WO2019074394A1 - Способ изготовления изделия сложной формы на основе гибридной композитной матрицы - Google Patents
Способ изготовления изделия сложной формы на основе гибридной композитной матрицы Download PDFInfo
- Publication number
- WO2019074394A1 WO2019074394A1 PCT/RU2018/000381 RU2018000381W WO2019074394A1 WO 2019074394 A1 WO2019074394 A1 WO 2019074394A1 RU 2018000381 W RU2018000381 W RU 2018000381W WO 2019074394 A1 WO2019074394 A1 WO 2019074394A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- elastomeric
- carbon
- matrix
- product
- polymer
- Prior art date
Links
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 59
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 37
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229920005573 silicon-containing polymer Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 39
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims description 30
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 26
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 21
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 20
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 20
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 13
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 11
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims description 10
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 claims description 9
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 7
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- 229960002447 thiram Drugs 0.000 claims description 6
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 5
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- KUAZQDVKQLNFPE-UHFFFAOYSA-N thiram Chemical compound CN(C)C(=S)SSC(=S)N(C)C KUAZQDVKQLNFPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen disulfide Chemical compound SS BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920006311 Urethane elastomer Polymers 0.000 claims description 4
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920003049 isoprene rubber Polymers 0.000 claims description 4
- 239000012763 reinforcing filler Substances 0.000 claims description 4
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 claims description 3
- CNUPWFKZKLEKIW-UHFFFAOYSA-N 3,3-bis(trimethoxysilyl)propan-1-amine Chemical compound CO[Si](OC)(OC)C(CCN)[Si](OC)(OC)OC CNUPWFKZKLEKIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 2
- QXJJQWWVWRCVQT-UHFFFAOYSA-K calcium;sodium;phosphate Chemical compound [Na+].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O QXJJQWWVWRCVQT-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(triethoxy)silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)C=C FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 2
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 claims description 2
- IYMSIPPWHNIMGE-UHFFFAOYSA-N silylurea Chemical compound NC(=O)N[SiH3] IYMSIPPWHNIMGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 60
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 13
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 12
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 10
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 9
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 6
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 5
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 Carboxyl T-20 Chemical compound 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- IRLQAJPIHBZROB-UHFFFAOYSA-N buta-2,3-dienenitrile Chemical compound C=C=CC#N IRLQAJPIHBZROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 description 3
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 3
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 2
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- YXIWHUQXZSMYRE-UHFFFAOYSA-N benzothiazolyl mercaptan Natural products C1=CC=C2SC(S)=NC2=C1 YXIWHUQXZSMYRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011153 ceramic matrix composite Substances 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000012767 functional filler Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 description 2
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 2
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- NOBYOEQUFMGXBP-UHFFFAOYSA-N (4-tert-butylcyclohexyl) (4-tert-butylcyclohexyl)oxycarbonyloxy carbonate Chemical compound C1CC(C(C)(C)C)CCC1OC(=O)OOC(=O)OC1CCC(C(C)(C)C)CC1 NOBYOEQUFMGXBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010421 TiNx Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007379 Zn3N2 Inorganic materials 0.000 description 1
- RQMIWLMVTCKXAQ-UHFFFAOYSA-N [AlH3].[C] Chemical compound [AlH3].[C] RQMIWLMVTCKXAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000011294 coal tar pitch Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000004320 controlled atmosphere Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013538 functional additive Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 description 1
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 1
- DEQZTKGFXNUBJL-UHFFFAOYSA-N n-(1,3-benzothiazol-2-ylsulfanyl)cyclohexanamine Chemical compound C1CCCCC1NSC1=NC2=CC=CC=C2S1 DEQZTKGFXNUBJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011824 nuclear material Substances 0.000 description 1
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000010094 polymer processing Methods 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Inorganic materials [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- QAZLUNIWYYOJPC-UHFFFAOYSA-M sulfenamide Chemical class [Cl-].COC1=C(C)C=[N+]2C3=NC4=CC=C(OC)C=C4N3SCC2=C1C QAZLUNIWYYOJPC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000004636 vulcanized rubber Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/10—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material characterised by the additives used in the polymer mixture
-
- 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
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/02—Fibres or whiskers
-
- 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
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/02—Fibres or whiskers
- C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
-
- 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
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/16—Solid spheres
-
- 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
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/16—Solid spheres
- C08K7/18—Solid spheres inorganic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L9/00—Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
Definitions
- the invention relates to the field of inorganic and polymeric chemistry, more specifically to the manufacture by molding of vulcanized polymer preforms and the subsequent manufacture of solid products of complex shape with a hybrid composite matrix, which can be used in various fields of technology, in particular, in the details of pumps and compressors, engines, rotational and reciprocating motion bearings, plain bearings, chemical and atomic engineering equipment parts, propeller engines galets for ships. This method is implemented on the market under the product designation technology Karbul.
- composite materials are widely used in various industries.
- the classification of composites is based on their matrix, which can be metallic or nonmetallic.
- Materials with a metal matrix for example, based on aluminum, magnesium, nickel and their alloys, gain additional strength due to fibrous materials or refractory particles that do not dissolve in the base metal.
- Composites with a non-metallic matrix are based on polymers, carbon or ceramics.
- hybrid composites In recent years, technologies for producing hybrid composites have been intensively developed. They usually consist of two or more types of fibers enclosed in a single matrix. Such hybrids have some unique properties that are significantly superior to those of conventional composites. For example, balanced strength and stiffness with low density and cost, improved fatigue characteristics and high impact resistance.
- a polymeric material which is a mixture containing two or more organic polymers, the fillers included in its composition are cross-linked with the side phenyl chains of polymers and copolymers. Other fillers provide protection from nuclear materials and can be simply inserted into the matrix formed by cross-linking.
- the material is a solid matrix with particles of substances that provide radiation protection, and heat-conducting materials, which possess properties similar to those of ceramics or metal ceramics in general.
- the material is thermosetting and may have a very high hardness, characterized, for example, by a shear strength of about 13,830 N / cm2.
- the material is formed by a mixture of vulcanized rubber and rubber-like polymers, various inclusions, radiation shielding, polyimide resin and phenol-formaldehyde resin. After mixing the ingredients in appropriate proportions, the material cures at elevated temperature (260 ° C). The finished material has a density in the range of 128-800 kg / m3, depending on the proportion and type of inclusions that are resistant to radiation.
- a carbon-nanotube-elastomer composite material that allows continuous use equal to or greater than 24 hours at a temperature equal to or greater than 150 ° C, and sealing material and sheet material using composite material.
- the carbon nanotube elastomer composite material in accordance with the present invention is a carbon nanotube elastomer composite material containing carbon nanotubes and an elastomer in which 0.1 parts by mass or more and 20 parts by mass or less carbon nanotubes contain in relation to the total mass of the carbon nanotube and elastomer.
- the pyrolysis temperature of the elastomer is equal to or greater than 150 ° C.
- the modulus of elasticity when the carbon-nanotube-elastomer composite material is held at 10 ° C depends on the pyrolysis time.
- a nanostructured ceramic-matrix composite material including a matrix of reactive silicon carbide reinforced with carbon filament bundles separated from the matrix by a barrier layer and containing an interfilament phase including elements such as carbon, silicon, boron, and nitrogen , while the barrier layer contains only silicon carbide, and the interfilament phase has a dense sintered nanoscale microstructure and additionally contains oxide compounds of aluminum and ittr I am in an amount of from 5 to 10 wt.%, and the carbon in its composition is fully bonded, and there is also a known method for producing a nanostructured ceramic-matrix composite material, which includes the steps of impregnating the fibrous mass with a coke-forming binder, containing silicon carbide particles, molding the preform, vulcanizing the binder , carbonization and siliconization, while before the stage of impregnation of the fibrous mass, additionally carry out the processing of carbon filament bundles under the influence of ultrasonic vibrations suspension containing
- an improved screening material is known that is initially flexible in order to effectively fill voids in radiation-retaining structures and a method for its production.
- the material is based on an organic matrix resistant to heat and radiation. At very high temperatures, the material is designed to undergo pyrolysis and turn into a durable ceramic material that preserves favorable radiation and hydrogen resistance of the source material.
- the composition consists of:
- the shielding component of gamma radiation for example, tungsten carbide powder, 99%
- the method of production of the material includes: mixing silicone rubber (elastomeric polymer material) with other components, then the material foams, polymerizes and hardens (vulcanization takes place) to form an elastomeric flexible matrix.
- silicone rubber elastomeric polymer material
- the elastomeric matrix can be subjected to pyrolysis, and in this case the material is transformed into a durable ceramic material.
- the composition can be applied tungsten carbide or silicon dioxide.
- metals for example in working bodies, is characterized by the inability to dry friction, a large mass due to the high density of the material, as well as a high coefficient of friction.
- engineering polymers for example, such as polyphenylene sulfides (PPS), polyetheretherketones (PIC).
- PPS polyphenylene sulfides
- PIC polyetheretherketones
- their use is limited by low heat resistance, including creep of materials at elevated temperatures.
- Refractory properties that is, the preservation at high temperatures of the strength parameters, have some composite materials having ceramic matrices, as well as carbon-carbon compositions.
- thermoplastic composite of metal powder and polymer mixture which is used as a binder.
- the binder is removed from the workpiece by sintering at a temperature in the range from 140 to 200 ° C in an atmosphere containing oxygen.
- the technical problem addressed by the present invention is the manufacture of products of complex shape based on a hybrid composite matrix of various nomenclature belonging with the necessary performance, including strength characteristics in a particular application.
- the problem is solved by the proposed method of manufacturing products of complex shape based on a hybrid composite matrix based on discrete solid materials, which includes the use of at least a reinforcing filler or fillers, as well as a vulcanizable elastomeric polymer, a vulcanizing agent, characterized by the following manufacturing steps , where:
- the vulcanized workpiece is subjected to stress relieving by curing for at least 2 hours, preferably 10 hours,
- the elastic vulcanized workpiece is subjected to curing by heat treatment in the temperature range 470 ... 700 ° K for 1 ... 100 h to achieve the blank of a given density of the hybrid matrix with a porosity of not more than 2% and a hardness of 30 ... 98 units Shor "D".
- the blanks use discrete materials forming the matrix with a particle size of preferably less than 300 microns.
- the elastomeric binder polymer is selected from the group of carbon-containing rubbers, silicon-containing rubbers, fluorine-containing rubbers capable of vulcanization at temperatures of 390 - 480 ° K and reactive bonds with filler / fillers and vulcanizing agent of hybrid composite matrices, in particular, butadiene. nitrile rubber, synthetic cis-butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, isoprene rubber, urethane rubber and others.
- sulfur-free systems for example, organic peroxides.
- Sulfur-based sulfur-containing substances such as 2-mercaptobenzthiaol, dibentiazolyl disulfide or tetramethylthiuram disulfide, are preferably used as the vulcanizing agent of the elastomeric binder polymer.
- materials are used, for example, such as carbon fibers, carbon tubes, carbon black, shungite, mineral powders, ground artificial graphite, glass spheres, corundum microspheres, basalt discrete materials, carbides, nitrides, borides, sitalls, carbon satellites, titanium powder , powders of metals and their alloys, such as aluminum powder, or other discrete solid organic or inorganic materials.
- powdered materials treated with cross-linking agents for example, from the group of silanes, for example, g-aminopropyltriethoxysilane, bis-trimethoxysilylpropylamine, 100% ureidosilane, vinyltriethoxysilane, are used as fillers.
- silanes for example, g-aminopropyltriethoxysilane, bis-trimethoxysilylpropylamine, 100% ureidosilane, vinyltriethoxysilane
- the heat treatment for curing the preform in the product is carried out in an oxygen-containing medium of the thermal chamber.
- the heat treatment for sintering the workpiece into the product is carried out in an oxygen-free environment, for example, in a vacuum thermal chamber.
- the thermal / chemical-heat treatment for curing the preform into the product is carried out in a liquid medium, for example, molten salts, metals.
- the heat treatment of the workpiece in the product is carried out by exposure to wave energy, for example, in a hybrid microwave installation.
- stress removal of the vulcanized preform is additionally carried out by exposure to air or low-temperature tempering at a temperature of 390-480 ° K for at least 4 hours.
- the forming tooling is manufactured taking into account the shrinkage of the elastomer billet and shrinkage during the sintering process during heat treatment, while the total total shrinkage taken into account during the manufacture of the forming tooling for obtaining the product is within 0.3 - 4.5 %
- the technical result is to obtain products of complex shapes with improved performance characteristics, such as: operating heat resistance up to 300 ° C, refractory properties (maintaining mechanical strength properties), chemical resistance within pH 1-14, highly hydrophobicity surface (low salt deposition ability, wetting angle with water and salt solutions exceeds 90 °), abrasion resistance, possibility of operation in conditions with Hogoev friction, and thus not requiring machining for shaping (minimizing the required dimensional processing).
- the implementation of the invention is to obtain products of complex shapes with improved performance characteristics, such as: operating heat resistance up to 300 ° C, refractory properties (maintaining mechanical strength properties), chemical resistance within pH 1-14, highly hydrophobicity surface (low salt deposition ability, wetting angle with water and salt solutions exceeds 90 °), abrasion resistance, possibility of operation in conditions with Hogoev friction, and thus not requiring machining for shaping (minimizing the required dimensional processing).
- the elastomeric polymer acts as a binder, which provides, through its structure, reactive bonds with fillers through carbon containing molecules. It gives a highly filled mixture of homogeneity (consolidation of fillers), thereby connecting all the reagents under the vulcanization process in a press mold, to obtain an elastic precursor. Elastic stretching of the vulcanizate (precursor) before destruction should be more than 30%.
- the elastomeric polymer also has an important role in the sintering process (carbonization), forming the final structure of the product.
- elastomeric material in the composition depends on the elasticity required for the extraction of the precursor (vulcanizer) from the molding cavity.
- a base elastomeric polymers can be used any polymers, for example:
- SCS - Butadiene styrene rubbers
- Fillers provide the hybrid matrix with the basic functional properties of the final sintering product (carbonization): mechanical parameters, tribological properties, heat resistance, electrical conductivity, hydrophobicity, etc. ..
- the total number of functional fillers in the hybrid matrix is not less than 10 mass, h per 100 mass, h elastomeric polymers .
- filler / fillers The following materials can be used as filler / fillers:
- carbon fibers - a material consisting of thin filaments with a diameter of from 5 to 15 microns, formed mainly by carbon atoms.
- the carbon atoms are combined into microscopic crystals aligned parallel to each other. The alignment of the crystals gives the fiber greater tensile strength.
- Carbon fibers are characterized by high tension force, low specific weight, low coefficient of thermal expansion and chemical inertness;
- - carbon tubes are extended cylindrical structures with a diameter of from one to several tens of nano-meters and a length of up to several centimeters, consisting of one or several graphene planes rolled into a tube and usually ending with a hemispherical head, which can be considered as half of a fullerene molecule;
- carbon black is a highly dispersed amorphous carbon product produced on industrial scale.
- carbon black is used to name carbon black, which is inaccurate because it (unlike the term “carbon black”) describes carbon products obtained under uncontrolled conditions that are not characterized by a fixed set of properties;
- Carboxyl T-20 is a mineral filler or fine powder
- - glass spheres for example, hollow glass microspheres (PSM)
- PSM hollow glass microspheres
- the glass composition and almost regular spherical shape of the microspheres provide them with very high compressive strength (6-30 MPa), low density, low thermal conductivity, high chemical resistance and radio transparency, high tightness to water and high adhesion to polymeric materials;
- corundum microspheres of corundum (PMK) - light highly dispersed material with a unique combination of thermal, mechanical and radiophysical characteristics, the main advantage of which is a combination of low density (0.29-0.40 g / cm 3) with a high operating temperature (1800 C);
- basalt for example, MBM - modified basalt microfiber made of basalt stone rocks .
- carbides compounds of metals and non-metals with carbon.
- carbides include compounds where carbon has a higher electronegativity than the second element, for example, silicon carbide is a synthetic abrasive material.
- the difference between the black and green silicon carbide abrasives is not only in color, but also in some features;
- - nitrides nitrogen compounds with less electronegative elements, for example, with metals (AlN; TiNx; Na3N; Ca3N2; Zn3N2;) and with a number of non-metals (NH3, BN,
- Nitride coatings give products hardness, corrosion resistance; find application in power, space equipment;
- white carbon black - hydrated silicon dioxide which is obtained by precipitation from a solution of sodium silicate (liquid glass) with acid, most often sulfuric, followed by filtration, washing and drying;
- - borides - binary compounds of boron with more electropositive chemical elements, in particular with metals.
- subgroups 1-12 la-Pa and III6-VIII6
- A1, Si, As, P Some elements of subgroups 11-12 (16-116) form binary systems with a high content of boron (for example, CuB22, ZnB22), which are not solid chemical compounds, but solid solutions;
- metals for example, aluminum powder - highly dispersed aluminum powder, with an insignificant content of impurities (usually copper, manganese, silicon, iron, moisture, etc.)
- vulcanizing agents are based on known principles for the vulcanization of elastomeric polymers.
- Crosslinking agents are designed to provide reactive crosslinking of functional fillers between themselves and elastomeric polymers. Modes are different in each case.
- the following substances may be used as a vulcanizing agent:
- organic peroxides For the vulcanization of rubbers that do not contain double bonds (siloxane, fluoro rubber, EPDM, etc.), organic peroxides, which are stable at polymer processing temperatures (up to about 100 ° C) and easily decompose into radicals at vulcanization temperatures (130 ° C and above).
- the quality of the mixture is characterized by uniform distribution of components in its volume. In most cases, the quality of the mixtures is determined not by the uniform distribution of one or several components, but by the change in the physical or mechanical properties of the crude mixture or its vulcanizates when compared with their standards or average static results.
- the applied technological principles of preparing and mixing the ingredients of the elastomeric matrix composition are based on the use of known equipment and known methods of process control.
- the mixing of the ingredients of the elastomeric composition of the matrix can be done in the following ways:
- the key points of this stage are the homogeneity of the mixture, the inadmissibility of local scorching (scorching), the inadmissibility of introduced pore-forming factors.
- the vulcanization temperature of the precursor is determined by the properties of the elastomeric binder polymer, and is set according to the reogram to achieve the properties of the corresponding parameters T70-T90 of the reogram, and is in the range 390 - 480 ° K, and the vulcanization time is in the range 5-50 minutes.
- Shaping tooling is designed taking into account the shrinkage properties of the elastomer mixture (precursor of the composition) at a given vulcanization temperature (thermal expansion), as well as taking into account the shrinkage properties of the product during the heat treatment (carbonization).
- the curing temperature at this stage is in the range of 470 - 700 ° K, the curing time is in the range of 1 - 100 hours.
- Cured products are subject to QC inspection for compliance with product requirements and (if necessary) may be subjected to additional product treatments, such as impregnation or mechanical processing.
- the curing of the product with hybrid cmpoxy matrices is obtained with a combination of thermal and chemical reactions that occur under the influence of the temperature-time field in the polymer itself.
- Elastic vulcanized billet is subjected to thermal or chemical-heat treatment in the temperature range of 470-700 ° K for the time required to remove the gas-separated decomposition products of the elastomeric binder polymer and to achieve a predetermined density of the hybrid matrix with a porosity of not more than 2% ... 98 items Shore "D", depending on the size, weight and elastomeric binder polymer in the range of 1 - 100 hours
- Cured products can be the final product or intermediate product, for example, if you impregnate or coat the cured product with hybrid matrices, it will increase certain properties, such as hydrophobicity.
- the proposed method differs from the known topics:
- the mixture of these substances is produced on a laboratory roll mill PD 320 160/160 with a friction of 1: 1.25, for 30 minutes. to obtain a homogeneous blend mass.
- the cured billet of the prepared elastomer mixture has a tensile elongation of 175% and a strength of 5.8 MPa.
- Vulcanized billet is kept in a free state for 4 hours to relieve stress.
- the elastic vulcanized billet is subjected to 4-stage heat treatment (sintering) in an oxygen-containing medium, in a thermal chamber, for 8 hours, in the temperature range from 290 to 600 ° K, with a gradual rise in temperature for pyrolysis of the binder, removal of decomposition products ( gaseous and hydrogen) and sintering the matrix.
- the resulting product has a hardness of 95 units.
- SiC silicon carbide
- carbon 100 masses, fractions of carbide-silicon (green powder 40 ⁇ m) are taken and mixed with 16.5 masses, fractions of a binder elastomer of the brand BNKS-40 (butadiene-nitrile rubber), with 0, 5 wt. as cross-linking agent — Percadox peroxide PD-50SPS.
- the mixture of these substances is produced on a laboratory roll mill PD 320 160/160 with a friction of 1: 1.25., For 35 minutes. to obtain a homogeneous blend mass.
- the mixed mass is made blank corresponding to the volume of the forming nest of the mold. Vulcanize the workpiece in the nest of the mold according to the molding technology of production of an elastomeric product at a temperature of 180 ° C and a process time of 15 minutes
- the cured billet of the prepared elastomer mixture has a tensile elongation of 45% and a strength of 2.5 MPa.
- Vulcanized billet kept in a free state for 4 hours to relieve stress
- the elastic vulcanized billet is subjected to 4-stage heat treatment (sintering) in an oxygen-free environment, in a vacuum thermal chamber for 10 hours, in the temperature range from 350 to 700 ° K, with a gradual raising of the temperature for pyrolysis of the binder, removal of decomposition products (gaseous and hydrogen) and sintering the matrix.
- the resulting product has a hardness of 97 units.
- basalt-carbon matrix 100 masses are taken, fractions of basalt fiber (fiber 1-5 microns diameter, 50 microns length) and mixed with 50 masses, Carboxil fractions KS-20 (schungite powder 1-20 microns), with 50 masses, fractions of a binding elastomer of the BNKS-18 brand (nitrile-butadiene rubber) and from 0.5-wt. as cross-linking agent — Perkadox 24L peroxide
- the mixture of these substances is produced on a laboratory roll mill PD 320 160/160 with a friction of 1: 1.25 for 40 minutes. to obtain a homogeneous blend mass.
- the cured billet of the prepared elastomer mixture has a tensile elongation of 190% and a strength of 4.1 MPa.
- Vulcanized billet is kept in a free state for 4 hours to relieve stress.
- the elastic vulcanized billet is subjected to a 4-step chemical-thermal treatment (sintering) in the molten salt.
- the composition of the salt mixture is 53% KN03 + 7% NaN03 + 40% NaN02. in an induction salt furnace bath for 2 hours, in the temperature range from 470 to 630 ° K, with a gradual increase in the temperature for pyrolysis of the binder, removal of decomposition products (gaseous and hydrogen), and sintering the matrix.
- the resulting product has a hardness of 90 units.
- A1C aluminum-carbon matrix
- 100 masses, fractions of aluminum powder (14 microns powder) are taken and mixed with 4 masses, artificial graphite fractions, with 4 masses, schungite fractions, and with 40 masses, binder elastomer SKI-3 ( isoprene rubber) and with 0.5 mass, fractions - sulfur containing substance (based on sulfur) - tetramethylthiuram disulfide (thiuram).
- the mixture of these substances is made on a laboratory roll mill PD 320 160/160 with a friction of 1: 1, 25 for 30 minutes. to obtain a homogeneous blend mass.
- the cured billet of the prepared elastomer mixture has a tensile elongation of 186% and a strength of 5.3 MPa.
- Vulcanized billet kept in a free state for 4 h to relieve stress.
- the elastic vulcanized billet is subjected to 4-stage heat treatment (sintering) in an oxygen-containing medium, in a thermal chamber, for 8 hours, in the temperature range from 290 to 650 ° K, with a gradual raising of the temperature for pyrolysis of the binder, removal of decomposition products (gaseous and hydrogen) and sintering the matrix ..
- the resulting product has a hardness of 93 units.
- corundum-carbon matrix 100 masses, fractions of corundum microspheres (powder 5-100 ⁇ m) are taken and mixed with 50 masses, fractions of a binder elastomer of the brand BNKS-28 (nitrile butadiene rubber), with 1.5 masses, fractions - sulfur containing substance (based on sulfur) - 2-mercaptobenzthiaol.
- the mixture of these substances is produced on a laboratory roll mill PD 320 160/160 with a friction of 1: 1.25 for 30 minutes. to obtain a homogeneous blend mass.
- the cured billet of the prepared elastomer mixture has a tensile elongation of 55% and a strength of 2.6 MPa.
- Vulcanized billet kept in a free state for 4 hours to relieve stress
- the elastic vulcanized billet is subjected to 4-stage heat treatment (sintering) in an oxygen-free environment, in a vacuum thermal chamber, for 10 hours, in the temperature range from 350 to 700 ° K, with a gradual rise in temperature for pyrolysis of the binder, removal of products decomposition (gaseous and hydrogen) and sintering the matrix.
- the resulting product has a hardness of 88 units.
- SC steel-carbon matrix
- 100 masses, fractions of stainless steel powder (powder 100-180 microns) are taken and mixed with 40 masses, fractions of a binding elastomer of the brand SKS30 ARKB (styrene butadiene rubbers), with 1,2 wt. fractions of a crosslinking agent perperoxide Percadox 17/40.
- the mixture of these substances is made on a laboratory roll mill PD 320 160/160 with a friction of 1: 1.25 for 25 minutes. to obtain a homogeneous blend mass.
- the cured billet of the prepared elastomeric mixture has a tensile elongation of 45% and a strength of 6.5 MPa.
- Vulcanized billet kept in a free state for 4 hours to relieve stress
- the elastic vulcanized billet is subjected to a 4-step chemical-thermal treatment (sintering) of molten salts.
- the composition of the salt mixture is 53% KN0 3 + 7% NaN0 3 + 40% NaN0 2 . in an induction salt furnace bath for 2 hours, in the temperature range from 470 to 630 ° K, with a gradual increase in the temperature for pyrolysis of the binder, removal of decomposition products (gaseous and hydrogen), and sintering the matrix.
- the resulting product has a hardness of 96 units. Shor "D" and physico-mechanical properties Table. one.
- the mixture of these substances is produced on a laboratory roll mill PD 320 160/160 with a friction of 1: 1.25 for 40 minutes. to obtain a homogeneous blend mass.
- the cured billet of the prepared elastomer mixture has a tensile elongation of 52% and a strength of 1.9 MPa.
- Vulcanized billet kept in a free state for 4 hours to relieve stress
- the elastic vulcanized billet is subjected to 4-stage heat treatment (sintering) in a heat chamber for 8 hours, in the temperature range from 290 to 650 ° K, with a gradual increase in temperature for pyrolysis of the binder, removal of decomposition products (gaseous and hydrogen) and sintering the matrix.
- the resulting product has a hardness of 97 units.
- a carbon-carbon matrix 100 masses are taken, technical carbon fractions (TU 324) are taken and mixed with 40 masses, the binder fractions SKU-PFL-65 elastomer (urethane rubbers) and with 0.5 mass, fractions of sulfur containing substances (based on sulfur) - dibentiazolyl disulfide.
- the mixture of these substances is made on a laboratory roll mill PD 320 160/160 with a friction of 1: 1, 25 for 30 minutes. to obtain a homogeneous blend mass.
- the cured billet of the prepared elastomeric mixture has a tensile elongation of 110% and a strength of 12.5 MPa.
- Vulcanized billet kept in a free state for 4 hours to relieve stress
- the elastic vulcanized billet is subjected to a 4-stage chemical-technical treatment (sintering) of molten salts.
- the composition of the salt mixture is 53% KN0 3 + 7% NaN0 3 + 40% NaN0 2 . in an induction salt furnace bath for 2 hours, in the temperature range from 470 to 630 ° K, with a gradual increase in the temperature for pyrolysis of the binder, removal of decomposition products (gaseous and hydrogen), and sintering the matrix.
- the resulting product has a hardness of 90 units.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Способ изготовления изделия сложной формы на основе гибридной композитной матрицы на базе дискретных твердых материалов, включающий следующие этапы изготовления, на которых: сначала производят однородное смешение исходных ингредиентов гибридной композитной матрицы со способным к вулканизации эластомерным полимером в качестве связующего на базе углерод и/или кремний содержащего полимера, при этом подготовленная первичная эластомерная смесь, вулканизуемая в эластичную заготовку, имеет после вулканизации удлинение при разрыве не менее 30% и прочность не менее 0,3 МПа, соотношение между наполнителем/наполнителями и вулканизирующим агентом, выступающими в роли дискретных материалов и образующими основу гибридной композиционной матрицы и связующим эластомерным полимером выбирается в пределах 30-1200 масс, долей к 100 масс, долям эластомерного связующего полимера; далее изготавливают заготовку из исходной эластомерной смеси; вулканизируют заготовку, эластичную вулканизованную заготовку подвергают отверждению путем термической обработки в диапазоне температур 470-700°К в течение 1-100 ч для достижения заготовкой заданной плотности гибридной матрицы при пористости не более 2% и твердости в пределах 30-98 ед. Шора «Д».
Description
Способ изготовления изделия сложной формы на основе гибридной композитной матрицы
Область техники
Изобретение относится к области неорганической и полимерной химии, более конкретно к изготовлению методом формования вулканизированных полимерных заготовок и последующим изготовлением из них твердых изделий сложной формы с гибридной композитной матрицей, которые могут найти применение в различных областях техники, в частности, в деталях насосов и компрессоров, двигателей, подшипниках вращательного и возвратно-поступательного движения, подшипниках скольжения, деталях оборудования химического и атомного машиностроения, винтовых двигателей для судов. Данный метод реализуется на рынке под товарным обозначением технология Карбул.
Уровень техники
В настоящее время в различных отраслях промышленности широко применяются композитные материалы. Классификация композитов основана на их матрице, которая может быть металлической и неметаллической.
Материалы с металлической матрицей, например, на основе алюминия, магния, никеля и их сплавов обретают дополнительную прочность за счет волокнистых материалов или тугоплавких частиц, которые не растворяются в основном металле. Композиты с неметаллической матрицей в основе имеют полимеры, углерод или керамику.
В последние годы интенсивно разрабатываются технологии получения гибридных композитов. Они, как правило, состоят из двух или нескольких типов волокон, заключенных в одну матрицу. Такие гибриды обладают некоторыми уникальными свойствами, значительно превосходящими свойства обычных композитов. Например, сбалансированные прочность и жесткость при малой плотности и стоимости, улучшенные усталостные характеристики и высокая стойкость к удару.
Из патента RU 2187855 С1, 05.1 1.199, известен полимерный материал, который представляет собой смесь, содержащую два или более органических полимера, причем включенные в его состав наполнители сшиты поперечными связями с боковыми фенильными цепями полимеров и сополимеров. Другие наполнители обеспечивают защиту от ядерных материалов и могут быть просто введены в матрицу, образованную за счет поперечных связей. Материал представляет собой прочную матрицу с введенными в нее частицами веществ, обеспечивающих радиационную защиту, и теплопроводных материалов, обладающую в целом свойствами, подобными свойствам керамики или металлокерамики. Материал является термореактивным и может обладать очень высокой твердостью, характеризующейся, например, пределом прочности на сдвиг, составляющей около 13830 Н/см2. Материал образован смесью вулканизированного каучука и каучукоподобных полимеров, различных включений, экранирующих радиацию, полиимидной смолы и фенолоформальдегидной смолы. После смешивания ингредиентов
в соответствующих пропорциях происходит отверждение материала при повышенной температуре (260о С). Готовый материал имеет плотность в интервале 128-800 кг/мЗ, в зависимости от доли и вида включений, стойких к радиации.
Из международной заявки WO2016/133201 А1, 19.02.2015 известен композиционный материал углерод-нанотрубка-эластомер, который дает возможность непрерывного использования, равную или больше, чем 24 ч, при температуре, равной или превышающей 150 °С, и уплотнительный материал и листовой материал с использованием композитного материала. Углерод-нанотрубка-эластомер композитный материал в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой углерод- нанотрубка-эластомер композитный материал, содержащий углеродные нанотрубки, и эластомер, в котором 0,1 части по массе или более и 20 частей по массе или менее углеродных нанотрубок содержатся по отношению к общей массе углеродной нанотрубки и эластомером. Температура пиролиза эластомера, равна или больше, чем 150 ° с. Модуль упругости при удерживании композитного материала углерод-нанотрубка-эластомер при 1 0 ° с зависит от времени пиролиза.
Из патента RU 2415109 С1, 27.03.2011, известен наноструктурированный керамоматричный композиционный материал, включающий матрицу из реакционноспеченного карбида кремния, армированную пучками углеродных филаментов, отделенными от матрицы барьерным слоем и содержащими межфиламентную фазу, включающую элементы, такие как углерод, кремний, бор, азот, при этом барьерный слой содержит исключительно карбид кремния, а межфиламентная фаза имеет плотную спеченную наноразмерную микроструктуру и дополнительно содержит оксидные соединения алюминия и иттрия в количестве от 5 до 10 мас.%, причем углерод, входящий в ее состав, полностью связан, а также известен способ получения наноструктурированного керамоматричного композиционного материала, включающий стадии пропитки волокнистой массы коксобразующим связующим, содержащим частицы карбида кремния, формования заготовки, вулканизации связующего, карбонизации и силицирования, при этом перед стадией пропитки волокнистой массы дополнительно проводят обработку пучков углеродных филаментов под воздействием ультразвуковых колебаний суспензией, содержащей связующее и наноразмерные частицы нитрида кремния и функциональных добавок, включающих оксиды иттрия и алюминия и, по крайней мере, один компонент из ряда: бор, кремний, соединение бора или кремния, а после стадии карбонизации последовательно осуществляют стадию синтеза и спекания межфиламентной фазы и стадию пропитки заготовки растворами или расплавами коксообразующих полимеров.
Из патента US 6608319 В1, 08.06.2001 известен усовершенствованный экранирующий материал, который изначально гибкий, чтобы эффективно заполнить пустоты в радиационно удерживающих конструкциях и способ его производства. Материал основан на органической матрице устойчивой к воздействию тепла и радиации. При очень высоких температурах материал предназначен для прохождения пиролиза и превращаться в прочный керамический материал, который сохраняет благоприятные
излучения и водорода сопротивление исходного материала. Таким образом, композиция состоит из:
1) эластомерной матрицы органического полимера;
2) экранирующего компонента гамма-излучения (например, порошок карбида вольфрама, 99%);
3) нейтронопоглощающих/ блокирующих гамма-излучение компонентов;
4) теплопроводящих компонентов;
5) диоксида кремния;
6) порошка сульфата бария;
7) компонента, поглощающий водород.
Способ производства материала включает: смешивание силиконовой резины (эластомерного полимерного материала) с другими компонентами, далее материал вспенивается, полимеризуется и затвердевает (проходит вулканизация) до образования эластомерной гибкой матрицы. В описании раскрывается, что эластомерная матрица может повергаться пиролизу, и в этом случае материал превращается в прочный керамический материал. Для этих целей в составе может применяться карбид вольфрама или диоксид кремния.
Одной из главных проблем, ограничивающих использование полимеров и композитных материалов на их основе, является низкая теплостойкость, которая ограничивает температурную эксплуатацию многих материалов. Так, например, инженерные полимеры, обладают высокими показателями механических свойств при умеренных температурах эксплуатации (порядка 150 - 200 °С). Кроме того, в подвижных соединениях в условиях сухого трения разрушаются в зоне контакта из-за термодеструкции. Эти обстоятельства ограничивают их применение, также как и других композитных материалов на термопластичных полимерных связующих, в ряде осложненных мехпримесями и высокими температурами скважинных условий.
Применение металлов, например в рабочих органах, характеризуется неспособностью к сухому трению, большой массой из-за высокой плотности материала, а также высоким коэффициентом трения. Для решения этих проблем применяется замена конструкций из металлов на инженерные полимеры, например, на такие, как полифениленсульфиды (ПФС), полиэфирэфиркетоны (ПИИК). Однако, их применение ограничено низкими показателями теплостойкости, в том числе, ползучестью материалов при повышенных температурах.
Рефракторными свойствами, то есть сохранением при высоких температурах прочностных параметров, обладают некоторые композиционные материалы, имеющие керамические матрицы, а также углерод-углеродные композиции.
В настоящее время в данной области можно выделить два инновационных технологических направления— с использованием углеродных композитов (углеродная керамика) и «СИМ-технология» («ПИМ-технология»).
Схема технологического СИМ (ПИМ) - технологии» будет выглядеть из следующих этапов:
Формование заготовки из порошка при температуре около 170°С.
Литье под давлением изделия.
Удаление связующего спеканием в печи. Термо-каталитическое удаление связующего из заготовки при температуре ПО - 220°С. Как правило используется высокотемпературная печь с регулируемой атмосферой: Н2, N2, Аг, вакуум, форминг-газ, воздух. Температура печи: до 1650°С.
Например, в патенте US 9162927, В2, 20.10.2015 раскрыт способ производства металлического формованного изделия. Способ состоит из подготовки рабочего термопластичного композита из металлопорошка и полимерной смеси, которая используется как связующее. Далее заливают термопластичный композит в форму под давлением методом впрыска или экструзии для создания формовочной заготовки. Связующее вещество удаляется из заготовки спеканием при температуре в диапазоне от 140 до 200° С в атмосфере, содержащей кислород.
Ограничением широкого использования известных материалов с рефракторными свойствами является высокая стоимость их изготовления при существующих технологиях (как правило, изготовление конечных изделий из заготовки в виде «массива»), поскольку проблема формообразования, решается дорогостоящей механической обработкой, а также присутствует нестойкость некоторых видов оксидной керамики в среде, содержащих воду.
Раскрытие изобретения
Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является изготовление изделий сложной формы на основе гибридной композитной матрицы различной номенклатурной принадлежности с необходимыми эксплуатационными, в том числе прочностными характеристиками в конкретной сфере применения.
Поставленная проблема решается предложенным способом изготовления изделия сложной формы на основе гибридной композитной матрицы на базе дискретных твердых материалов, который включает использование, по меньшей мере, усиливающего наполнителя или наполнителей, а также вулканизуемого эластомерного полимера, вулканизирующего агента, характеризующийся тем, что включает следующие этапы изготовления, на которых:
- сначала производят однородное смешение исходных ингредиентов гибридной композитной матрицы со способным к вулканизации эластомерным полимером в качестве связующего на базе углерод- и/или кремний содержащего полимера, при этом подготовленная первичная эластомерная смесь, вулканизуемая в эластичную заготовку, имеет после вулканизации удлинение при разрыве не менее 30 % и прочность не менее 0,3 МПа, соотношение между наполнителем/наполнителями и вулканизирующим агентом, выступающими в роли дискретных материалов, и образующими основу гибридной композиционной матрицы, и связующим эластомерным полимером выбирается в пределах 30 ... 1200 масс, долей к 100 масс, долям эластомерного связующего полимера;
- далее изготавливают заготовки из исходной эластомерной смеси для формирования заготовки изделия,
- вулканизируют заготовку по формовой или бесформовой технологии производства эластомерного изделия, при этом температура 390-480 °К и длительность процесса 5-50 мин, задаются для достижения свойств вулканизата соответствующих параметрам Т70- Т90 реограммы,
- при необходимости, вулканизированные заготовки подвергают снятию напряжений путем вылежки в течение не менее 2 часов, предпочтительно 10 часов,
- после чего эластичную вулканизованную заготовку подвергают отверждению путем термической обработки в диапазоне температур 470 ... 700 °К в течение 1 ... 100 ч для достижения заготовкой заданной плотности гибридной матрицы при пористости не более 2% и твердости в пределах 30... 98 ед. Шор «Д».
В предпочтительном варианте осуществления способа для формирования гибридных композитных матриц заготовки используют образующие матрицу дискретные материалы с гранулометрией предпочтительно менее 300 мкм.
В другом предпочтительном варианте эластомерный связующий полимер выбирают из группы углеродсо держащих каучуков, кремний содержащих каучуков, фтор содержащих каучуков способных к вулканизации при температурах 390 - 480 °К и реакционным связям с наполнителем/наполнителями и вулканизирующим агентом гибридных композитных матриц, в частности, бутадиен-нитрильный каучук, каучук синтетический цис-бутадиеновый, бутадиен-стирольный каучук, изопреновый каучук, уретановый каучук и другие.
В качестве вулканизующего агента эластомерного связующего полимера предпочтительно используют бессерные системы, например, органические пероксиды.
В качестве вулканизующего агента эластомерного связующего полимера предпочтительно используют серу содержащие вещества на основе серы, например, такие как 2-меркаптобензтиаол, дибентиазолилдисульфид или тетраметилтиурамдисульфид.
В качестве дискретных наполнителей используют материалы, например, такие как углеродные волокна, углеродные трубки, технический углерод, шунгит, минеральные мкиропорошки, измельченный искусственный графит, стеклосферы, корундовые микросферы, базальтовые дискретные материалы, карбиды, нитриды, бориды, ситаллы, углеситаллы, титановый порошок, порошки металлов и их сплавов, например алюминиевый порошок, или другие дискретные твердые органические или неорганические материалы.
Предпочтительно в качестве наполнителей используют порошковые материалы, обработанные сшивающими агентами, например, из группы силанов, например, g- аминопропилтриэтоксисилан, бис-триметоксисилилпропиламин, 100-процентный уреидосилан, винилтриэтоксисилан.
В предпочтительном варианте термическая обработка для отверждения заготовки в изделие проводится в кислородсодержащей среде термической камеры.
В другом предпочтительном варианте термическая обработка для спекания заготовки в изделие проводится в бескислородной среде, например, в вакуумной термической камере.
В еще одном предпочтительном варианте термическая / химико- термическая обработка для отверждения заготовки в изделие проводится в жидкой среде, например, расплава солей, металлов.
В предпочтительном варианте термическая обработка заготовки в изделие проводится воздействием волновой энергии, например, в гибридной СВЧ установке.
В предпочтительном варианте после вулканизации перед термической обработкой заготовки в изделие в эластомерной заготовке дополнительно проводят снятие напряжений вулканизованной заготовке путем выдержки на воздухе или низкотемпературного отпуска при температуре 390-480 °К в течение не менее 4 ч.
Для обеспечения заданных геометрических размеров изделия с гибридной композитной матрицей формующая оснастка изготавливается с учетом усадки эластомерной заготовки и усадки в процессе спекания при термической обработке, при этом общая суммарная усадка учитываемая при изготовлении формующей оснастки для получения изделия находится в пределах 0,3 - 4,5 %.
Техническим результатом, на достижение которого направлено настоящее изобретение, является получение изделий сложных форм с улучшенными эксплуатационными характеристиками, такими как: эксплуатационной теплостойкостью до 300 °С, рефракторными свойствами (сохранение прочностных механических свойств), химической стойкостью в пределах рН 1 - 14, высокой гидрофобностью поверхности (низкая способность к отложению солей, краевой угол смачивания водой и растворами солей превышает 90°), абразивостойкостью, возможностью эксплуатации в условиях сухого трения, и при этом не требующих для формообразования механической обработки (с минимизацией необходимой размерной обработки). Осуществление изобретения
Заявленный способ (технология), по существу сводится к следующим этапам:
I. Составление рецептуры композиции из:
а) базовых наполнителя/наполнителей матрицы (эластомерный полимер);
б) связующих эластомерных композиций;
в) вулканизующих агентов,
г) вспомогательных ингредиентов.
Эластомерный полимер выполняет роль связующего, который обеспечивает, с помощью своей структуры, реакционные связи с наполнителями через углерод содержащие молекулы. Он придает высоко наполненной смеси гомогенность (консолидацию наполнителей), тем самым соединяя все реагенты под процессом вулканизации в пресс форме, для получения эластичного прекурсора. Эластическое растяжение вулканизата (прекурсора) до разрушения должно составлять более 30 %.
Эластомерный полимер также имеет важную роль в процессе спекания (карбонизации), формируя конечную структуру изделия.
Количество эластомерного материала в композиции зависит от требуемой для извлечения прекурсора (вулканизата) из формообразующей полости эластичности.
В качестве базовых эластомерных полимеров могут применяться любые полимеры, например:
-Бутадиен-нитрильный каучук (БНК или НБК, NBR, БНКС - 18, 28, 40 АМН (АН)); -Каучук синтетический цис-бутадиеновый (СКД);
-Бутадиен-стирольные каучуки (СКС);
-Изопреновый каучук (СКИ);
-Уретановый каучук(СКУ) и т.д
Наполнители обеспечивают гибридной матрице основные функциональные свойства конечного продукта спекания (карбонизации): механические показатели, триботехнические свойства, теплостойкость, электропроводность, гидрофобность и пр.. Общее количество функциональных наполнителей в гибридной матрице не менее 10 масс, ч. на 100 масс, ч эластомерных полимеров.
В качестве наполнителя/наполнителей могут выступать следующие материалы:
- углеродные волокна - материал, состоящий из тонких нитей диаметром от 5 до 15 мкм, образованных преимущественно атомами углерода. Атомы углерода объединены в микроскопические кристаллы, выровненные параллельно друг другу. Выравнивание кристаллов придает волокну большую прочность на растяжение. Углеродные волокна характеризуются высокой силой натяжения, низким удельным весом, низким коэффициентом температурного расширения и химической инертностью;
- углеродные трубки - это протяжённые цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков наномертров и длиной до нескольких сантиметров, состоящие из одной или нескольких свёрнутых в трубку графеновых плоскостей и заканчивающиеся обычно полусферической головкой, которая может рассматриваться как половина молекулы фуллерена;
- технический углерод - высокодисперсный аморфный углеродный продукт, производимый в промьппленных масштабах. Иногда для наименования технического углерода применяют термин «сажа», что является неточным, поскольку он (в отличие от термина «техуглерод») описывает углеродные продукты, полученные в неконтролируемых условиях, для которых не характерен фиксированный набор свойств;
- шунгит— докембрийская горная порода, занимающая по составу и свойствам промежуточное положение между антрацитами и графитом. Встречаются разновидности шунгита чёрного, тёмно-серого и коричневого цвета;
- минеральные микропорошки, например, Карбоксил Т-20 - это минеральный наполнитель или тонкодисперсный порошок;
- измельченные, искусственные графиты - производятся из нефтяного кокса и каменноугольного пека. Применение графитовых изделий в различных отраслях промышленности определяют специфику марок выпускаемого графита. Для каждой
области применения, исходя из условий эксплуатации изделий, существует своя марка графита;
- стеклосферы, например, полые стеклянные микросферы (ПСМ), представляют собой белый сыпучий порошок, состоящий из крошечных тонкостенных шариков диаметром 20-160 мкм со стенкой толщиной менее 2 мкм. Состав стекла и почти правильная сферическая форма микросфер обеспечивают им очень высокую прочность при сжатии ( 6-30 МПа) , низкую плотность, малую теплопроводность, высокую химическую стойкость и радиопрозрачность, высокую герметичность по отношению к воде и высокую адгезию к полимерным материалам;
- корундовые микросферы корунда (ПМК) - легкий высокодисперсный материал с уникальным сочетанием теплофизических, механических и радиофизических характеристик, основным достоинством которых является сочетание низкой плотности (0,29-0,40г/смЗ ) с высокой температурой эксплуатации ( 1800 С );
- базальт, например, МБМ - микрофибра базальтовая модифицированная изготовлена из камня базальтовых пород.;
- карбиды— соединения металлов и неметаллов с углеродом. Традиционно к карбидам относят соединения, где углерод имеет большую электроотрицательность, чем второй элемент , например, карбид кремния является синтетическим абразивным материалом. Разница между абразивами карбида кремния чёрного и зеленного заключается не только в цвете, но и в некоторых особенностях;
- нитриды - соединения азота с менее электроотрицательными элементами, например, с металлами (AlN;TiNx;Na3N;Ca3N2;Zn3N2;) и с рядом неметаллов (NH3, BN,
813 4).Соединения азота с металлами чаще всего являются тугоплавкими и устойчивыми при высоких температурах веществами, например, эльбор. Нитридные покрытия придают изделиям твёрдость, коррозионную стойкость; находят применение в энергетике, космической технике;
- оксиды, например, белая сажа - гидратированный диоксид кремния, который получают осаждением из раствора силиката натрия (жидкого стекла) кислотой, чаще всего серной, с последующей фильтрацией, промывкой и сушкой;
- бориды - бинарные соединения бора с более электроположительными химическими элементами, в частности с металлами. Известны для большинства элементов подгрупп 1-12 (la-Па и III6-VIII6), а также для А1, Si, As,P. Некоторые элементы подгрупп 11-12 (16-116) образуют бинарные системы с высоким содержанием бора (например, CuB22, ZnB22), которые относят не к химическим соединениям, а к твердым растворам;
- титановый порошок;
- порошки металлов, например, алюминиевая пудра - высокодисперсный порошок алюминия, с незначительным содержанием примесей (обычно медь, марганец, кремний, железо, влага и др.)
- А1203;
- нержавеющая сталь.
Выбор вулканизующих агентов основан на известных принципах вулканизации эластомерных полимеров. Сшивающие агенты призваны обеспечить реакционные сшивки функциональных наполнителей между собой и эластомерными полимерами. Режимы различны в каждом случае.
В качестве вулканизирующего агента могут выступать следующие вещества:
- органические пероксиды. Для вулканизации каучуков, не содержащих двойных связей (силаксанового, фторкаучука, СКЭП и др.), широкое применение получили органические пероксиды, стабильные при температурах переработки полимеров (примерно до 100°С) и легко распадающиеся на радикалы при температурах вулканизации (130°С и выше).
- сера. Наиболее распространённый вулканизующий агент для натуральных каучуков;
- в качестве ускорителей вулканизации применяют 2-меркаптобензтиазол (каптакс), его сульфенамидные производные (например, сантокюр), дибензтиазолилдисульфид
(альтакс), тетраметилтиурамдисульфид (тиурам) и др.
II. Подготовка и смешение ингредиентов матрицы в виде эластомерной композиции.
На данном этапе применяются известное оборудование и известные методы контроля процессов.
Качество смеси характеризуется равномерностью распределения компонентов в ее объеме. В большинстве случаев качество смесей определяют не по равномерности распределения одного или нескольких компонентов, а по изменению показателей физических или механических свойств сырой смеси или ее вулканизатов при сравнении с их эталонами или средними статическими результатами.
В целом применяемые технологические принципы подготовки и смешения ингредиентов эластомерной композиции матрицы основаны на использовании известного оборудования и известных методов контроля процессов.
Смешение ингредиентов эластомерной композиции матрицы может производиться следующими способами:
- смешение на вальцах;
- смешение в закрытом резиносмесителе- роторные закрытые резиносмесители периодического действия:одностадийное и двухстадийное смешение ;
- смешение в закрытом микросмесителе;
- изготовление смесей в машинах непрерывного действия (при непрерывном процессе смешения в отличие от периодического не происходит резких циклических изменений мощности и температуры);
- смешение на интермиксе.
Ключевыми моментами данного этапа являются гомогенность смеси, недопустимость локальных подвулканизаций (скорчинга), недопустимость привнесенных порообразующих факторов.
III. Формирование заготовки для вулканизации.
На данном этапе также применяются известное оборудование и известные методы контроля процессов
Ключевыми моментами проведения данного этапа являются недопустимость привнесенных порообразующих факторов, фиксация направленности «каландрового» фактора при формировании заготовки, вылежка заготовок до запуска в производство прекурсора не менее 1-24 часа.
IV. Изготовление вулканизированной заготовки (условно— прекурсора).
На данном этапе также применяются известное оборудование и известные методы контроля процессов.
Температура вулканизации прекурсора определяется свойствами связующего эластомерного полимера, и задается по реограмме для достижения вулканизатом свойств соответствующих параметрам Т70-Т90 реограммы, и находится в диапазоне 390 - 480 °К, а время вулканизации в диапазоне 5- 50 минут.
Формообразующая оснастка проектируется с учетом усадочных свойств эластомерной смеси (прекурсор композиции) при заданной температуре вулканизации (по тепловому расширению), а также с учетом усадочных свойств изделия в процессе термической обработки (карбонизации).
V. Химико-термическая обработка заготовок (карбонизация, спекание)
На данном этапе также применяются известное оборудование и известные методы контроля процессов.
Температуры отверждения на данном этапе находится в диапазоне 470 - 700 °К, время отверждения в пределах 1 - 100 ч.
Отвержденные изделия подвергаются контролю ОТК на соответствие требованиям к изделию и (при необходимости) могут подвергаться дополнительным обработкам изделия, таким как, пропитка или механическая обработка.
Отверждение изделия с гибридными кмпозитными матрицами получаются при совокупности термических и химических реакций, которые протекают под влиянием температурно-временного поля в самом полимере. Эластичную вулканизованную заготовку подвергают термической или химико-термической обработке в диапазоне температур 470 - 700 °К в течение времени, необходимого для удаления газоотделяемых продуктов деструкции эластомерного связующего полимера и достижения заготовкой заданной плотности гибридной матрицы при пористости не более 2% и заданной твердости в пределах 30... 98 ед. Шор «Д», в зависимости от габаритов, массы и эластомерного связующего полимера в диапазоне 1 - 100 ч.
Отвержденные изделия могут быть конечным продуктом или полупродуктом, например, если пропитать или покрыть отвержденное изделие с гибридными матрицами, у него возрастут те или иные свойства, например гидрофобность.
Предложенный способ отличается от известных тем:
1. Формованием эластичной вулканизированной заготовки (прекурсора) для последующего преобразования в изделие с гибридной композитной матрицей путем термической/химико-термической обработки ;
2. Способностью формирования гибридной композитной матрицы из широкой гаммы твердых дискретных материалов: совместимость различных наполнителей разного рода и размерности, для получения различных свойств, в том числе рефракторных качеств.
3. Обеспечения повышенных трибологических свойств гибридных композитных матриц.
Далее будут представлены примеры смесей с эластомерными связующими, которые не ограничивают другие возможные варианты применения веществ и материалов, явным образом вытекающих из данной заявки.
Пример 1.
Для создания углерод-углеродной матрицы (СС) берется 100 масс, долей Карбоксила КС-20 (шунгитовый порошок 1-20 мкм) и смешивается с 10 масс, долями углеродных волокон, с 40 масс, долями связующего эластомера марки БНКС-28 (бутадиен-нитрильный каучук) и с 1-2масс. долями сшивающего агента -перекиси Перкадокс16.
Смешение указанных веществ производят на лабораторных вальцах ПД 320 160/160 с фрикцией 1:1,25, в течение 30 мин. до получения однородной смесевой массы.
Из смесевой массы изготавливают заготовку соответствующую объему формующего гнезда пресс-формы.
Вулканизируют заготовку в гнезде пресс-формы по формовой технологии производства эластомерного изделия при температуре 170 °С и длительности процесса 15 мин. Вулканизованная заготовка из подготовленной эластомерной смеси имеет при разрыве удлинение 175% и прочность 5,8 МПа.
Вулканизованную заготовку выдерживают в свободном состоянии в течении 4 ч. для снятия напряжений.
После вулканизации эластичную вулканизованную заготовку подвергают 4-х стадийной термической обработке (спеканию) в кислородосодержащей среде, в термической камере, в течение 8 ч, в интервале температур от 290 до 600 °К, с постепенным поднятием температуры для пиролиза связующего, удаления продуктов разложения (газообразных и водорода) и спекания матрицы. Полученное изделие имеет твердость 95 ед. Шор «Д» и физико-механические свойства Табл. 1.
Пример 2.
Для создания матрицы карбид-кремния (SiC) с углеродом берется 100 масс, долей карбида-кремния (зеленый порошок 40 мкм) и смешивается с 16,5 масс, долями связующего эластомера марки БНКС-40 (бутадиен-нитрильный каучук), с 0,5-масс. долями сшивающего агента— перекиси Перкадокс PD-50SPS.
Смешение указанных веществ производят на лабораторных вальцах ПД 320 160/160 с фрикцией 1:1,25., в течение 35 мин. до получения однородной смесевой массы.
Из смесевой массы изготавливают заготовку соответствующую объему формующего гнезда пресс-формы.
Вулканизируют заготовку в гнезде пресс-формы по формовой технологии производства эластомерного изделия при температуре 180 °С и длительности процесса 15 мин. Вулканизованная заготовка из подготовленной эластомерной смеси имеет при разрыве удлинение 45 % и прочность 2,5 МПа.
Вулканизованную заготовку выдерживают в свободном состоянии в течении 4 ч. для снятия напряжений
После вулканизации эластичную вулканизованную заготовку подвергают 4-х стадийной термической обработке (спеканию) в безкислородной среде, в вакуумной термической камере в течение 10 ч., в интервале температур от 350 до 700 °К, с постепенным поднятием температуры для пиролиза связующего, удаления продуктов разложения (газообразных и водорода) и спекания матрицы. Полученное изделие имеет твердость 97 ед. Шор «Д» и физико-механические свойства Табл. 1.
Пример 3.
Для создания базальт-углеродной матрицы (ВС) берется 100 масс, долей базальтовое волокно (волокно 1-5 мкм диаметр, 50 мкм длина ) и смешивается с 50 масс, долями Карбоксила КС-20 (шунгитовый порошок 1-20 мкм), с 50 масс, долями связующего эластомера марки БНКС-18 (бутадиен-нитрильный каучук) и с 0,5-масс. долями сшивающего агента— перекиси Perkadox 24L
Смешение указанных веществ производят на лабораторных вальцах ПД 320 160/160 с фрикцией 1 : 1,25 в течение 40 мин. до получения однородной смесевой массы.
Из смесевой массы изготавливают заготовку соответствующую объему формующего гнезда пресс-формы.
Вулканизируют заготовку в гнезде пресс-формы по формовой технологии производства эластомерного изделия при температуре 180 °С и длительности процесса 15 мин. Вулканизованная заготовка из подготовленной эластомерной смеси имеет при разрыве удлинение 190 % и прочность 4,1 МПа.
Вулканизованную заготовку выдерживают в свободном состоянии в течении 4 ч. для снятия напряжений.
После вулканизации эластичную вулканизованную заготовку подвергают 4-х стадийной химико-термической обработке (спеканию) в расплаве солей. Состав смеси солей— 53%KN03+ 7% NaN03+ 40% NaN02. в индукционной соляной печи-ванне, в течение 2 ч., в интервале температур от 470 до 630 °К, с постепенным поднятием температуры для пиролиза связующего, удаления продуктов разложения (газообразных и водорода) и спекания матрицы. Полученное изделие имеет твердость 90 ед. Шор «Д» и физико-механические свойства Табл. 1.
Пример 4.
Для создания алюминий-углеродной матрицы (А1С) берется 100 масс, долей алюминиевого порошка (порошок 14 мкм) и смешивается с 4 масс, долями искусственного графита, с 4 масс, долями шунгита, и с 40 масс, долями связующего эластомера СКИ-3 (изопреновый каучук) и с 0,5 масс, долями - серу содержащее вещество (на основе серы) - тетраметилтиурамдисульфидом (тиурам).
Смешение указанных веществ производят на лабораторных вальцах ПД 320 160/160 с фрикцией 1 : 1 ,25 в течение 30 мин. до получения однородной смесевой массы.
Из смесевой массы изготавливают заготовку соответствующую объему формующего гнезда пресс-формы.
Вулканизируют заготовку в гнезде пресс-формы по формовой технологии производства эластомерного изделия при температуре 180 °С и длительности процесса 10 мин. Вулканизованная заготовка из подготовленной эластомерной смеси имеет при разрыве удлинение 186 % и прочность 5,3 МПа.
Вулканизованную заготовку выдерживают в свободном состоянии в течении 4 ч для снятия напряжений .
После вулканизации эластичную вулканизованную заготовку подвергают 4-х стадийной термической обработке (спеканию) в кислородосодержащей среде, в термической камере, в течение 8 ч., в интервале температур от 290 до 650 °К, с постепенным поднятием температуры для пиролиза связующего, удаления продуктов разложения (газообразных и водорода) и спекания матрицы.. Полученное изделие имеет твердость 93 ед. Шор «Д» и физико-механические свойства Табл. 1.
Пример 5.
Для создания корунд-углеродной матрицы (МС) берется 100 масс, долей корундовых микросфер (порошок 5-100 мкм) и смешивается с 50 масс, долями связующего эластомера марки БНКС-28 (бутадиен-нитрильный каучук), с 1,5 масс, долями - серу содержащее вещество (на основе серы)- 2-меркаптобензтиаол.
Смешение указанных веществ производят на лабораторных вальцах ПД 320 160/160 с фрикцией 1 : 1,25 в течение 30 мин. до получения однородной смесевой массы.
Из смесевой массы изготавливают заготовку соответствующую объему формующего гнезда пресс-формы.
Вулканизируют заготовку в гнезде пресс-формы по формовой технологии производства эластомерного изделия при температуре 180 °С и длительности процесса 10 мин. Вулканизованная заготовка из подготовленной эластомерной смеси имеет при разрыве удлинение 55 % и прочность 2,6 МПа.
Вулканизованную заготовку выдерживают в свободном состоянии в течении 4 ч. для снятия напряжений
После вулканизации эластичную вулканизованную заготовку подвергают 4-х стадийной термической обработке (спеканию) в безкислородной среде, в вакуумной термической камере, в течение 10 ч., в интервале температур от 350 до 700 °К, с постепенным поднятием температуры для пиролиза связующего, удаления продуктов разложения (газообразных и водорода) и спекания матрицы. Полученное изделие имеет твердость 88 ед. Шор «Д» и физико-механические свойства Табл. 1.
Пример 6.
Для создания сталь-углеродной матрицы (SC) берется 100 масс, долей порошка нержавеющей стали (порошок 100-180 мкм) и смешивается с 40 масс, долями связующего эластомера марки СКС30 АРКБ (бутадиен-стирольные каучуки), с 1,2масс. долями сшивающего агента -перекиси Перкадокс 17/40.
Смешение указанных веществ производят на лабораторных вальцах ПД 320 160/160 с фрикцией 1 : 1,25 в течение 25 мин. до получения однородной смесевой массы.
Из смесевой массы изготавливают заготовку соответствующую объему формующего гнезда пресс-формы.
Вулканизируют заготовку в гнезде пресс-формы по формовой технологии производства эластомерного изделия при температуре 180 °С и длительности процесса 15 мин. Вулканизованная заготовка из подготовленной эластомерной смеси имеет при разрыве удлинение 45% и прочность 6,5 МПа.
Вулканизованную заготовку выдерживают в свободном состоянии в течении 4 ч. для снятия напряжений
После вулканизации эластичную вулканизованную заготовку подвергают 4-х стадийной химико-термической обработке (спеканию) расплавов солей. Состав смеси солей— 53% KN03 + 7% NaN03 + 40% NaN02. в индукционной соляной печи-ванне, в течение 2 ч., в интервале температур от 470 до 630 °К, с постепенным поднятием температуры для пиролиза связующего, удаления продуктов разложения (газообразных и водорода) и спекания матрицы. Полученное изделие имеет твердость 96 ед. Шор «Д» и физико-механические свойства Табл. 1.
Пример 7.
Для создания матрицы карбид-титана с углеродом (TiC) берется 100 масс, долей карбид-титана (порошок 40-60 мкм), с 9 масс, долями связующего эластомера марки БНКС-28 (бутадиен-нитрильный каучук) и 4 масс, долями СКД-СН (каучук синтетический цис-бутадиеновый), с 0,4 масс, долями сшивающего агента -перекиси Перкадокс 16.
Смешение указанных веществ производят на лабораторных вальцах ПД 320 160/160 с фрикцией 1 : 1,25 в течение 40 мин. до получения однородной смесевой массы.
Из смесевой массы изготавливают заготовку соответствующую объему формующего гнезда пресс-формы.
Вулканизируют заготовку в гнезде пресс-формы по формовой технологии производства эластомерного изделия при температуре 170 °С и длительности процесса 10 мин. Вулканизованная заготовка из подготовленной эластомерной смеси имеет при разрыве удлинение 52% и прочность 1,9 МПа.
Вулканизованную заготовку выдерживают в свободном состоянии в течении 4 ч. для снятия напряжений
После вулканизации эластичную вулканизованную заготовку подвергают 4-х стадийной термической обработке (спеканию) в термической камере в течение 8 ч., в интервале температур от 290 до 650 °К, с постепенным поднятием температуры для пиролиза связующего, удаления продуктов разложения (газообразных и водорода) и спекания матрицы. Полученное изделие имеет твердость 97 ед. Шор «Д» и физико- механические свойства Табл. 1.
Пример 8.
Для создания углерод-углеродной матрицы (СС) берется 100 масс, долей технического-углерода (ТУ 324) и смешивается с 40 масс, долями связующего
эластомера марки СКУ-ПФЛ-65 (уретановые каучуки) и с 0,5 масс, долями серу содержащего вещества (на основе серы)- дибентиазолилдисульфид.
Смешение указанных веществ производят на лабораторных вальцах ПД 320 160/160 с фрикцией 1 : 1 ,25 в течение 30 мин. до получения однородной смесевой массы.
Из смесевой массы изготавливают заготовку соответствующую объему формующего гнезда пресс-формы.
Вулканизируют заготовку в гнезде пресс-формы по формовой технологии производства эластомерного изделия при температуре 170 °С и длительности процесса 10 мин. Вулканизованная заготовка из подготовленной эластомерной смеси имеет при разрыве удлинение 110% и прочность 12,5 МПа.
Вулканизованную заготовку выдерживают в свободном состоянии в течении 4 ч. для снятия напряжений
После вулканизации эластичную вулканизованную заготовку подвергают 4-х стадийной химико-технической обработке (спеканию) расплавов солей. Состав смеси солей— 53%KN03+ 7% NaN03+ 40% NaN02. в индукционной соляной печи-ванне, в течение 2 ч., в интервале температур от 470 до 630 °К, с постепенным поднятием температуры для пиролиза связующего, удаления продуктов разложения (газообразных и водорода) и спекания матрицы. Полученное изделие имеет твердость 90 ед. Шор «Д» и физико-механические свойства Табл. 1.
Физико-механические свойства
гибридных композитных матриц для изделий сложной формы по технологии «Карбул»
Табл. 1
Пример Матрица Показатель
(Наименование Прочность Прочность Прочность Ударная Плотность, Твердость, базового на на изгиб, на сжатии, прочность, г/см3 ед. Шор материала) растяжение, МПа МПа кгс см/см2 «Д>>
МПа
Аналог Углеграфитовый
материал марки - 80-100 150 - 1,8 - FU 4270 компании
SCHU K, Германия
1 СС (Шунгитовый 43 93 160 5,6 1,4 95 порошок 1-20 мкм)
2 SiC (карбид 36 100 152 8,3 1,28 97 кремния)
3 ВС (базальтовое 46 81 140 6,5 1,83 90 волокно)
4 А1С (алюминий) 40 85 175 11,2 1,9 93
5 МС (Микросферы) 33 128 96 4 1,9 88
6 SS (сталь) 38 57 180 7,5 2,5 96
7 TiC (карбид титана) 42 120 158 7 3,3 97
8 СС (Технический 40 118 238 6,6 1,2 90 углерод)
Из представленный таблицы следует, что заявленный способ изготовления изделия сложной формы на основе гибридной композитной матрицы из разных композиций твердых дискретных материалов позволяет получить изделия с разнообразными эксплуатационными свойствами, различной номенклатурной принадлежности, в том числе с прочностными характеристиками, требуемыми в применяемых в различных областях техники.
Проведенные испытания показали промышленную применимость заявленного способа для изготовления сложных по форме изделий, таких как: рабочие колеса центробежных насосов, подшипники, антифрикционные элементы торцовых уплотнений, поршни и другие.
Claims
1. Способ изготовления изделия сложной формы на основе гибридной композитной матрицы на базе дискретных твердых материалов включает использование, по меньшей мере, усиливающего наполнителя или наполнителей, а также вулканизуемого эластомерного полимера, вулканизирующего агента, характеризующийся тем, что включает следующие этапы изготовления, на которых:
- сначала производят однородное смешение исходных ингредиентов гибридной композитной матрицы со способным к вулканизации эластомерным полимером в качестве связующего на базе углерод- и/или кремний содержащего полимера, при этом подготовленная первичная эластомерная смесь, вулканизуемая в эластичную заготовку, имеет после вулканизации удлинение при разрыве не менее 30 % и прочность не менее 0,3 МПа, соотношение между наполнителем/наполнителями и вулканизирующим агентом, выступающими в роли дискретных материалов, и образующими основу гибридной композиционной матрицы, и связующим эластомерным полимером выбирается в пределах 30 ... 1200 масс, долей к 100 масс, долям эластомерного связующего полимера;
- далее изготавливают заготовки из исходной эластомерной смеси для формирования заготовки изделия;
- вулканизируют заготовку по формовой или бесформовой технологии производства эластомерного изделия, при этом температура 390-480 °К и длительность процесса 5-50 мин, задаются для достижения свойств вулканизата соответствующих параметрам Т70- Т90 реограммы;
- эластичную вулканизованную заготовку подвергают отверждению путем термической обработки в диапазоне температур 470 ... 700 °К в течение 1 ... 100 ч для достижения заготовкой заданной плотности гибридной матрицы при пористости не более 2% и твердости в пределах 30... 98 ед. Шор «Д».
2. Способ по п.1 характеризующийся тем, что для формирования гибридных композитных матриц заготовки используют образующие матрицу дискретные материалы с гранулометрией предпочтительно менее 300 мкм.
3. Способ по п.1 характеризующийся тем, что эластомерный связующий полимер выбирают из группы углеродсодержащих каучуков, кремний содержащих каучуков, фтор содержащих каучуков способных к вулканизации при температурах 390 - 480 °К и реакционным связям с наполнителем/наполнителями и вулканизирующим агентом гибридных композитных матриц, в частности, бутадиен-нитрильный каучук, каучук синтетический цис-бутадиеновый, бутадиен-стирольный каучук, изопреновый каучук, уретановый каучук и другие.
4. Способ по п.1 характеризующийся тем, что в качестве вулканизующего агента эластомерного связующего полимера предпочтительно используют бессерные системы, например, органические пероксиды.
5. Способ по п.1 характеризующийся тем, что в качестве вулканизующего агента эластомерного связующего полимера предпочтительно используют серу содержащие
вещества на основе серы, например, такие как 2-меркаптобензтиаол, дибентиазолилдисульфид или тетраметилтиурамдисульфид.
6. Способ по п.1 характеризующийся тем, что в качестве дискретных наполнителей используют материалы, например, такие как углеродные волокна, углеродные трубки, технический углерод, шунгит, минеральные мкиропорошки, измельченный искусственный графит, стеклосферы, корундовые микросферы, базальтовые дискретные материалы, карбиды, нитриды, бориды, ситаллы, углеситаллы, титановый порошок, порошки металлов и их сплавов, например алюминиевый порошок, или другие дискретные твердые органические или неорганические материалы.
7. Способ по п.2 характеризующийся тем, что предпочтительно в качестве наполнителей используют порошковые материалы, обработанные сшивающими агентами, например, из группы силанов, например, g-аминопропилтриэтоксисилан, бис- триметоксисилилпропиламин, 100-процентный уреидосилан, винилтриэтоксисилан.
8. Способ по п.1 характеризующийся тем, что термическая обработка для отверждения заготовки в изделие проводится в кислородсодержащей среде термической камеры.
9. Способ по п.1 характеризующийся тем, что термическая обработка для спекания заготовки в изделие проводится в бескислородной среде, например, в вакуумной термической камере.
10. Способ по п.1 характеризующийся тем, что термическая/химико- термическая обработка для отверждения заготовки в изделие проводится в жидкой среде, например, расплава солей, металлов.
11. Способ по п.1 характеризующийся тем, что термическая обработка заготовки в изделие проводится воздействием волновой энергии, например, в гибридной СВЧ установке.
12. Способ по п.1 характеризующийся тем, что после вулканизации перед термической обработкой заготовки в изделие в эластомерной заготовке дополнительно проводят снятие напряжений путем выдержки на воздухе не менее 2 часов или низкотемпературного отпуска при температуре 390-480 °К в течение не менее 4 ч.
13. Способ по п.1 характеризующийся тем, для обеспечения заданных геометрических размеров изделия с гибридной композитной матрицей формующая оснастка изготавливается с учетом усадки эластомерной заготовки и усадки в процессе спекания при термической обработке, при этом общая суммарная усадка учитываемая при изготовлении формующей оснастки для получения изделия находится в пределах 0,3 - 4,5 %.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017135953A RU2670869C1 (ru) | 2017-10-10 | 2017-10-10 | Способ изготовления изделия сложной формы на основе гибридной композитной матрицы |
| RU2017135953 | 2017-10-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2019074394A1 true WO2019074394A1 (ru) | 2019-04-18 |
Family
ID=63923579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2018/000381 WO2019074394A1 (ru) | 2017-10-10 | 2018-06-07 | Способ изготовления изделия сложной формы на основе гибридной композитной матрицы |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2670869C1 (ru) |
| WO (1) | WO2019074394A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2736057C1 (ru) * | 2020-05-15 | 2020-11-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова" | Полимерная композиция триботехнического и конструкционного назначения на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, оксида магния, 2-меркаптобензотиазола и серы |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2754144C1 (ru) * | 2020-10-28 | 2021-08-30 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" | Гибкий слоистый композиционный материал с высокой абляционной стойкостью |
| WO2023075648A1 (ru) * | 2021-11-01 | 2023-05-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Эластокарб Технолоджис" | Композиционные материалы с полимерной матрицей, подвергнутой термическому старению и низкотемпературной карбонизации, и метод их получения |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2415109C1 (ru) * | 2009-11-17 | 2011-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Вириал" | Наноструктурированный керамоматричный композиционный материал и способ его получения |
| RU2468918C1 (ru) * | 2011-05-23 | 2012-12-10 | Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ИХФ РАН) | Композиционный армированный материал и способ его получения |
| GB2528599A (en) * | 2013-03-14 | 2016-01-27 | Tundra Composites Llc | A polymer composite comprising an interfacially modified fiber and particle |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6232383B1 (en) * | 1998-11-06 | 2001-05-15 | Nurescell, Inc. | Nuclear resistance cell and methods for making same |
| US6608319B2 (en) * | 2001-06-08 | 2003-08-19 | Adrian Joseph | Flexible amorphous composition for high level radiation and environmental protection |
| US9284436B2 (en) * | 2012-07-05 | 2016-03-15 | Teijin Limited | Material for molding, shaped product therefrom, and method for manufacturing shaped product |
| RU2556109C1 (ru) * | 2014-07-09 | 2015-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ изготовления конструкционного термопластичного углепластика |
-
2017
- 2017-10-10 RU RU2017135953A patent/RU2670869C1/ru active
-
2018
- 2018-06-07 WO PCT/RU2018/000381 patent/WO2019074394A1/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2415109C1 (ru) * | 2009-11-17 | 2011-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Вириал" | Наноструктурированный керамоматричный композиционный материал и способ его получения |
| RU2468918C1 (ru) * | 2011-05-23 | 2012-12-10 | Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ИХФ РАН) | Композиционный армированный материал и способ его получения |
| GB2528599A (en) * | 2013-03-14 | 2016-01-27 | Tundra Composites Llc | A polymer composite comprising an interfacially modified fiber and particle |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2736057C1 (ru) * | 2020-05-15 | 2020-11-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова" | Полимерная композиция триботехнического и конструкционного назначения на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, оксида магния, 2-меркаптобензотиазола и серы |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2670869C1 (ru) | 2018-10-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7862897B2 (en) | Biphasic nanoporous vitreous carbon material and method of making the same | |
| WO2019074394A1 (ru) | Способ изготовления изделия сложной формы на основе гибридной композитной матрицы | |
| CA2958409C (en) | Titanium-based compositions, methods of manufacture and uses thereof | |
| Taraghi et al. | The effect of MWCNTs on the mechanical properties of woven Kevlar/epoxy composites | |
| KR20200086123A (ko) | 오존 처리된 단일 벽 탄소나노튜브로 강화된 현무암 섬유 강화 에폭시 복합재료 및 이의 제조방법 | |
| Wielage et al. | A cost effective route for the densification of carbon–carbon composites | |
| Olszowska et al. | Development of epoxy composites with graphene nanoplatelets and micro-sized carbon foam: Morphology and thermal, mechanical and tribological properties | |
| Wang et al. | Preparation and characteristic of novel silicone rubber composites based on organophilic calcium sulfate whisker | |
| CN115716748A (zh) | 树脂玻璃碳改性的石墨管 | |
| Guntur et al. | Effect of titanium carbide as a filler on the mechanical properties of styrene butadiene rubber | |
| CN113235291B (zh) | 一种碳化硼-二硫化钼杂化体填料及其制备和应用、自润滑织物衬垫材料及其制备和应用 | |
| RU2621241C1 (ru) | Наноструктурированный композиционный материал на основе карбида бора и способ его получения | |
| Kanthraju et al. | Enhancement of mechanical properties and wear resistance of epoxy: glass fiber, basalt fiber, polytetrafluoroethylene and graphite | |
| Shukla | Investigation in to tribo potential of rice husk (RH) char reinforced epoxy composite | |
| Wei et al. | Thermal and frictional properties of modified sisal fibre/phenolic resin composites | |
| RU2675520C1 (ru) | Полимерный материал триботехнического назначения на основе политетрафторэтилена | |
| Jain et al. | Processing and characterization of carbon-carbon nanofiber composites | |
| Li et al. | Retracted: carbon nanotube as a reinforcing additive for peek composite filled with carbon fiber | |
| Chen et al. | Polydimethylsiloxane-toughened PU/EP IPN composites loaded with carbon nanotubes: Damping, thermal, and mechanical properties | |
| RU2794758C1 (ru) | Способ получения дискретно-армированного композитного материала | |
| RU2792879C1 (ru) | Полимерный композиционный материал конструкционного назначения на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, армированного базальтовой тканью | |
| Liao et al. | Controlling the Si/C ratio in SiC matrix based on the modified polymethysilane for C/C-SiC composites with enhanced mechanical properties. | |
| Al Ahsan et al. | Effect of salt fog spray and ultraviolet exposure on the fracture surface morphology of fiber reinforced polymer composites | |
| Stepashkin et al. | Thermal properties of carbonized composite materials based on carbon filled elastomeric matrices | |
| Gasimova et al. | ABOUT THE DEVELOPMENT, APPLICATION AND INNOVATIONS OF POLYMER COMPOSITES |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 18865663 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 18865663 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |