Нанокомпозитный полиарилсульфоновый пленочный материал
Владельцы патента RU 2562651:
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электронных материалов", (ОАО "НИИЭМ") (RU)
Изобретение относится к полимерным пленочным материалам, модифицированным нанокомпозитными соединениями, предназначенным для применения в электронной промышленности, электротехнике, машиностроении. Нанокомпозитный полиарилсульфоновый пленочный материал состоит из полиарилсульфона марки ПСФ-190 и включает наночастицы Cu/С или Ni/C размером 90-100 нм в полимерной матрице в количестве 0,002%. Материал обладает улучшенными функциональными свойствами, в частности прочностными характеристиками. 1 табл.
Изобретение относится к полимерным пленочным материалам, модифицированным нанокомпозитными соединениями, с улучшенными функциональными свойствами, в частности, прочностными характеристиками, предназначенным для применения в электронной промышленности, электротехнике, машиностроении.
Известна полимерная нанокомпозитная толстая пленка, патент РФ №2404915, В82В 3/00, опубл.: 27.11.2010 г., получаемая формованием полимерной матрицы воздействием тепловой энергии при постоянном давлении на исходную полимерсодержашую композицию, модифицированную наночастицами металла с размером до 30 нм, при этом параметры температуры, давления и время воздействия выбирают из условия обеспечения порога сверхпластичности, достижение которого контролируют визуально.
Недостатком известного решения является то, что не обеспечивается равномерное распределение наночастиц в объеме полимера, микроструктура пленки не является изотропной, следовательно, такая пленка не является качественной и не может гарантировать повышения механических параметров получаемого пленочного материала.
Известна пленка полиарилсульфоновая марки ПСФ-Т1 (ТУ 6365-008-07615973-12), принятая в качестве прототипа.
Недостатками известного полиарилсульфонового пленочного материала являются механические характеристики, требующие повышения.
Задачей изобретения является получение полиарилсульфонового пленочного материала с равномерным упорядоченным распределением наночастиц в матрице полимера, обладающего повышенными механическими характеристиками.
Техническая сущность предлагаемого решения заключается в том, что нанокомпозитный полиарилсульфоновый пленочный материал содержит наночастицы Cu/С или Ni/C, размером 90-100 нм, в полимерной матрице в количестве 0,002%. И использован полиарилсульфон марки ПСФ-190 (ТУ 2226-468-00209349-2010).
Нанокомпозитный полиарилсульфоновый пленочный материал получали следующим образом.
Готовили суспензию нанокомпозита Cu/С или Ni/C, с размером частиц 90-100 нм, (ТУ 2494-001-0752163-2010), в среде диметилсульфоксида.
Приготовление суспензии:
- механохимическое совмещение, перетир в ступке в течение 5 минут при порционном добавлении жидкости;
- ультразвуковая обработка в ультразвуковой ванне, в течение 7 минут.
Суспензию перемешивали с гранулированным полиарилсульфоном.
Равномерное распределение наночастиц, нанесенных на поверхность гранул полисульфона в объеме полимера, осуществляли в зонах материального цилиндра экструдера.
Были изготовлены методом экструзии образцы пленочного материала с различной концентрацией (0,002 мас.%, 0,005 мас.%, 0,01 мас.%) наночастиц Cu/С и Ni/C в полимерной матрице. Опытным путем было выяснено, что содержание меньшей концентрации наночастиц в полиарилсульфоновом пленочном материале не оказывает ощутимого эффекта на его механические свойства и является нецелесообразным.
В таблице 1 приведены примеры характеристик композиций с различным содержанием медь-углеродного (Cu/С) и никель-углеродного (Ni/C) нанокомпозита.
| № п/п | Параметры | (прототип) | ПСФ-190+Cu/CHK | ПСФ-190+Ni/CHK | ||||
| 0,002% | 0,005% | 0,01% | 0,002% | 0,005% | 0,01% | |||
| 1 | Показатель текучести расплава г/10 мин (325°С, р=2,16 кг) | 6,9 | 7,2 | 8,8 | 7,56 | 7,5 | ||
| 2 | Толщина пленки, мкм | 44 | 48 | 51 | 43 | 43 | 47 | 43 |
| 3 | Прочность при растяжении, МПа | 56,5 | 70,95 | 77,72 | 78,44 | 74,88 | 78,4 | 78,6 |
| 4 | Относительное удлинение при разрыве, % | 99 | 143,6 | 41,4 | 24,3 | 99,4 | 91,7 | 18,6 |
| 5 | Относительное удлинение верхнего предела текучести, % | 3,6 | 5,3 | 6,0 | 5,9 | 5,7 | 6,0 | 6,1 |
Из таблицы следует, что по прочностным характеристикам материал имеет явное преимущество, по сравнению с прототипом.
Предлагаемый нанокомпозитный полиарилсульфоновый пленочный материал прост в изготовлении, технологичен. Повышение прочностных показателей даст возможность расширить область его применения и увеличить ресурс работы изделий, в составе которых он применяется.
Нанокомпозитный полиарилсульфоновый пленочный материал, отличающийся тем, что он содержит наночастицы Cu/С или Ni/C размером 90-100 нм в полимерной матрице в количестве 0,002% и использован полиарилсульфон марки ПСФ-190.
