RU2637237C1 - Полиолефиновый композит, наполненный углеродными нанотрубками, для повышения электропроводности, модифицированный смесью полисилоксанов - Google Patents
Полиолефиновый композит, наполненный углеродными нанотрубками, для повышения электропроводности, модифицированный смесью полисилоксанов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2637237C1 RU2637237C1 RU2016150935A RU2016150935A RU2637237C1 RU 2637237 C1 RU2637237 C1 RU 2637237C1 RU 2016150935 A RU2016150935 A RU 2016150935A RU 2016150935 A RU2016150935 A RU 2016150935A RU 2637237 C1 RU2637237 C1 RU 2637237C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon nanotubes
- mixture
- polysiloxanes
- modified
- polyolefin
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L83/04—Polysiloxanes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области полимерных композиционных материалов, предназначенных для изготовления полимерматричных композитов, требующих повышенных значений электропроводности. Теплоэлектропроводный полиолефиновый композит, наполненный углеродными нанотрубками, содержит полиолефиновый эластометр и смесь полисилоксанов, содержащую полиметилсилоксан и маслорастворимую полиэтилсилоксановую жидкость, с углеродными нанотрубками. Технический результат заключается в повышении электрофизических свойств полимерматричных материалов и в снижении концентрации углеродных нанотрубок. 1 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области конструкционных материалов и полимерных нанокомпозитов, а именно к полимерным композициям, содержащим нанодисперсные добавки с целью повышения их электро- и теплофизических свойств.
В данном изобретении предложен материал, являющийся полимерным композиционным материалом, модифицированным углеродными нанотрубками, предназначенный для существенного повышения электро- и теплопроводности.
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.
Из области техники известны полимерные композиции на основе термоотверждающегося полимера и углеродных нанотрубок.
Авторы патента RU 2490204 разработали 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.
Недостатком данной технологии является использование нестандартного оборудования, а также добавление дополнительной стадии приготовления полимерного нанокомпозита.
Наиболее близким аналогом разработанного технического решения является патент RU 2389739, авторы которого разработали полимерную композицию, содержащую термоотверждающийся полимер, в качестве которого могут быть использованы термопластичные полиолефины, полиэтилен, полипропилен, сополимеры пропилена, этилен-пропиленовый каучук, тройные сополимеры этилена-пропилена-диена, сополимеры акрилонитрила-бутадиена-стирола, акрилонитрила-ЕРЭМ-стирола, поливинилхлорид, полистирол, полиамиды, поликарбонат, полибутилентерефталат, полиэтилентерефталат, полифениленоскид и простой полифениленовый эфир и углеродные нанотрубки.
Недостатком данного технического решения является невысокая удельная электро- и теплопроводность получаемых полимерных композитов за счет неравномерного распределения наполнителей из углеродных нанотрубок в матрице полимера.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональных свойств полимерных композитов, в частности электро- и теплопроводности.
Требуемый технический результат достигается тем, что теплоэлектропроводный полиолефиновый композит, наполненный углеродными нанотрубками, содержащий полиолефиновый эластометр и смесь полисилоксанов, которая содержит полиметилсилоксан и малорастворимую полиэтилсилоксановую жидкость, с углеродными нанотрубками при следующем соотношении компонентов, мас. %:
углеродные нанотрубки | 5-15 |
полиметилсилоксан | 0,1-1,5 |
маслорастворимая полиэтилсилоксановая жидкость | 1-15 |
полиолефиновый эластомер | остальное |
Наличие смеси полисилоксанов в полимерном композите способствует гомогенному распределению углеродных нанотрубок в полимерной матрице, а также снижению их концентрации.
Новый технический результат, достигаемый при использовании данного композиционного материала, заключается в значительном повышении его электро- и теплопроводности за счет гомогенного распределения углеродных нанотрубок в объеме композита. Гомогенному распределению углеродных нанотрубок в объеме полимерной матрицы способствует использование смеси полисилоксанов.
Отличительные признаки предложенного технического решения на порядок повысили электро- и теплопроводность полимерных композитов.
Достижение улучшенных показателей назначения иллюстрируется нижеприведенными данными исследований и опытов.
Увеличение содержания полиметилсилоксана более 1,5 мас.% в полимерном композите приводит к ухудшению реологических свойств смеси при переработке и в дальнейшем к снижению механических свойств композита. При содержании полиметилсилоксана менее 0,1 мас.% не происходит достаточной гомогенизации углеродных нанотрубок в объеме полимерного композита.
Использование маслорастворимой полиэтилсилоксановой жидкости обусловлено необходимостью приготовления дисперсии из углеродных нанотрубок на этапе их введения в композит для придания им требуемых технологических параметров, таких как вязкость и гомогенность распределения в объеме.
При использовании для этих целей менее 1 мас.% маслорастворимой полиэтилсилоксановой жидкости не удается добиться требуемой вязкости жидкости, тогда, как увеличение содержания более 15 мас.% приводит к ухудшению электро- и теплофизических свойств конечного продукта.
Концентрация углеродных нанотрубок обусловлена тем, что при содержании углеродных нанотрубок менее 5 мас.% не достигается перколяционного порога увеличения электро- и теплопроводности, тогда как при содержании углеродных нанотрубок более 15 мас.% не происходит дальнейшего увеличения электро- и теплопроводности, что вероятно связано с агломерацией углеродных нанотрубок.
Опытной проверкой было установлено повышение электропроводности на два порядка и теплопроводности в 2,5 раза в сравнении с полимерным композитом без добавления полиолефинового композита, модифицированного углеродными нанотрубками.
Пример
В качестве исходных материалов используются:
- многослойные углеродные нанотрубки диаметром 20-30 нм, длиной 5-7 мкм (МУНТ);
- полиолефиновый эластомер (LC 370);
- полиметилсилоксан с молекулярной массой от 300000 до 1200000 (ПМС);
- маслорастворимая полиэтилсилоксановая жидкость (ПЭС 5).
Смешение компонентов проводилось на двухвалковой мельнице (BL-6175-A) при температуре 120°С в течение 20 мин. Соотношение компонентов в изготавливаемых экспериментальных образцах представлено в табл. 1
По результатам исследования объемного электросопротивления получены следующие результаты
Образец 1 - 10-3 См/м
Образец 2 - 10-2 См/м
Образец 3 - 0,8 См/м
По результатам исследования теплопроводности, получены следующие результаты:
Образец 1 - 0,6 ВТ/мК
Образец 2 - 1,2 Вт/мК
Образец 3 - 1,7 Вт/мК
Claims (3)
- Теплоэлектропроводный полиолефиновый композит, наполненный углеродными нанотрубками, содержащий полиолефиновый эластометр и смесь полисилоксанов, которая содержит полиметилсилоксан и маслорастворимую полиэтилсилоксановую жидкость, с углеродными нанотрубками при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
углеродные нанотрубки 5-15 полиметилсилоксан 0,1-1,5 маслорастворимая полиэтилсилоксановая жидкость 1-15 -
полиолефиновый эластомер остальное.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016150935A RU2637237C1 (ru) | 2016-12-23 | 2016-12-23 | Полиолефиновый композит, наполненный углеродными нанотрубками, для повышения электропроводности, модифицированный смесью полисилоксанов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016150935A RU2637237C1 (ru) | 2016-12-23 | 2016-12-23 | Полиолефиновый композит, наполненный углеродными нанотрубками, для повышения электропроводности, модифицированный смесью полисилоксанов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2637237C1 true RU2637237C1 (ru) | 2017-12-01 |
Family
ID=60581403
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016150935A RU2637237C1 (ru) | 2016-12-23 | 2016-12-23 | Полиолефиновый композит, наполненный углеродными нанотрубками, для повышения электропроводности, модифицированный смесью полисилоксанов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2637237C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220371954A1 (en) * | 2018-10-29 | 2022-11-24 | C2Cnt, Llc | Use of carbon nanomaterials produced with low carbon footprint to produce composites with low co2 emission |
RU2814107C1 (ru) * | 2023-06-05 | 2024-02-22 | Общество с ограниченной ответственностью "СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ЦЕНТР ТРАНСФЕРА ТЕХНОЛОГИЙ" | Наномодификатор для эпоксидного наливного пола с антистатическим эффектом |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2389739C2 (ru) * | 2005-08-08 | 2010-05-20 | Кабот Корпорейшн | Полимерные композиции, содержащие нанотрубки |
US20110204298A1 (en) * | 2007-08-08 | 2011-08-25 | Cheil Industries Inc. | Electro-Conductive Thermoplastic Resin Compositions and Articles Manufactured Therefrom |
RU2490204C1 (ru) * | 2011-12-19 | 2013-08-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) Федеральный Университет" (ФГАОУ ВПО КФУ) | Способ получения композиций на основе углеродных нанотрубок и полиолефинов |
RU2543178C2 (ru) * | 2010-04-06 | 2015-02-27 | Бореалис Аг | Полупроводниковая полиолефиновая композиция, содержащая электропроводный наполнитель |
-
2016
- 2016-12-23 RU RU2016150935A patent/RU2637237C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2389739C2 (ru) * | 2005-08-08 | 2010-05-20 | Кабот Корпорейшн | Полимерные композиции, содержащие нанотрубки |
US20110204298A1 (en) * | 2007-08-08 | 2011-08-25 | Cheil Industries Inc. | Electro-Conductive Thermoplastic Resin Compositions and Articles Manufactured Therefrom |
RU2543178C2 (ru) * | 2010-04-06 | 2015-02-27 | Бореалис Аг | Полупроводниковая полиолефиновая композиция, содержащая электропроводный наполнитель |
RU2490204C1 (ru) * | 2011-12-19 | 2013-08-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) Федеральный Университет" (ФГАОУ ВПО КФУ) | Способ получения композиций на основе углеродных нанотрубок и полиолефинов |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
В.МОРДКОВИЧ и др., "Наноматериалы", "Нанокомпозиты на основе полиолефинов и углеродных наночастиц и нановолокон", Наноиндустрия, N 1, 2009. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220371954A1 (en) * | 2018-10-29 | 2022-11-24 | C2Cnt, Llc | Use of carbon nanomaterials produced with low carbon footprint to produce composites with low co2 emission |
US11767260B2 (en) * | 2018-10-29 | 2023-09-26 | C2Cnt, Llc | Use of carbon nanomaterials produced with low carbon footprint to produce composites with low CO2 emission |
US11767261B2 (en) | 2018-10-29 | 2023-09-26 | C2Cnt, Llc | Use of carbon nanomaterials produced with low carbon footprint to produce composites with low CO2 emission |
RU2814107C1 (ru) * | 2023-06-05 | 2024-02-22 | Общество с ограниченной ответственностью "СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ЦЕНТР ТРАНСФЕРА ТЕХНОЛОГИЙ" | Наномодификатор для эпоксидного наливного пола с антистатическим эффектом |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wei et al. | Graphene nanoplatelets in epoxy system: dispersion, reaggregation, and mechanical properties of nanocomposites | |
Nasti et al. | Double percolation of multiwalled carbon nanotubes in polystyrene/polylactic acid blends | |
KR101980519B1 (ko) | 호스트 중 그래핀 나노입자의 균일한 분산 | |
Mohamadi et al. | Evaluation of graphene nanosheets influence on the physical properties of PVDF/PMMA blend | |
Chapartegui et al. | Specific rheological and electrical features of carbon nanotube dispersions in an epoxy matrix | |
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 | |
Mun et al. | Strategies for interfacial localization of graphene/polyethylene‐based cocontinuous blends for electrical percolation | |
CN103232637A (zh) | 一种石墨烯/聚丙烯导电纳米复合材料及其制备方法 | |
PH12017501600A1 (en) | Masterbatches for preparing a composite material based on semi-crystalline polymer with enhanced conductivity properties, process and composite materials produced therefrom | |
Lee et al. | Influence of carbon nanotubes localization and transfer on electrical conductivity in PA66/(PS/PPE)/CNTs nanocomposites | |
Chapartegui et al. | Curing of epoxy/carbon nanotubes physical networks | |
Wang et al. | Thermal conductivity and mechanical properties of carbon black filled silicone rubber | |
Cui et al. | Percolation and resistivity-temperature behaviours of carbon nanotube-carbon black hybrid loaded ultrahigh molecular weight polyethylene composites with segregated structures | |
RU2637237C1 (ru) | Полиолефиновый композит, наполненный углеродными нанотрубками, для повышения электропроводности, модифицированный смесью полисилоксанов | |
Tarawneh et al. | High performance thermoplastic elastomer (TPE) nanocomposite based on graphene nanoplates (GNPs) | |
CN105482434B (zh) | 一种石墨烯母料、ppo/ps合金抗静电材料及其制作方法 | |
Guo et al. | Processing and properties of phthalic anhydride modified soy protein/glycerol plasticized soy protein composite films | |
Silvano et al. | Effect of preparation method on the electrical and mechanical properties of pvc/carbon nanotubes nanocomposites | |
Lin et al. | Morphology evolution, conductive and viscoelastic behaviors of chemically reduced graphene oxide filled poly (methyl methacrylate)/poly (styrene-co-acrylonitrile) nanocomposites during annealing | |
Li et al. | Preparation of carbon black/polypropylene nanocomposite with low percolation threshold using mild blending method | |
RU2621335C1 (ru) | Полиолефиновый композит на основе эластомера, модифицированного углеродными нанотрубками для повышения электропроводности полимерматричных композитов | |
Karbushev et al. | Preparation of polymer-nanodiamond composites with improved properties | |
Bokobza et al. | Vibrational and electrical investigations of a uniaxially stretched polystyrene/carbon nanotube composite | |
Yang et al. | Electric field-induced alignment of MWCNTs during the processing of PP/MWCNT composites: effects on electrical, dielectric, and rheological properties | |
Shen et al. | Well dispersion of rGOs in PLLA matrix mediated by incorporation of EVA and its resultant electrical property |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200427 Effective date: 20200427 |