RU2757595C1 - Полимерный композиционный материал - Google Patents
Полимерный композиционный материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2757595C1 RU2757595C1 RU2020128807A RU2020128807A RU2757595C1 RU 2757595 C1 RU2757595 C1 RU 2757595C1 RU 2020128807 A RU2020128807 A RU 2020128807A RU 2020128807 A RU2020128807 A RU 2020128807A RU 2757595 C1 RU2757595 C1 RU 2757595C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- clay
- composite material
- montmorillonite
- organomodified
- polycarbonate
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
- C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
- C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
- C08G73/16—Polyester-imides
-
- 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
- C08K3/34—Silicon-containing compounds
- C08K3/346—Clay
-
- 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
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L69/00—Compositions of polycarbonates; Compositions of derivatives of polycarbonates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L79/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon only, not provided for in groups C08L61/00 - C08L77/00
- C08L79/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
- C08L79/08—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L81/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of polysulfones; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L81/06—Polysulfones; Polyethersulfones
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области создания полимерных композиционных материалов, предназначенных для использования в аддитивных технологиях (3D-печать). Полимерный композиционный материал выполнен на основе смеси полифениленсульфона и полиэфиримида при соотношении 50:50 масс. ч. и органомодифицированной глины и дополнительно включает в себя поликарбонат при следующем соотношении, масс. ч: полифениленсульфон/полиэфиримид 100, поликарбонат 23-28, органомодифицированная глина 0,5-2. Органомодифицированная глина представляет собой продукт модификации монтмориллонитовой глины с катионообменной емкостью 95 мг-экв/100 г глины гуанидинсодержащими солями в количестве 5 % от массы монтмориллонита. Технический результат – получение композиционных материалов, удовлетворяющих требованиям по физико-механическим характеристикам, предназначенных для аддитивных технологий. 2 табл., 6 пр.
Description
Изобретение относится к области создания полимерных композиционных материалов, предназначенных для использования в аддитивных технологиях (3D-печать).
Среди технологий, постоянно появляющихся в жизни человека благодаря достижениям научного прогресса, существуют и такие, которые носят название «аддитивных». Как известно аддитивные технологии (АТ) являются отраслью цифровой промышленности и представляют собой такой метод производства изделий и различных продуктов, при котором происходит наращение слоев объекта посредством использования компьютерных устройств для 3D-печати. Активное внедрение аддитивных технологий способствует вступлению в новую эру, в эру качественных изменений многих производственных сфер и упрощению организационных процессов. Анализ новейших разработок показывает, что аддитивные технологии в будущем - это обычный рядовой процесс, но чтобы науке до этого дорасти предстоит преодолеть много проблем и принять соответствующие решения. Одной из проблем таких технологий является не соответствие желаемым характеристикам существующих полимерных материалов.
В настоящее время из уровня техники известно большое количество разработок в области создания полимерных материалов, предназначенных для аддитивных технологий, а именно для 3D-печати.
Известен патент на изобретение US № 5476748A от 19.12.1995 г. «Светочувствительные композиции» описывающие получение композиционного полимерного материала, предназначенного для получения конструкций, методом 3D-печати. Композиция включает в себя: от 40 до 80 мас.% жидкой эпоксидной смолы, от 0,1 до 10 мас.%, катионного фотоинициатора, от 5 до 40 мас.% жидкого циклоалифатического или ароматического диакрилата, от 0 до 15 мас.% жидкого поли (мет-) акрилата,
от 0,1 до 10 мас.% радикального фотоинициатора и от 5 до 40 мас.% простого полиэфира, сложного полиэфира или полиуретана с ОН-концевыми группами.
Патент на изобретение US № 6869559B2 от 22.03.2005 г. описывающий способ получения полимерного материала на основе полимера полифенилсульфона (PPSF) и поликарбоната (PC). Как утверждают авторы патента, смесь PPSF / PC демонстрирует хорошие химическую стойкость, термическую стабильность и не накапливается в сопле устройства трехмерного моделирования.
Патент RU № 2398732 «Способ получения полимерных нанокомпозитов» описывает изобретение, относящееся к способу получения нанокомпозитов на основе полимеров и наносиликатов, модифицированных органическими соединениями, с улучшенными прочностными характеристиками, предназначенных для изготовления изделий в электротехнике, машиностроении. Способ включает смешение в расплаве полимера - полисульфона или полиамида и наполнителя - монтморрилонита или бентонита с катионной обменной емкостью 60-150 мг-экв/100 г. Наполнитель в виде водной дисперсии с концентрацией 1-7% предварительно модифицируют органическими катионами путем смешения с последующей сушкой. В качестве ионогенного поверхностно-активного вещества используют алкилбензилдиметиламмоний хлорид в количестве, равном 40-150% от катионной обменной емкости наполнителя. Как утверждают авторы изобретения, предложенный способ обеспечивает улучшение технологических параметров, в том числе увеличение модуля упругости. Основным недостатком указанной композиции является то, что полимерный материал по изобретению не используется для 3D-печати.
Наиболее близкой по технической сущности и предполагаемому эффекту выступает композиционный материал по патенту на изобретение RU № 2688140 от 20.05.2019г. Изобретение относится к способу получения композиционного материала на основе полифениленсульфона, применяемого в качестве суперконструкционного полимерного материала для аддитивных 3D-технологий. Способ получения композиционного материала заключается в том, что предварительно сухую смесь 75-85 мас.% полифениленсульфона и 10 мас.% наполнителя экструдируют и гранулируют. Далее гранулят наполненного полифениленсульфона смешивают с гранулами поликарбоната, используемого в качестве пластификатора. Затем осуществляют экструзию полученной смеси. Поликарбонат берут в количестве 5-15 мас.%. В качестве наполнителя используют тальк. Изобретение позволяет повысить ударную вязкость и модуль упругости композиционного материала.
Задачей настоящего изобретения является создание композиционного материала, предназначенного для использования в области аддитивных технологий, а именно для 3D-печати, с улучшенными физико-механическими характеристиками.
Задача решается путем получения композиционного материала на основе смеси полимеров полифениленсульфона и полиэфиримида (ПФСн/ПЭИ) при соотношении 50:50 масс.ч., модификатора поликарбоната (ПК) и использование в качестве наполнителя органомодифицированной монтмориллонитовой глины (ОГ), при следующем соотношении, масс.ч.:
ПФСн/ПЭИ | 100 |
ПК | 23-28 |
ОГ | 0,5-2 |
в свою очередь органомодифицированная глина представляет собой продукт модификации монтмориллонитовой глины, катионообменной емкостью 95 мг-экв/100 г глины гуанидинсодержащими солями, в количестве 5 % от массы монтмориллонита.
В качестве полифениленсульфона предпочтительно использование марки Radel R5100, поликарбонат представляет собой гранулят марки Carbomix изготавливаемый в соответствии с ТУ 2226-002-13619882-2006, в качестве стекловолокна используются рубленные нити стекловолокна с длиной волокон 3 мм.
Органомодифицированная глина представляет собой продукт модификации монтмориллонитовой глины, катионообменной емкостью 95 мг-экв/100 г глины гуанидинсодержащими солями, в количестве 5 масс. % от массы монтмориллонита. В качестве гуанидинсодержащих солей предпочтительно использование веществ, следующего строения:
Органомодифицированную глину получают следующим образом: в суспензию монтмориллонитовой глины в воде, приготовленную перемешиванием на магнитной мешалке в течение 30 минут, добавляют гуанидинсодержащую соль и перемешивают еще 2 часа при комнатной температуре. Соотношение гуанидинсодержащих солей и монтмориллонитовой глины, масс. %: 95:5. Полученную органоглину промывают водой многократной декантацией и высушивают при комнатной температуре 24 часа.
Следующие примеры характеризуют, но не ограничивают изобретение.
Изготавливают композиционные материалы согласно изобретению (пример 1-6). Рецептуры композиционного материала приведены в таблице 1.
Пример.
В работающий смеситель последовательно загружают в количествах, предусмотренных рецептурой (табл.1), ПФСн/ПЭИ, ПК, и ОГ. Полученную порошкообразную смесь засыпают в экструдер и перерабатывают в зонах Ι-ΙV, при температуре 146 °С, 149 °С, 155 °С и 160 °С соответственно.
Из полученного гранулята изготавливают полимерную нить диаметром 1,75 мм, которая в последующем используется для получения образцов для испытаний методом 3D-печати. Образцы получены использованием 3D-принтера RobozeOne +400.
При исследовании композиционного материала были использованы следующие стандарты:
1. ГОСТ РФ 9550-81. Пластмассы. Методы определения модуля упругости при растяжении, сжатии и изгибе;
2. ГОСТ РФ 4648-2014 (ISO 178:2010). Пластмассы. Метод испытания на статический изгиб (с Поправкой);
3. ГОСТ РФ 11262-80 (СТ СЭВ 1199-78) Пластмассы. Метод испытания на растяжение (с Изменением N 1);
Результаты испытаний отображены в таблице 2.
Таблица 1
Состав композиционного материала
Наименование компонента композиции | Композиционный материал | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
ПФСн/ПЭИ | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
ПК | 23 | 27 | 28 | 25 | 26 | 25 |
ОГ | 0,5 | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 0,5 |
Таблица 2
Свойства полимерного композиционного материала
Наименование показателя | Композиция | Исходный материал | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
Модуль упругости при изгибе, ГПа | 6,15 | 8,9 | 8,53 | 13,27 | 7,0 | 7,6 | 2,55 |
Прочность при изгибе, МПа | 107,4 | 100 | 144 | 99,1 | 100,5 | 106,3 | 99,2 |
Модуль упругости при растяжении, ГПа | 4,9 | 3,8 | 4,9 | 4,3 | 5,61 | 3,97 | 2,10 |
Прочность при разрыве, МПа | 80,5 | 86,3 | 80,2 | 86,3 | 84,1 | 80,2 | 79 |
Технический результат - получение композиционных материалов, удовлетворяющих требованиям по физико-механическим характеристикам, предназначенных для аддитивных технологий.
Claims (3)
- Полимерный композиционный материал, предназначенный для аддитивных технологий, на основе смеси полифениленсульфона и полиэфиримида при соотношении 50:50 масс. ч. и органомодифицированной глины, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя поликарбонат при следующем соотношении, масс. ч.:
-
Полифениленсульфон/полиэфиримид 100 Поликарбонат 23-28 Органомодифицированная глина 0,5-2, - причем органомодифицированная глина представляет собой продукт модификации монтмориллонитовой глины с катионообменной емкостью 95 мг-экв/100 г глины гуанидинсодержащими солями в количестве 5 % от массы монтмориллонита.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020128807A RU2757595C1 (ru) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | Полимерный композиционный материал |
EA202190656A EA202190656A1 (ru) | 2020-08-31 | 2021-03-30 | Полимерный композиционный материал |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020128807A RU2757595C1 (ru) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | Полимерный композиционный материал |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2757595C1 true RU2757595C1 (ru) | 2021-10-19 |
Family
ID=78286623
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020128807A RU2757595C1 (ru) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | Полимерный композиционный материал |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA202190656A1 (ru) |
RU (1) | RU2757595C1 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5476748A (en) * | 1992-12-21 | 1995-12-19 | Ciba-Geigy Corporation | Photosensitive compositions |
US6869559B2 (en) * | 2003-05-05 | 2005-03-22 | Stratasys, Inc. | Material and method for three-dimensional modeling |
RU2398732C2 (ru) * | 2008-10-16 | 2010-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ получения полимерных нанокомпозитов |
RU2491317C2 (ru) * | 2011-09-21 | 2013-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова | Огнестойкий нанокомпозит и способ его получения |
US20180327552A1 (en) * | 2015-04-08 | 2018-11-15 | Arevo, Inc. | Method to manufacture polymer composite materials with nano-fillers for use in additive manufacturing to improve material properties |
RU2688140C1 (ru) * | 2018-09-18 | 2019-05-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Композиционный материал на основе полифениленсульфона и способ его получения |
RU2712173C1 (ru) * | 2019-04-18 | 2020-01-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Полиэфиримидный композиционный материал |
-
2020
- 2020-08-31 RU RU2020128807A patent/RU2757595C1/ru active
-
2021
- 2021-03-30 EA EA202190656A patent/EA202190656A1/ru unknown
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5476748A (en) * | 1992-12-21 | 1995-12-19 | Ciba-Geigy Corporation | Photosensitive compositions |
US6869559B2 (en) * | 2003-05-05 | 2005-03-22 | Stratasys, Inc. | Material and method for three-dimensional modeling |
RU2398732C2 (ru) * | 2008-10-16 | 2010-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ получения полимерных нанокомпозитов |
RU2491317C2 (ru) * | 2011-09-21 | 2013-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова | Огнестойкий нанокомпозит и способ его получения |
US20180327552A1 (en) * | 2015-04-08 | 2018-11-15 | Arevo, Inc. | Method to manufacture polymer composite materials with nano-fillers for use in additive manufacturing to improve material properties |
RU2688140C1 (ru) * | 2018-09-18 | 2019-05-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Композиционный материал на основе полифениленсульфона и способ его получения |
RU2712173C1 (ru) * | 2019-04-18 | 2020-01-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Полиэфиримидный композиционный материал |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA202190656A1 (ru) | 2022-03-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhou et al. | Tannin-furanic resin foam reinforced with cellulose nanofibers (CNF) | |
Liu et al. | Biomimicking the structure of silk fibers via cellulose nanocrystal as β-sheet crystallite | |
JP2013536893A (ja) | ポリマー−cnt複合材料の製造方法 | |
KR20090073056A (ko) | 천연 섬유를 갖는 폴리아미드 화합물 제조 방법 및 천연 섬유를 갖는 폴리아미드의 화합물 | |
Venkatesan et al. | Bioinspired fabrication of polyurethane/regenerated silk fibroin composite fibres with tubuliform silk-like flat stress–strain behaviour | |
RU2757595C1 (ru) | Полимерный композиционный материал | |
Zhang et al. | Fabrication of a high-toughness polyurethane/fibroin composite without interfacial treatment and its toughening mechanism | |
CN111073247A (zh) | 一种高力学性能、导电且低翘曲的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法 | |
Peng et al. | Bending–spinning produces silkworm and spider silk with enhanced mechanical properties | |
Li et al. | Electrospun silica/nafion hybrid products: mechanical property improvement, wettability tuning and periodic structure adjustment | |
RU2757582C1 (ru) | Композиционный материал | |
Shayestehkia et al. | Effects of cellulose nanocrystals as extender on physical and mechanical properties of wood cement composite panels | |
RU2465292C1 (ru) | Способ получения древесно-полимерной композиции на основе жесткого поливинилхлорида | |
Shu et al. | Moderate conformational transition promotes the formation of a self-reinforced highly oriented silk fibroin network structure | |
DE19821936A1 (de) | Aromatische Polysulfonharzmasse | |
Lamanna et al. | Mechanical characterization of hybrid (organic-inorganic) geopolymers | |
RU2712173C1 (ru) | Полиэфиримидный композиционный материал | |
CN110157189A (zh) | 一种3d打印用复合材料及其制备方法 | |
CN110105763B (zh) | 一种3d打印用复合材料及其制备方法 | |
RU2300509C2 (ru) | Способ получения композиционного теплоизоляционного материала и материал, изготовленный этим способом | |
KR102245200B1 (ko) | 마이크로 커넥터용 조성물 및 이를 사용하는 마이크로 커넥터 | |
JP4768275B2 (ja) | 繊維補強セメント製品 | |
JPS62223046A (ja) | セメント系硬化体の製法 | |
CHIHAI et al. | Studies on Epoxy Resin Modified with Organic Agents | |
RU2785156C1 (ru) | Состав и способ изготовления сырьевой смеси ячеистых материалов |