RU2621335C1 - Polyolefin composite based on elastomer, modified by carbon nanotubes to increase electrical conductivity of polymer matrix composites - Google Patents
Polyolefin composite based on elastomer, modified by carbon nanotubes to increase electrical conductivity of polymer matrix composites Download PDFInfo
- Publication number
- RU2621335C1 RU2621335C1 RU2015156790A RU2015156790A RU2621335C1 RU 2621335 C1 RU2621335 C1 RU 2621335C1 RU 2015156790 A RU2015156790 A RU 2015156790A RU 2015156790 A RU2015156790 A RU 2015156790A RU 2621335 C1 RU2621335 C1 RU 2621335C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon nanotubes
- elastomer
- polymer matrix
- electrical conductivity
- modified
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- C08K3/04—Carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- 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
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/54—Silicon-containing compounds
- C08K5/541—Silicon-containing compounds containing oxygen
- C08K5/5415—Silicon-containing compounds containing oxygen containing at least one Si—O bond
- C08K5/5419—Silicon-containing compounds containing oxygen containing at least one Si—O bond containing at least one Si—C bond
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
- H01B1/24—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising carbon-silicon compounds, carbon or silicon
Abstract
Description
Изобретение относится к области конструкционных материалов и полимерных нанокомпозитов, а именно к полимерным композициям, содержащим нанодисперсные добавки с целью повышения их электрофизических свойств.The invention relates to the field of structural materials and polymer nanocomposites, in particular to polymer compositions containing nanodispersed additives in order to increase their electrophysical properties.
В данном изобретении предложен материал, являющийся полимерным композиционным наполнителем, модифицированным углеродными нанотрубками, предназначенным для существенного повышения электропроводности полимерматричных композитов.The present invention provides a material that is a polymer composite filler modified with carbon nanotubes, designed to significantly increase the electrical conductivity of polymer matrix composites.
Интерес к выбранной тематике исследования обусловлен тем, что конструкционные материалы, используемые в авиакосмической технике, автомобилестроении и других высокотехнологичных отраслях, должны обладать комплексом высоких эксплуатационных и технологических характеристик, включая прочностные показатели, тепло- и электропроводность, а также возможность перерабатываться в изделия простыми высокопроизводительными методами. В большинстве случаев для этих целей используются металлы, обладающие требуемым набором характеристик, однако, как показывают исследования последних лет, они могут быть с успехом заменены на полимерные композиты с соответствующим набором свойств.The interest in the chosen research subject is due to the fact that structural materials used in aerospace engineering, automotive and other high-tech industries should have a set of high operational and technological characteristics, including strength indicators, heat and electrical conductivity, and the ability to be processed into products using simple high-performance methods . In most cases, metals with the required set of characteristics are used for these purposes, however, studies of recent years show that they can be successfully replaced with polymer composites with the corresponding set of properties.
Из области техники известны способы получения композиций на основе углеродных нанотрубок и полиолефинов.Methods for preparing compositions based on carbon nanotubes and polyolefins are known in the art.
Известен патент RU 2490204 способ получения нанокомпозитов на основе полиолефинов, используемых при получении различных изделий, таких как пленки, листы, трубы, нити и волокна, обладающих высокой объемной и поверхностной электропроводностью. В технологии используются углеродные нанотрубки, предварительно механически растертые в воде с добавлением водорастворимого полимера с концентрацией 0,01-0,1 мас.%. Полученную суспензию диспергируют ультразвуком при максимальной температуре среды не выше 70°С. Затем полученную суспензию наносят на поверхность гранул полиолефина и сушат. Полученные гранулы нанокомпозита содержат до 0,5 мас.% углеродных нанотрубок.Known patent RU 2490204 a method for producing nanocomposites based on polyolefins used in the manufacture of various products, such as films, sheets, pipes, threads and fibers having high bulk and surface conductivity. The technology uses carbon nanotubes previously mechanically ground in water with the addition of a water-soluble polymer with a concentration of 0.01-0.1 wt.%. The resulting suspension is dispersed by ultrasound at a maximum medium temperature of not higher than 70 ° C. Then, the resulting suspension is applied to the surface of the polyolefin granules and dried. The obtained granules of the nanocomposite contain up to 0.5 wt.% Carbon nanotubes.
Недостатком данной технологии является использование нестандартного оборудования, а также добавление дополнительной стадии приготовления полимерного нанокомпозита.The disadvantage of this technology is the use of non-standard equipment, as well as the addition of an additional stage of preparation of a polymer nanocomposite.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональных свойств полимерных композитов, в частности электропроводности.The technical problem to which the present invention is directed is to increase the functional properties of polymer composites, in particular electrical conductivity.
Требуемый технический результат достигается тем, что полиолефиновый композит на основе эластомера, модифицированного углеродными нанотрубками, содержит полисилоксаны при следующем соотношении компонентов, % мас.%: углеродные нанотрубки 10-25; полисилоксаны 2-5; полиолефиновый эластомер - остальное. Наличие полисилоксанов в полимерном композите способствует гомогенному распределению углеродных нанотрубок в полимерной матрице.The required technical result is achieved in that the polyolefin composite based on an elastomer modified with carbon nanotubes contains polysiloxanes in the following ratio of components,% wt.%: Carbon nanotubes 10-25; polysiloxanes 2-5; polyolefin elastomer - the rest. The presence of polysiloxanes in the polymer composite promotes a homogeneous distribution of carbon nanotubes in the polymer matrix.
Новый технический результат, достигаемый при добавлении данного композиционного наполнителя в полимерматричные композиты, заключается в значительном повышении их электропроводности за счет гомогенного распределения углеродных нанотрубок в объеме композита. Гомогенному распределению углеродных нанотрубок в объеме полимерной матрице способствует использование полисилоксанов в полимерном нанокомпозите следующей структуры: (-R1R2Si-О-R3R4Si-)m, где Ri-H, -CnH2n+1 при n=1-20).A new technical result achieved by adding this composite filler to polymer matrix composites is a significant increase in their electrical conductivity due to the homogeneous distribution of carbon nanotubes in the bulk of the composite. The homogeneous distribution of carbon nanotubes in the volume of the polymer matrix is facilitated by the use of polysiloxanes in the polymer nanocomposite of the following structure: (-R 1 R 2 Si-O-R 3 R 4 Si-) m , where R i -H, -C n H 2n + 1 at n = 1-20).
Отличительные признаки предложенного технического решения на порядок повысили электропроводность полимерматричных композитов.Distinctive features of the proposed technical solution increased the conductivity of polymer matrix composites by an order of magnitude.
Достижение улучшенных показателей назначения иллюстрируется нижеприведенными данными исследований и опытов.The achievement of improved indicators of appointment is illustrated by the following research and experiment data.
Опытной проверкой было установлено повышение электропроводности на два порядка в сравнении с полимерматричным композитом без добавления полиолефинового композита, модифицированного углеродными нанотрубками.An experimental test revealed an increase in electrical conductivity by two orders of magnitude compared to a polymer matrix composite without the addition of a polyolefin composite modified with carbon nanotubes.
Пример.Example.
В качестве исходных материалов используются:As starting materials are used:
- многослойные углеродные нанотрубки диаметром 20-30 нм, длиной 5-7 мкм;- multilayer carbon nanotubes with a diameter of 20-30 nm, a length of 5-7 microns;
- полиолефиновый эластомер (LC 370);- polyolefin elastomer (LC 370);
- полисилоксан (-R1R2Si-О-R3R4Si-)m, где Ri -H, -CnH2n+1 при n=1-20.- polysiloxane (-R 1 R 2 Si-O-R 3 R 4 Si-) m , where R i -H, -C n H 2n + 1 at n = 1-20.
Смешение компонентов проводилось на двухвалковой мельнице (BL-6175-A) при температуре 120°С в течении 20 мин. Соотношении компонентов в изготавливаемых экспериментальных образцах представлено в табл. 1The components were mixed in a two-roll mill (BL-6175-A) at a temperature of 120 ° C for 20 minutes. The ratio of components in the manufactured experimental samples is presented in table. one
Далее, с использование полученных экспериментальных образцов изготавливались полимерматричные композиты, методом литья под давлением на термопластавтомате Haitan SA 900 со следующим соотношением компонентов:Further, using the obtained experimental samples, polymer-matrix composites were manufactured by injection molding on a Haitan SA 900 injection molding machine with the following ratio of components:
Полипропилен PPG 1120-16 - 90 мас. %, образец 1 -10 мас.%;Polypropylene PPG 1120-16 - 90 wt. %, sample 1 -10 wt.%;
Полипропилен PPG 1120-16 - 90 мас. %, образец 2 -10 мас.%;Polypropylene PPG 1120-16 - 90 wt. %, sample 2 -10 wt.%;
Полипропилен PPG 1120-16 - 90 мас. %, образец 3 -10 мас.%.Polypropylene PPG 1120-16 - 90 wt. %, sample 3 -10 wt.%.
По результатам объемного электросопротивления получены следующие результаты:According to the results of volume electrical resistance, the following results were obtained:
образец 1 -10-3 См/м;sample 1 -10 -3 S / m;
образец 2 -10-3 См/м;sample 2 -10 -3 S / m;
образец 3 -10-1 См/м.sample 3-10 -1 S / m.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015156790A RU2621335C1 (en) | 2015-12-29 | 2015-12-29 | Polyolefin composite based on elastomer, modified by carbon nanotubes to increase electrical conductivity of polymer matrix composites |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015156790A RU2621335C1 (en) | 2015-12-29 | 2015-12-29 | Polyolefin composite based on elastomer, modified by carbon nanotubes to increase electrical conductivity of polymer matrix composites |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2621335C1 true RU2621335C1 (en) | 2017-06-02 |
Family
ID=59032121
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015156790A RU2621335C1 (en) | 2015-12-29 | 2015-12-29 | Polyolefin composite based on elastomer, modified by carbon nanotubes to increase electrical conductivity of polymer matrix composites |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2621335C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2389739C2 (en) * | 2005-08-08 | 2010-05-20 | Кабот Корпорейшн | Polymer compositions containing nanotubes |
US20110204298A1 (en) * | 2007-08-08 | 2011-08-25 | Cheil Industries Inc. | Electro-Conductive Thermoplastic Resin Compositions and Articles Manufactured Therefrom |
WO2011159446A1 (en) * | 2010-06-18 | 2011-12-22 | Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Llc | Electrically conductive, olefin multiblock copolymer compositions |
RU2490204C1 (en) * | 2011-12-19 | 2013-08-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) Федеральный Университет" (ФГАОУ ВПО КФУ) | Method of obtaining compositions based on carbon nanotubes and polyolefins |
RU2543178C2 (en) * | 2010-04-06 | 2015-02-27 | Бореалис Аг | Semiconductor polyolefin composition, containing electroconductive filler |
-
2015
- 2015-12-29 RU RU2015156790A patent/RU2621335C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2389739C2 (en) * | 2005-08-08 | 2010-05-20 | Кабот Корпорейшн | Polymer compositions containing nanotubes |
US20110204298A1 (en) * | 2007-08-08 | 2011-08-25 | Cheil Industries Inc. | Electro-Conductive Thermoplastic Resin Compositions and Articles Manufactured Therefrom |
RU2543178C2 (en) * | 2010-04-06 | 2015-02-27 | Бореалис Аг | Semiconductor polyolefin composition, containing electroconductive filler |
WO2011159446A1 (en) * | 2010-06-18 | 2011-12-22 | Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Llc | Electrically conductive, olefin multiblock copolymer compositions |
RU2490204C1 (en) * | 2011-12-19 | 2013-08-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) Федеральный Университет" (ФГАОУ ВПО КФУ) | Method of obtaining compositions based on carbon nanotubes and polyolefins |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wei et al. | Graphene nanoplatelets in epoxy system: dispersion, reaggregation, and mechanical properties of nanocomposites | |
Sharma et al. | Role of free volume characteristics of polymer matrix in bulk physical properties of polymer nanocomposites: A review of positron annihilation lifetime studies | |
Zaman et al. | From carbon nanotubes and silicate layers to graphene platelets for polymer nanocomposites | |
Tang et al. | Fracture toughness and electrical conductivity of epoxy composites filled with carbon nanotubes and spherical particles | |
KR101980519B1 (en) | Uniform dispersion of graphene nanoparticles in host | |
Vahedi et al. | Effects of carbon nanotube content on the mechanical and electrical properties of epoxy-based composites | |
Mohamadi et al. | Evaluation of graphene nanosheets influence on the physical properties of PVDF/PMMA blend | |
Moosa et al. | Mechanical and electrical properties of graphene nanoplates and carbon-nanotubes hybrid epoxy nanocomposites | |
Kushwaha et al. | Study on the effect of carbon nanotubes on plastic composite reinforced with natural fiber | |
Yesil et al. | Effect of carbon nanotube surface treatment on the morphology, electrical, and mechanical properties of the microfiber‐reinforced polyethylene/poly (ethylene terephthalate)/carbon nanotube composites | |
Konnola et al. | High strength toughened epoxy nanocomposite based on poly (ether sulfone)‐grafted multi‐walled carbon nanotube | |
KR101400406B1 (en) | Method of cnt composite | |
Suriani et al. | Electrical enhancement of radiation-vulcanized natural rubber latex added with reduced graphene oxide additives for supercapacitor electrodes | |
Salaeh et al. | Conductive epoxidized natural rubber nanocomposite with mechanical and electrical performance boosted by hybrid network structures | |
Nawaz et al. | Effects of selected size of graphene nanosheets on the mechanical properties of polyacrylonitrile polymer | |
RU2621335C1 (en) | Polyolefin composite based on elastomer, modified by carbon nanotubes to increase electrical conductivity of polymer matrix composites | |
RU2637237C1 (en) | Polyolefin composite filled with carbon nanotubes to increase electrical conductivity, modified by mixture of polysiloxanes | |
KR20130013224A (en) | Manufacturing method of polyamide and carbon nano tube composites using high shearing process | |
Bokobza et al. | Vibrational and electrical investigations of a uniaxially stretched polystyrene/carbon nanotube composite | |
Kausar | Mechanical and Thermal Properties of Polyamide 1010 Composites Filled with Nanodiamond/Graphitized Carbon Black Nanoparticles | |
Yu et al. | Preparation of polyethylene terephthalate/polyketone/graphene oxide composite fibers: implications for high-performance polymer composites modified with carbon nanomaterials | |
Li et al. | One‐step synthesis of graphene nanoplatelets/SiO2 hybrid materials with excellent toughening performance | |
Yakovenko et al. | Effects of dispersion and ultraviolet/ozonolysis functionalization of graphite nanoplatelets on the electrical properties of epoxy nanocomposites | |
Granada et al. | Effect of carbon nanotubes functionalization on properties of their nanocomposites with polycarbonate/poly (acrylonitrile‐butadiene‐styrene) matrix | |
Chirita et al. | Mechanical Characterization of Graphite and Graphene/Vinyl-Ester Nanocomposite Using Three Point Bending Test |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200427 Effective date: 20200427 |