RU2620435C1 - Электропроводящие металлонаполненные полимерные композиции для 3D-печати - Google Patents
Электропроводящие металлонаполненные полимерные композиции для 3D-печати Download PDFInfo
- Publication number
- RU2620435C1 RU2620435C1 RU2016128968A RU2016128968A RU2620435C1 RU 2620435 C1 RU2620435 C1 RU 2620435C1 RU 2016128968 A RU2016128968 A RU 2016128968A RU 2016128968 A RU2016128968 A RU 2016128968A RU 2620435 C1 RU2620435 C1 RU 2620435C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- abs
- polymer composition
- electrical conductivity
- printing
- metal
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08C—TREATMENT OR CHEMICAL MODIFICATION OF RUBBERS
- C08C19/00—Chemical modification of rubber
- C08C19/30—Addition of a reagent which reacts with a hetero atom or a group containing hetero atoms of the macromolecule
- C08C19/42—Addition of a reagent which reacts with a hetero atom or a group containing hetero atoms of the macromolecule reacting with metals or metal-containing groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/08—Metals
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение может применяться для производства 3D-печатных электропроводящих материалов, таких как механосенсоры, приборы емкостного обнаружения, автоматизированные динамичные механизмы. Полимерная композиция содержит в качестве полимерной основы сополимер акрилонитрила бутадиен стирола (АБС) в количестве от 50 до 80 мас.%; в качестве токопроводящего металлического наполнителя: припой марки ПОС-63, свинец, медь и алюминий. Техническим результатом изобретения является увеличение электропроводности и показателя текучести расплава для полимерных композиционных материалов, предназначенных для 3D-печати. 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 меди и термопластов или эпоксидных смол, применяемые для изготовления электронных объектов [Conductive polymer composites. Patent US 20080272344 A1, №12/077812].
Недостатком указанной полимерной композиции является низкая электропроводность и текучесть вследствие использования наполненного полимера.
Известны электропроводящие композиции [Абдуллин М.И., Басыров А.А., Николаев А.В. Металлополимерные композиции для 3D-печати // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. 2015. №11(18)] на основе поливинилацетата марки М10 и металлического наполнителя (свинец марки ПС, никель марки А-2, медь марки ПМУ, алюминий марки ПАД-4), следующего состава, мас.%:
1. Поливинилацетат марки M10 - свинец марки ПС со степенью наполнения 0-50%.
2. Поливинилацетат марки М10 - никель марки А-2 со степенью наполнения 0-70%.
3. Поливинилацетат марки М10 - медь марки ПМУ со степенью наполнения 0-70%.
4. Поливинилацетат марки М10 - алюминий марки ПАД-4 со степенью наполнения 0-70%.
Недостатком данных электропроводящих композиций является низкая электропроводность (менее 1⋅10-4 (Ом×мм2/см)-1), что не позволяет осуществлять изготовление на их основе токопроводящих трехмерных объектов методом 3D-печати.
Наиболее близкой к предлагаемой электропроводящей композиции является электропроводящая металонаполненная полимерная композиция для 3D-печати [CN 105001586 А, опубл. 28.10.2015], состоящая из полимерной основы токопроводящего наполнителя, в качестве полимерной основы используется сополимер акрилонитрила бутадиен стирола, а в качестве токопроводящего наполнителя - металлический наполнитель, при следующем соотношении, мас.%:
АБС - 15-30
металлический наполнитель - 20-50.
Недостатком наиболее близкого аналога является низкое содержание электропроводящего наполнителя, которое не обеспечивает равномерное электрическое сопротивление по всему объему полимерной композиции. Вследствие этого заложенные показатели электрического сопротивления характеризуются значительно большим разбросом заданных электропроводящих свойств как в одном образце, так и в серии образцов.
Техническим результатом изобретения является получение полимерных композиций с повышенной электропроводностью и технологичностью, предназначенных для 3D-печати.
Указанный технический результат достигается тем, что в качестве полимерной основы электропроводящей композиции используется сополимер акрилонитрил бутадиен стирола (АБС), в качестве токопроводящего наполнителя используется металлический наполнитель. Электропроводящая металлонаполненная полимерная композиция для 3D-печати содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
АБС - 50-80
металлический наполнитель - 20-50.
В качестве металлического наполнителя может использоваться припой марки ПОС-63, свинец, медь, алюминий.
Использование в составе электропроводящей композиции АБС позволяет существенно увеличить электропроводность и показатель текучести расплава электропроводящих полимерных композиций по сравнению с прототипом.
Электропроводящую полимерную композицию получают следующим образом.
В реактор загружают 20-50 мас.% металлического наполнителя, 50-80 мас.% АБС. Компоненты смешивают в металлическом смесителе, снабженном механической мешалкой, в течение 12 мин при скорости перемешивания 440 мин-1.
Порошкообразную получаемую композицию загружают в лабораторный одношнековый экструдер (D/L=15 см, глубиной витка 16,5 мм, ширина гребня 20 мм) и получают экструдат при температуре материального цилиндра 150°С и скорости вращения шнека 30 мин-1.
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 полимерных композиций проводят на экструзионном пластографе ИИРТ-АМ. Значение электропроводности и ПТР полимерных композиций определяют по ГОСТ 11645-73.
Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
В смеситель загружают 80 мас.% АБС, 20 мас.% припоя марки ПОС-63. Композицию смешивают в смесителе в течение 12 мин при скорости перемешивания 440 мин-1. Полученную порошкообразную композицию гранулируют на лабораторном одношнековом экструдере при температуре 150°С. Полученная полимерная композиция не обладает электропроводностью, показатель текучести расплава 3,1 г/10 мин.
Пример 2.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 70, припой марки ПОС-63 - 30. Полученная полимерная композиция не обладает электропроводностью, показатель текучести расплава 1,6 г/10 мин.
Пример 3.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.% АБС - 60, припой марки ПОС-63 - 40. Электропроводность полимерной композиции составляет 5⋅10-4 (Ом×мм2/см)-1, показатель текучести расплава 0,7 г/10 мин.
Пример 4.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 50, припой марки ПОС-63 - 50. Электропроводность полимерной композиции составляет 7⋅10-3 (Ом×мм2/см)-1, расплав полимерной композиции не проявляет текучести.
Пример 5.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 80, свинец - 20. Полученная полимерная композиция не обладает электропроводностью, показатель текучести расплава 2,7 г/10 мин.
Пример 6.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 70, свинец - 30. Полученная полимерная композиция не обладает электропроводностью, показатель текучести расплава 1,1 г/10 мин.
Пример 7.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 60, свинец - 40. Электропроводность полимерной композиции составляет 6⋅10-2 (Ом×мм2/см)-1, показатель текучести расплава 0.2 г/10 мин.
Пример 8.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 50, свинец - 50. Электропроводность полимерной композиции составляет 7⋅10-3 (Ом×мм2/см)-1, расплав полимерной композиции не проявляет текучести.
Пример 9.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.% АБС - 80, медь - 20. Полученная полимерная композиция не обладает электропроводностью, показатель текучести расплава 3,1 г/10 мин.
Пример 10.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 70, медь - 30. Полученная полимерная композиция не обладает электропроводностью, показатель текучести расплава 1,45 г/10 мин.
Пример 11.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 60, медь - 40. Электропроводность полимерной композиции составляет 7⋅10-2 (Ом×мм2/см)-1, показатель текучести расплава 0,5 г/10 мин.
Пример 12.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 50, медь - 50. Электропроводность полимерной композиции составляет 3,8⋅10-2 (Ом×мм2/см)-1, расплав полимерной композиции не проявляет текучести.
Пример 13.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.% АБС - 80, алюминий - 20. Полученная полимерная композиция не обладает электропроводностью, показатель текучести расплава 2,78 г/10 мин.
Пример 14.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 70, алюминий - 30. Полученная полимерная композиция не обладает электропроводностью, показатель текучести расплава 1,3 г/10 мин.
Пример 15.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 60, алюминий - 40. Электропроводность полимерной композиции составляет 6,7⋅10-2 (Ом×мм2/см)-1, показатель текучести расплава 0,3 г/10 мин.
Пример 16.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов мас.%: АБС - 50, алюминий - 50. Электропроводность полимерной композиции составляет 1,7⋅10-2 (Ом×мм2/см)-1, расплав полимерной композиции не проявляет текучести.
Таким образом, использование в качестве полимерной основы АБС позволяет получить полимерные композиции с повышенной электропроводностью и технологичностью, предназначенные для изготовления трехмерных объектов методом 3D-печати, который предполагает нанесение электропроводящего полимерного слоя в виде расплава.
Claims (3)
- Электропроводящая металлонаполненная полимерная композиция для 3D-печати, состоящая из полимерной основы, токопроводящего наполнителя, отличающаяся тем, что в качестве полимерной основы используется сополимер акрилонитрила бутадиен стирола, в качестве токопроводящего наполнителя используется металлический наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
АБС 50-80 металлический наполнитель 20-50, - при этом в качестве металлического наполнителя используются припой марки ПОС-63, свинец, медь и алюминий.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016128968A RU2620435C1 (ru) | 2016-07-14 | 2016-07-14 | Электропроводящие металлонаполненные полимерные композиции для 3D-печати |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016128968A RU2620435C1 (ru) | 2016-07-14 | 2016-07-14 | Электропроводящие металлонаполненные полимерные композиции для 3D-печати |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2620435C1 true RU2620435C1 (ru) | 2017-05-25 |
Family
ID=58881419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016128968A RU2620435C1 (ru) | 2016-07-14 | 2016-07-14 | Электропроводящие металлонаполненные полимерные композиции для 3D-печати |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2620435C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020055989A1 (en) | 2018-09-11 | 2020-03-19 | MELD Manufacturing Corporation | Solid-state additive manufacturing methods for compounding conductive polymer compositions, fabrication of conductive plastic parts and conductive coatings. |
| US11311959B2 (en) | 2017-10-31 | 2022-04-26 | MELD Manufacturing Corporation | Solid-state additive manufacturing system and material compositions and structures |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1052532A1 (ru) * | 1982-05-27 | 1983-11-07 | Предприятие П/Я А-1624 | Электропровод щий клей |
| US4830779A (en) * | 1986-12-27 | 1989-05-16 | Lion Corporation | Electrically conductive resin composition |
| RU2402385C2 (ru) * | 2005-08-24 | 2010-10-27 | А.М.Рамп Унд Ко. Гмбх | Способ получения изделий, имеющих электропроводящее покрытие |
| CN105001586A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-10-28 | 暨南大学 | 一种3d打印导线用导电abs/pla复合材料及其制备方法和应用 |
-
2016
- 2016-07-14 RU RU2016128968A patent/RU2620435C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1052532A1 (ru) * | 1982-05-27 | 1983-11-07 | Предприятие П/Я А-1624 | Электропровод щий клей |
| US4830779A (en) * | 1986-12-27 | 1989-05-16 | Lion Corporation | Electrically conductive resin composition |
| RU2402385C2 (ru) * | 2005-08-24 | 2010-10-27 | А.М.Рамп Унд Ко. Гмбх | Способ получения изделий, имеющих электропроводящее покрытие |
| CN105001586A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-10-28 | 暨南大学 | 一种3d打印导线用导电abs/pla复合材料及其制备方法和应用 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11311959B2 (en) | 2017-10-31 | 2022-04-26 | MELD Manufacturing Corporation | Solid-state additive manufacturing system and material compositions and structures |
| WO2020055989A1 (en) | 2018-09-11 | 2020-03-19 | MELD Manufacturing Corporation | Solid-state additive manufacturing methods for compounding conductive polymer compositions, fabrication of conductive plastic parts and conductive coatings. |
| JP2022500278A (ja) * | 2018-09-11 | 2022-01-04 | メルド マニュファクチュアリング コーポレイション | 導電性ポリマー複合材料を合成するための固体添加物製造方法、導電性プラスチックパーツ及び導電性コーティングの製造 |
| EP3849785A4 (en) * | 2018-09-11 | 2022-06-22 | Meld Manufacturing Corporation | SOLID STATE ADDITIVE MANUFACTURING METHODS FOR FORMULATING CONDUCTIVE POLYMERIC COMPOSITIONS, MANUFACTURING CONDUCTIVE PLASTIC PARTS AND CONDUCTIVE COATINGS |
| JP7451500B2 (ja) | 2018-09-11 | 2024-03-18 | メルド マニュファクチュアリング コーポレイション | 導電性ポリマー複合材料を合成するための固体添加物製造方法、導電性プラスチックパーツ及び導電性コーティングの製造 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rahaman et al. | High‐performance EMI shielding materials based on short carbon fiber‐filled ethylene vinyl acetate copolymer, acrylonitrile butadiene copolymer, and their blends | |
| RU2620435C1 (ru) | Электропроводящие металлонаполненные полимерные композиции для 3D-печати | |
| US5958303A (en) | Electrically conductive compositions and methods for producing same | |
| DE3855132T2 (de) | Halbleitende Kunststoff-Zusammensetzung | |
| Amoabeng et al. | A review of conductive polymer composites filled with low melting point metal alloys | |
| US20140158947A1 (en) | Electrically conductive polyethylene resin composition, electrically conductive polyethylene resin molding, sliding bearing, and sliding sheet | |
| CN103146024A (zh) | 多孔石墨烯/聚合物复合结构、其制备方法及应用 | |
| CN102250400B (zh) | 一种高ptc强度和稳定性的聚合物基复合材料及其制备方法 | |
| RU2016129461A (ru) | Проводящий углеродный порошок, способ его получения и способ его применения | |
| CN111073230A (zh) | 一种低介电常数pc/pbt合金材料及其制备方法 | |
| RU2641134C1 (ru) | Электропроводящая металлонаполненная полимерная композиция для 3D-печати (варианты) | |
| RU2641921C2 (ru) | Электропроводящая металлонаполненная полимерная композиция для 3D-печати (варианты) | |
| JP2001338529A (ja) | 導電性樹脂組成物 | |
| DE69920588T2 (de) | Leitfähiges Verbundmaterial und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| Kasgoz et al. | Effects of size and shape originated synergism of carbon nano fillers on the electrical and mechanical properties of conductive polymer composites | |
| WO2018220083A1 (de) | Compound | |
| Novak et al. | Copper plated graphite, carbon nanotubes and polyaniline effect on the properties of electroconductive polyethylene compositions | |
| JP2003342476A (ja) | 導電性樹脂材料 | |
| Jameel et al. | Studying the Electrical Conductivity of Different Carbon Fillers Reinforced Polyvinyl Chloride Composite Materials | |
| Chen et al. | Effect of nano-fillers on conductivity of polyethylene/low melting point metal alloy composites | |
| Novak et al. | Electrical, rheological and mechanical properties of polyvinyl chloride/copper plated graphite composites | |
| RU2637237C1 (ru) | Полиолефиновый композит, наполненный углеродными нанотрубками, для повышения электропроводности, модифицированный смесью полисилоксанов | |
| KR102314278B1 (ko) | 방사선 차폐성 사출성형품 조성물 및 이를 이용하여 제조한 방사선 차폐성 사출성형품 | |
| SU1030387A1 (ru) | Наполненна электроизол ционна композици на основе поливинилхлорида | |
| EP1392775A1 (en) | Polymer blend and method of preparing same |