RU2688554C2 - Способ получения нанокомпозиционных микропористых пластиков с армированными порами - Google Patents

Способ получения нанокомпозиционных микропористых пластиков с армированными порами Download PDF

Info

Publication number
RU2688554C2
RU2688554C2 RU2016150248A RU2016150248A RU2688554C2 RU 2688554 C2 RU2688554 C2 RU 2688554C2 RU 2016150248 A RU2016150248 A RU 2016150248A RU 2016150248 A RU2016150248 A RU 2016150248A RU 2688554 C2 RU2688554 C2 RU 2688554C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nanocomposite
binder
stage
powder
cyanate
Prior art date
Application number
RU2016150248A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016150248A3 (ru
RU2016150248A (ru
Inventor
Дмитрий Александрович Гуров
Геннадий Федорович Новиков
Сергей Михайлович Алдошин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН)
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 бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН)
Priority to RU2016150248A priority Critical patent/RU2688554C2/ru
Publication of RU2016150248A3 publication Critical patent/RU2016150248A3/ru
Publication of RU2016150248A publication Critical patent/RU2016150248A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2688554C2 publication Critical patent/RU2688554C2/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/24Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by surface fusion and bonding of particles to form voids, e.g. sintering
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • B29C67/02Moulding by agglomerating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу получения нанокомпозиционных микропористых пластиков с армированными порами без использования растворителей, газа и микросфер. Способ включает два основных этапа, где на первом этапе получают нанокомпозиционное связующее на основе олигомера цианат-эфира из смеси, содержащей мономер цианат-эфира, углеродные нанотрубки и диспергант с последующим измельчением связующего криомельницей, гриндером или шаровой мельницей с получением порошка, на втором этапе производят термоотверждение порошка в пресс-форме при температуре 120-180°С в течение 3-8 часов. Технический результат – обеспечение устойчивых к охрупчиванию микропористых пластиков на основе цианат-эфира и высоким содержанием углеродных нанотрубок с требуемой диэлектрической проницаемостью и улучшенными физико-механическими свойствами. 1 табл., 2 ил., 3 пр.

Description

Изобретение относится к созданию нанокомпозиционных микропористых цианат-эфирных пластиков. Более конкретно изобретение относится к созданию микропористого цианат-эфирного пластика без использования при его создании микросфер, газа или растворителей. Еще более конкретно изобретение относится к созданию микропористого пластика или стеклопластика с армированными микропорами на основе нанокомпозиционного цианат-эфирного связующего для применения в качестве одного из компонентов многослойного радиопоглощающего материала (сэндвич-структуры) или в качестве самостоятельного радиопоглощающего материала или покрытия.
Известен способ получения пористого материала, включающий отверждение измельченного порошка композиционного связующего в необходимой для изготовления пресс-форме, что обеспечивает получение продукта с заданной пористостью и свойствами, в частности, с низким поглощением влаги, а также изоляционными свойствами, в том числе для электротехнических применений, определяемых чрезвычайно низким значением угла потерь пористых тел в зависимости от подбора условий осуществления способа (GB 783324 А, опубл. 18.09.1957). Отличием этого способа от заявляемого является принцип получения пор: в указанном способе поры формируются под действием газа.
Из документа JP 3244652 В2, опубл. 07.01.2002 известен способ получения пористых полимерных материалов с армированными порами из нанокомпозиционного связующего, включающий этап, на котором получают нанокомпозиционное связующее. Данный способ является наиболее близким. Отличием данного изобретения от известного является то, что на втором этапе получают порошок из нанокомпозиционного связующего с помощью криомельницы или шаровой мельницы, а на третьем этапе проводят отверждение порошка в необходимой для изготовления изделия пресс-форме, а также безрастворная технология на всех этапах.
Известно использование шаровой мельницы из SU 910659 А1, опубл. 07.03.1982 (Д5, 2 с.), для получения порошка полиакриламида. Известен способ измельчения с помощью криомельницы из RU 2389738 С2, опубл. 20.05.2010 (Д4, 35 с.), для получения порошка ПЭТФ смолы.
Выбор наноматериала
Наноматериал для получения нанокомпозиционного микропористого связующего может быть выбран из широкого спектра наноматериалов: одностенные углеродные нанотрубки, многостенные углеродные нанотрубки, графен, фосфорен, фуллерены, монтмореллонит, наноалмазы, наночастицы цветных металлов, нановолокна, нанотрубки из нитрида бора и т.д. При этом для достижения необходимых для материала диэлектрических свойств на определенных частотах, его свойства могут задаваться подбором нескольких различных типов наноматериалов, которые в совокупности будут определять его электрические, теплофизические свойства и, как следствие, профиль частотного спектра.
Выбор связующего
Связующее подбирается таким образом, чтобы поры внутри микропористого пластика имели армирующий элемент с галтелей (см. фиг. 1 и фиг. 2), при этом, состав самого связующего может быть многокомпонентным и изготовлен на основе цианат-эфира, эпоксида, полиимида, бензоксазина, фталонитрила, бисмалеимида, фенол-формальдегида, новолака, амида, акрилата, полиэфирэфиркетона или их сочетании. В зависимости от подбора компонентов связующего возможна регуляция профиля частотного спектра мнимой и действительной частей диэлектрической проницаемости и проводимости микропористого пластика на необходимых частотах и оптимизация его физико-механических свойств, в том числе термического расширения, светопоглощения, светоотражения и влагопоглощения. Используя связующие с различной диэлектрической проницаемостью и проводимостью, возможно создать олигомер или пластик с несколькими взаимопроникающими полимерными сетками, которые при этом не будут ковалентно связаны, например, для получения определенных радиопоглощающих свойств нанокомпозиционного пластика.
Выбор дисперганта
Для пердотвращения седементации наноматериала и его прочной связи с матрицей связующего используется диспергант таким образом, чтобы не только предотвратить охрупчевание отвержденного нанокомпозиционного пластика на высоких концентрациях наноматериала, но и улучшить его физико-механические свойства. Например, диспергант может быть на основе полиимида с привитыми к нему цепочками бисфенола а акрилата (см. патент US 20130035419 A1)
Выбор способа диспергирования
Для того чтобы получить однородную дисперсию наноматериала и дисперганта в связующем необходимо тщательное их диспергирование с помощью одного или нескольких из следующих способов: ультразвуковое перемешивание, использование гриндера, диссольвера и/или шаровой мельницы, криоизмельчение. При этом диспергирование может происходить на стадии получения смеси мономеров и дисперганта с наноматериалом, либо на стадии олигомеризации полученной смеси для получения нанокомпозиционного связующего или на стадии отверждения нанокомпозиционного связующего для получения необходимой структуры и топологии микропористого пластика.
Выбор микроармирующих материалов
Для увеличения физико-механических свойств микропористого пластика на стадии синтеза нанокомпозиционного связующего, в порошок смеси мономеров вместе с диспергантом и наноматериалом возможно добавление высокомодульных, высокопрочных или теплопроводящих микроволокон. Например стекловолокон, кварцевых волокон, арамидных, полианилиновых и полеолефиновых волокон, а также углеволокон или их сочетании для получения гибридного армированного микропористого пластика. Использование волокон из диэлектрика целесообразно для получения радиопрозрачного материала, используемого, например, для защиты антенных систем, а гибридное использование диэлектрических, электро- и теплопроводящих волокон подходит для создания радиопоглощающего материала типа «стелс». Полученное после синтеза нанокомпозиционное связующее, армированное микроволокнами может быть применено для создания микропористого пластика или цельного пластика с помощью методов горячего прессования, экструзии или 3D печати по технологии СLIР для сложных деталей небольшого размера. Методы прессования или экструзии позволяют получить необходимые детали практически любой формы в качестве самостоятельных или сэндвич-структур, не прибегая к препреговой технологии, что позволяет существенно упростить технологический процесс их изготовления. С помощью данного способа можно изготовить детали рефлектора или укрытий для антенных систем, а также детали радиопоглощающей обшивки по технологии «Стелс».
Способ получения микропористого нанокомпозиционного пластика с армированными порами
Пример №1
1-ая стадия) Получение однородной смеси мономера цианат-эфира вместе с диспергантом и наноматериалом
2-ая стадия) Получение олигомера нанокомпозиционного связующего при температуре 150°С
3-ая стадия) Механическое измельчение олигомера нанокомпозиционного связующего с помощью криомельницы
4-ая стадия) Нагрев порошка в пресс-форме до температуры отверждения 120°С
5-ая стадия) Отверждение в течение 8-ми часов
Пример №2
1-ая стадия) Получение однородной смеси мономера цианат-эфира и мономера бисмалеимида в весовом соотношении 1:1 вместе с диспергантом и наноматериалом
2-ая стадия) Получение олигомера нанокомпозиционного связующего при температуре 150°С
3-ая стадия) Механическое измельчение олигомера нанокомпозиционного связующего с помощью шаровой мельницы
4-ая стадия) Нагрев порошка в пресс-форме до температуры отверждения 180°С
5-ая стадия) Отверждение в течение 3-х часов
Пример №3
1-ая стадия) Получение однородной смеси мономера цианат-эфира и бензоксазина в весовом соотношении 1:1 вместе с диспергантом, наноматериалом и микроармирующими волокнами
2-ая стадия) Получение олигомера нанокомпозиционного связующего при температуре 120°С
3-ая стадия) Механическое измельчение олигомера нанокомпозиционного связующего с помощью гриндера при комнатной температуре
4-ая стадия) Нагрев порошка в пресс-форме до температуры отверждения 180°С
5-ая стадия) Отверждение в течение 3-х часов
Результаты физико-механических испытаний нанокомпозиционных микропористых пластиков, отвержденных при Т=1800С.
Figure 00000001

Claims (1)

  1. Способ получения нанокомпозиционных микропористых пластиков на основе цианат-эфира с армированными порами без использования растворителей, включающий два основных этапа, где на первом этапе получают нанокомпозиционное связующее на основе олигомера цианат-эфира из смеси, содержащей мономер цианат-эфира, углеродные нанотрубки и диспергант с последующим измельчением связующего криомельницей, гриндером или шаровой мельницей с получением порошка, на втором этапе производят термоотверждение порошка в пресс-форме при температуре 120-180°С в течение 3-8 часов.
RU2016150248A 2016-12-21 2016-12-21 Способ получения нанокомпозиционных микропористых пластиков с армированными порами RU2688554C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016150248A RU2688554C2 (ru) 2016-12-21 2016-12-21 Способ получения нанокомпозиционных микропористых пластиков с армированными порами

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016150248A RU2688554C2 (ru) 2016-12-21 2016-12-21 Способ получения нанокомпозиционных микропористых пластиков с армированными порами

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016150248A3 RU2016150248A3 (ru) 2018-06-21
RU2016150248A RU2016150248A (ru) 2018-06-21
RU2688554C2 true RU2688554C2 (ru) 2019-05-21

Family

ID=62713180

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016150248A RU2688554C2 (ru) 2016-12-21 2016-12-21 Способ получения нанокомпозиционных микропористых пластиков с армированными порами

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2688554C2 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB783324A (en) * 1954-07-21 1957-09-18 Ruhrchemie Ag Process for the production of porous polyethylene bodies
SU910659A1 (ru) * 1979-02-05 1982-03-07 Иркутский институт органической химии СО АН СССР Способ выделени полимеров и сополимеров акриламида из водных растворов
JP3244652B2 (ja) * 1997-08-22 2002-01-07 科学技術振興事業団 金属含有量の高い金属・有機ポリマー複合構造体および多孔体ならびにその製造方法
RU2389738C2 (ru) * 2004-12-21 2010-05-20 Асахи Касеи Кемикалз Корпорейшн Способ переработки регенерируемого поликонденсационного полимера для повторного использования
US20110095238A1 (en) * 2006-02-09 2011-04-28 Headwaters Technology Innovation, Llc. Polymeric materials incorporating carbon nanomaterials
US20120134909A1 (en) * 2010-08-20 2012-05-31 Aerogel Technologies, Llc Porous nanostructured polyimide networks and methods of manufacture
WO2015073161A1 (en) * 2013-11-12 2015-05-21 Ppg Industries Ohio, Inc. Coated microporous materials having filtration and adsorption properties and their use in fluid purification processes

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB783324A (en) * 1954-07-21 1957-09-18 Ruhrchemie Ag Process for the production of porous polyethylene bodies
SU910659A1 (ru) * 1979-02-05 1982-03-07 Иркутский институт органической химии СО АН СССР Способ выделени полимеров и сополимеров акриламида из водных растворов
JP3244652B2 (ja) * 1997-08-22 2002-01-07 科学技術振興事業団 金属含有量の高い金属・有機ポリマー複合構造体および多孔体ならびにその製造方法
RU2389738C2 (ru) * 2004-12-21 2010-05-20 Асахи Касеи Кемикалз Корпорейшн Способ переработки регенерируемого поликонденсационного полимера для повторного использования
US20110095238A1 (en) * 2006-02-09 2011-04-28 Headwaters Technology Innovation, Llc. Polymeric materials incorporating carbon nanomaterials
US20120134909A1 (en) * 2010-08-20 2012-05-31 Aerogel Technologies, Llc Porous nanostructured polyimide networks and methods of manufacture
WO2015073161A1 (en) * 2013-11-12 2015-05-21 Ppg Industries Ohio, Inc. Coated microporous materials having filtration and adsorption properties and their use in fluid purification processes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
В.Ф. Аристов и др. Цианат-эфирные связующие в аэрокосмической отрасли. Каталитические свойства органометаллических комплексов и солей диазония с комплексными анионами в отверждении цианат-эфирных связующих. Вестник СибГАУ, N2(48), 2013, c. 160-165. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016150248A3 (ru) 2018-06-21
RU2016150248A (ru) 2018-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Qi et al. An effective design strategy for the sandwich structure of PVDF/GNP-Ni-CNT composites with remarkable electromagnetic interference shielding effectiveness
Wang et al. Lightweight and robust carbon nanotube/polyimide foam for efficient and heat-resistant electromagnetic interference shielding and microwave absorption
Wu et al. Ultralight graphene foam/conductive polymer composites for exceptional electromagnetic interference shielding
Gu et al. Polyimide-based foams: fabrication and multifunctional applications
Chen et al. Thermally conductive glass fiber reinforced epoxy composites with intrinsic self-healing capability
EP3555193B1 (en) Thermally conductive three-dimensional (3-d) graphenepolymer composite materials, methods of making, and uses thereof
Barani et al. Graphene epoxy-based composites as efficient electromagnetic absorbers in the extremely high-frequency band
He et al. High-performance multifunctional carbon–silicon carbide composites with strengthened reduced graphene oxide
Guadagno et al. Development of epoxy mixtures for application in aeronautics and aerospace
Vasconcelos da Silva et al. Glass fiber/carbon nanotubes/epoxy three‐component composites as radar absorbing materials
Chen et al. Vitrimer chemistry assisted fabrication of aligned, healable, and recyclable graphene/epoxy composites
Burmistr et al. Antifriction and construction materials based on modified phenol-formaldehyde resins reinforced with mineral and synthetic fibrous fillers
Shao et al. Multilevel structural design and heterointerface engineering of a host–guest binary aerogel toward multifunctional broadband microwave absorption
Ashraf et al. Design of carbon/glass/epoxy‐based radar absorbing composites: Microwaves attenuation properties
Zhang et al. Low-melting-point alloy continuous network construction in a polymer matrix for thermal conductivity and electromagnetic shielding enhancement
Cherukattu Gopinathapanicker et al. Radar transparent, impact-resistant, and high-temperature capable radome composites using polyetherimide-toughened cyanate ester resins for high-speed aircrafts through resin film infusion
Zaheer et al. A treatise on multiscale glass fiber epoxy matrix composites containing graphene nanoplatelets
Li et al. Cross-linked and rigid polyimide composite foams with prominent fire resistant, thermal insulating, and wave-transparent properties
Liu et al. 3D expanded graphite frameworks for dual-functional polymer composites with exceptional thermal conductive and electromagnetic interference shielding capabilities
Fan et al. Thermal conductivity and mechanical properties of high density polyethylene composites filled with silicon carbide whiskers modified by cross-linked poly (vinyl alcohol)
Özkan et al. Electromagnetic scattering properties of MWCNTs/graphene doped epoxy layered with PVC nanofiber/E-glass composites
Liu et al. Flexible and thermal conducting multi-walled carbon nanotubes/waterborne polyurethane composite film from in situ polymerization for efficient electromagnetic interference shielding
Wu et al. Preparation and mechanical properties of carbon fiber reinforced multiphase Epoxy syntactic foam (CF-R-Epoxy/HGMS/CFR-HEMS foam)
RU2688554C2 (ru) Способ получения нанокомпозиционных микропористых пластиков с армированными порами
Jiang et al. In Situ Construction of High-Thermal-Conductivity and Negative-Permittivity Epoxy/Carbon Fiber@ Carbon Composites with a 3D Network by High-Temperature Chemical Vapor Deposition

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20181031

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20190206