料の製造方法 | |
| US9576706B2 (en) | Method for preparing carbon nano material/polymer composites | |
| Fernández et al. | Electrical conductivity of PUR/MWCNT nanocomposites in the molten state, during crystallization and in the solid state | |
| Chen et al. | Influence of phase coarsening and filler agglomeration on electrical and rheological properties of MWNTs-filled PP/PMMA composites under annealing | |
| CN104140672A (zh) | 一种导电尼龙组合物及其制备方法 | |
| CN104987659A (zh) | 一种耐高温抗静电的导电聚合物复合材料及其制备方法和应用 | |
| TW201924913A (zh) | 導電樹脂組合物及其製備方法 | |
| Mokhtari et al. | High‐performance and cost‐effective melt blended poly (ether ether ketone)/expanded graphite composites for mass production of antistatic materials | |
| Kwon et al. | Electrical percolation networks of carbon nanotubes in a shear flow | |
| Chanklin et al. | Electrical property validation of percolation modeling in different polymer structures of carbon-based nanocomposites | |
| RU2597675C1 (ru) | Электропроводящая полимерная композиция для 3d-печати | |
| CN108192218A (zh) | 一种三维互穿网络结构导电合金材料及其制备方法 | |
| EP2660284A1 (en) | Electroconductive nanocomposite | |
| CN106103593B (zh) | 导电聚合物材料 | |
| CN105153658A (zh) | 热塑性纳米碳管导电3d打印材料及其制备方法 | |
| RU2611880C2 (ru) | Электропроводящая полимерная композиция для 3D-печати | |
| Rubinger et al. | Hopping conduction on carbon black/styrene–butadiene–styrene composites | |
| CN105482454A (zh) | 一种聚苯硫醚/聚醚醚酮导电复合材料及其制备方法和应用 | |
| RU2641134C1 (ru) | Электропроводящая металлонаполненная полимерная композиция для 3D-печати (варианты) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180421 |