Композиционный материал на основе полифениленсульфона

Изобретение относится к применению композиционного материала в качестве суперконструкционного полимерного материала для аддитивных 3D-технологий методом послойного наплавления (FDM). Композиционный материал содержит следующие компоненты, мас.%: 85-95 полифениленсульфона (ПФС) и 5-15 талька. Изобретение позволяет получить композиционный материал с повышенными ударной вязкостью и модулем упругости. 3 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к композиционным материалам на основе полифениленсульфонов (ПФС), применяемых в качестве суперконструкционных полимерных материалов для аддитивных 3D технологий предназначенных для использования методом послойного наплавления (FDM).

Аддитивные технологии сегодня - динамично развивающаяся отрасль инновационного производства, своеобразный индикатор реальной индустриальной развитости государства. В настоящее время происходит постепенное внедрение возможностей аддитивных машин в производство, но сначала необходимо экспериментальное подтверждение этих возможностей, прежде всего для организации реального высокотехнологичного производства. Интерес к АМ-технологиям (Additive Manufacturing) не случаен: с помощью спекания материала можно производить инструменты, технологическую оснастку, детали двигателей, спутников, ракет и многое другое. Кроме того, непосредственное «выращивание» изделия на принтере является экономически оправданной альтернативой традиционным методам производства продукции во многих областях промышленности. Стратегически важным и приоритетным направлением в исследованиях является создание композиционных материалов, предназначенных для АМ-технологий, обладающих рядом физико - механических и прочностных свойств. В связи с этим, создание композиционного материала с улучшенными характеристиками, предназначенного для использования во многих областях промышленности, является в настоящее время достаточно актуальной задачей.

Известен патент на изобретение США №6124399 описывающий способ получения сверхвысокопрочной полисульфоновой композиции. Композиционный материал включает в себя 75-90 масс. % полисульфона, 5-20 масс. % термопластичного поликарбоната и 3-7 масс. % акрилатного каучука. Дополнительно, как утверждают авторы изобретения, композиционный материал может включать в себя 5-60 масс. % одного или несколько армирующих наполнителей, таких как стекловолокно или углеродное волокно, глина, тальк и многие другие минеральные наполнители. В качестве основного недостатка композиционного материала можно указать использование акрилатных каучуков, которые приводят к неудовлетворительным технологическим свойствам. Так же использование в качестве модификатора акрилатного каучука может привести к низкой эластичность материала при комнатной температуре, к заметной коррозионной активности, снизить морозостойкость материала, тем самым ограничивая область его применения.

Известен патент на изобретение РФ №2398732 «Способ получения полимерных нанокомпозитов». Способ включает смешение в расплаве полимера - полисульфона или полиамида и наполнителя - монтмориллонита или бентонита с катионной обменной емкостью 60-150 мг-экв/100 г. Наполнитель в виде водной дисперсии с концентрацией 1-7% предварительно модифицируют органическими катионами путем смешения с последующей сушкой. В качестве ионогенного поверхностно-активного вещества используют алкилбензилдиметиламмоний хлорид в количестве, равном 40-150% от катионной обменной емкости наполнителя. Предложенный способ обеспечивает улучшение технологических параметров, в том числе увеличение модуля упругости. Недостатком композиционного материала является усложнение процесса получения за счет сильной агломерации наполнителя и необходимости предварительной подготовки слоистого силиката.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является заявка на изобретение Японии №2000290506 «Полисульфоновая композиция и способ ее получения». Заявка на изобретение относится к способу получения композиционного материала с улучшенными механическими свойствами без потери термической стабильности в процессе хранения и переработки. Композиционный материал основан на полисульфоне, модифицированном глиной интеркалированной аминосоединением. В качестве модификаторов глины использованы первичные, вторичные или третичные аминогруппы и/или соединения, которые имеют один или более заместителей, выбранных из группы (ОН), эфирной группы. Органоглина входящая в состав полисульфоновой композиции имеет толщину пластины 500-2000 и отношение длины слоя к толщине от 10 до 300.

Недостатком композиционного материала является усложнение процесса получения за счет сильной агломерации наполнителя и необходимости предварительной подготовки слоистого силиката. Так же было отмечено, что композиционный материал по настоящему изобретению обладает недостаточно высокими физико-механическими характеристиками.

Техническим результатом изобретения является создание композиционного материала на основе полифениленсульфонов и варьируемого количества наполнителя, придающих материалу повышенную ударную вязкость и модуль упругости.

Указанный технический результат достигается путем введения в полифениленсульфон наполнителя на основе талька, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Полифениленсульфон от 85 до 95,

Тальк от 15 до 5.

Используемый в качестве полимерной матрицы полифениленсульфон имеет температуру стеклования 214-219°С, приведенную вязкость 0,43-0,55 дл/г при общей структурной формуле:

В качестве наполнителя используется тальк фирмы Luzenac (Франция) марки А7С.

Данное изобретение иллюстрируются следующим примером.

Получение композиционного материала заключается в предварительном получении сухой смеси полифениленсульфона и талька с последующей ее экструзией и гранулированием.

В процессе получения композиционного материала используется используется двухскоростной смеситель R600/HC2500 производства фирмы "Diosna", двухшнековый экструдер Twin Tech Screw 10 mm, с L/D=26 и 5 зонами нагрева, оснащенный специальными дозаторами для подачи порошков и гранул. Режимы экструдирования приведены в табл. 1.

Вышеприведенный пример, носящий иллюстративный характер, демонстрирует возможность получения заявляемым способом композиционного материала, обладающего повышенными ударной вязкостью и модулем упругости.

В таблице 2 представлен количественный и качественный состав композиционного материала по настоящему изобретению.

В таблице 3 представлены характеристики композиционного материала по известному способу получения композиционного материала и способу получения композиционного материала по настоящему изобретению.

Здесь Ар - ударная вязкость, Е - модуль упругости (на изгиб и растяжение соответственно), а σ разр - предел прочности, σ тек - предел текучести.

Механические испытания на одноосное растяжение выполнены на образцах полученных литьем на термопластавтомате SZS-20 (Китай) с давлением на расплав до 120 МПа, при температуре материального цилиндра 400°С и температуре формы 180°С, в форме двухсторонней лопатки с размерами согласно ГОСТ 112 62-80. Испытания проводили на универсальной испытательной машине Gotech Testing Machine CT-TCS 2000, производство Тайвань, при температуре 23°С и скорости деформации ~ 2×10-3 с-1. Испытания на ударную вязкость выполнены по методу Изода согласно ГОСТ 19109-84 на образцах с размерами 80×10×4 мм3. Испытания выполнены на приборе Gotech Testing Machine, модель GT-7045-MD, производство Тайвань.

Композиционный материал по настоящему изобретению отличается хорошей перерабатываемостью в нить, диаметр которой 1,75 мм, пригодной для 3-D печати методом послойного нанесения расплавленной полимерной нити. Апробация материала для 3-D печати показала высокое качество конечных изделий, уступающих по физико-механическим характеристикам литьевым изделиям не более чем на 15%, тогда как в мире изделия, получаемые 3-D печатью, из полимерных материалов уступают литьевым на 30-40%.

Применение композиционного материала, выполненного из полифениленсульфона в количестве от 85 до 95 масс. % и талька в качестве наполнителя в количестве от 5 до 15 масс. %, в качестве суперконструкционного полимерного материала для аддитивных 3D-технологий методом послойного наплавления (FDM).



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к бис(сульфонил)алканолсодержащему простому политиоэфиру, где бис(сульфонил)алканолсодержащий простой политиоэфир включает фрагмент формулы (1): –A–R9–S(O)2–R10–CH(–OH)–R10–S(O)2–R9–A– (1), в которой: каждый R9 представляет собой фрагмент, образовавшийся в результате реакции бис(сульфонил)алканола с тиольными группами; каждый R10 независимо выбран из C1-3-алкандиила и замещённого C1-3-алкандиила, в котором одна или несколько групп заместителей представляют собой –OH; каждый A независимо представляет собой фрагмент формулы (2): –S–R1–[–S–(CH2)p–O–(R2–O)m–(CH2)2–S–R1–]n–S– (2), в которой: каждый R1 независимо заключает в себе C2-10-алкандиил, C6-8-циклоалкандиил, C6-10-алканциклоалкандиил, C5-8-гетероциклоалкандиил или фрагмент –[(–CHR3–)s–X–]q–(–CHR3–)r–, в котором: s представляет собой целое число от 2 до 6; q представляет собой целое число от 1 до 5; r представляет собой целое число от 2 до 10; каждый R3 независимо воплощает в себе водород или метил; и каждый X независимо воплощает в себе –O–, –S– и –NR5–, в котором R5 выбран из водорода и метила; и каждый R2 независимо заключает в себе C1-10-алкандиил, C6-8-циклоалкандиил, C6-14-алканциклоалкандиил или фрагмент –[(–CHR3–)s–X–]q– (–CHR3–)r–, в котором s, q, r, R3 и X являются такими, как описаны в случае R1; m представляет собой целое число от 0 до 50; n представляет собой целое число от 1 до 60; и p представляет собой целое число от 2 до 6.

Изобретение относится к катализируемым фосфином герметизирующим композициям, содержащим серосодержащие форполимеры. Описаны варианты осуществления герметизирующих композиций, включающих: (а) серосодержащий форполимер с концевыми группами, являющимися акцептором Михаэля; (b) серосодержащий форполимер с концевыми тиольными группами, где форполимер политиоэфира с концевыми тиольными группами включает основную цепь со структурой формулы (6): –R1–[–S–(CH2)p–O–(R2–O)m–(CH2)2–S–R1–]n– (6), в которой каждый R1 независимо выбран из С2-10 алкандиила, C6-8 циклоалкандиила, С6-10 алканциклоалкандиила, С5-8 гетероциклоалкандиила и –[(–CHR3–)s–X–]q–(–CHR3–)r–, где s является целым числом 2-6; q является целым числом 1-5; r является целым числом 2-10; каждый R3 независимо выбран из водорода и метила; и каждый Х независимо выбран из -О-, -S-, -NН- и -N(-CH3)-; каждый R2 независимо выбран из C1-10 алкандиила, C6-8 циклоалкандиила, С6-14 алканциклоалкандиила и –[(–CHR3–)s–X–]q–(–CHR3–)r–, где s, q, r, R3 и Х имеют значения, определенные для R1; m является целым числом 0-50; n является целым числом 1-60; и p является целым числом 2-6; и (с) фосфинный катализатор.

Изобретение относится к высококонцентрированным безводным аминным солям углеводородполиалкоксисульфатов, причем эти соли выбраны из группы замещенных аминов, предпочтительно алканоламинов.

Изобретение относится к серосодержащему аддукту, являющемуся акцептором Михаэля, содержащему аддукт формулы (3) в форме простого политиоэфира, являющегося акцептором Михаэля, аддукт формулы (3a) в форме простого политиоэфира, являющегося акцептором Михаэля, и их сочетание:R6 -S -R1 -[ -S -(CH2)p -O -(R2 -O)m -(CH2)2 -S -R1 -]n -S -R6 (3);{R6 -S -R1 -[ -S -(CH2)p -O -(R2 -O)m -(CH2)2 -S -R1 -]n -S- V’ -}zB (3a),в которых каждый R1 независимо выбран из C2-10-алкандиила, C6-8-циклоалкандиила, C6-10-алканциклоалкандиила, C5-8-гетероциклоалкандиила и -[( -CHR3 -)s -X -]q -( -CHR3 -)r -, где s является целым числом от 2 до 6; q является целым числом от 1 до 5; r является целым числом от 2 до 10; каждый R3 независимо выбран из водорода и метила; и каждый X независимо выбран из -O -, -S - и –NR–, при этом R выбран из водорода и метила; каждый R2 независимо выбран из C1-10-алкандиила, C6-8-циклоалкандиила, C6-14-алканциклоалкандиила и -[( -CHR3 -)s -X -]q -( -CHR3 -)r -, при этом s, q, r, R3 и X являются такими, как описаны для R1; m является целым числом от 0 до 50; n является целым числом от 1 до 60; p является целым числом от 2 до 6; B представляет собой ядро z-валентного, сообщающего полифункциональность реагента B(-V)z с концевыми винильными группами, в котором z является целым числом от 3 до 6; и каждый V представляет собой группу, заключающую в себе группу, реакционноспособную в отношении тиольных групп; и каждый -V’ получен по реакции -V с тиолом; и каждый R6 независимо представляет собой фрагмент, содержащий концевую 1-(этиленсульфонил)-n- (винилсульфонил)алканольную группу, а также раскрыто применение химических составов, отверждающихся посредством присоединения по Михаэлю, в случае композиций, содержащих серосодержащие полимеры, такие как простые политиоэфиры и полисульфиды, пригодные для вариантов применения в качестве аэрокосмического герметика.

Изобретение относится к отверждаемой полимерной композиции, предназначенной для получения композита, и композиционному материалу. Отверждаемая полимерная композиция содержит следующие компоненты: (A) компонент, представляющий собой предшественник термореактивной бисмалеимидной смолы, полученный в результате реакции малеинового ангидрида и диамина, выбранного из толуолдиаминов, метилендианилинов, 1,3- и 1,4-фенилендиаминов, диаминодифенилизопропилиденов, диаминодифенилкетонов, диаминодифенилоксидов, диаминодифенилсульфидов и C2-20 алкилендиаминов; (B) арилсульфонсодержащий бисмалеимидный компонент и (C) полиарилсульфоновый термопластичный агент, повышающий сопротивление разрушению, который не содержит малеимидных боковых и/или концевых групп.

Описан простой сульфонсодержащий политиоэфир, содержащий фрагмент формулы (1): , где: каждое А независимо представляет собой фрагмент формулы (2): , где: каждый R1 независимо содержит С2-10 алкандиил, С6-8 циклоалкандиил, С6-10 алканциклоалкандиил, С5-8 гетероциклоалкандиил, или -[(-CHR3-)s-X-]q-(-CHR3-)r-, где: s является целым числом от 2 до 6; q является целым числом от 1 до 5; r является целым числом от 2 до 10; каждый R3 независимо содержит водород или метил; и каждый X независимо содержит -О-, -S- и -NR5-, где R5 содержит водород или метил; и каждый R2 независимо содержит С1-10 алкандиил, С6-8 циклоалкандиил, С6-14 алканциклоалкандиил или -[(-CHR3-)s-X-]q-(-CHR3-)r-, где s, q, r, R3 и X являются такими, как указано для R1; m является целым числом от 0 до 50; n является целым числом от 1 до 60; и р является целым числом от 2 до 6.

Изобретение относится к жидкой связующей композиции для соединения волокнистых материалов, к армированным волокнами полимерным композиционным материалам, которые используются для изготовления пропитываемой смолой заготовки.

Изобретение относится к блок-сополимеру, пригодному для упрочнения эпоксидной смолы, к отверждаемой полимерной композиции для армированных волокнами композитных материалов и к композитному материалу.

Изобретение относится к дисперсиям проводящих нанонаполнителей в полимерных матрицах, к композитам, полученным из указанных дисперсий, и к способам их получения. Способ получения композиции включает смешивание или диспергирование первой композиции, содержащей один или более проводящих нанонаполнителей и один или более полиарилэфирсульфоновых термопластичных полимеров (A), с или в одном или более предшественниках (P) неотвержденной термореактивной смолы и необязательно одном или более отверждающих агентах для указанной смолы.

Изобретение относится к области термопластичных композиционных материалов, а именно к разработке размеростабильных термопластичных полимерных композиционных материалов (ПКМ) и технологий их переработки в детали и элементы системы кондиционирования воздуха (СКВ) для использования в авиационной промышленности.

Изобретение относится к области получения каучуков общего и специального назначения с регулируемым значением хладотекучести. Предложен способ получения каучуков с пониженной хладотекучестью, где каучуки выбраны из группы, включающей полибутадиеновый каучук, бутилкаучук, полиизобутиленовый каучук.

Изобретение относится к порошковой композиции полиариленэфиркетонов, которая применима для получения изделия и подходит для лазерного спекания. Композиция содержит от 99,6 до 99,99 вес.% по меньшей мере одного порошка по меньшей мере одного полиариленэфиркетона и от 0,01 до 0,4 вес.% гидрофильного агента, повышающего сыпучесть.

Изобретение относится к многослойной металлической подложке с покрытием, включающей металлическую подложку; первую отверждающуюся пленкообразующую композицию, нанесенную на указанную металлическую подложку; и вторую отверждающуюся пленкообразующую композицию, нанесенную поверх, по меньшей мере, части первой отверждающейся пленкообразующей композиции.

Изобретение относится к области химии, а именно к полимерной атмосферостойкой антиобледенительной композиции с повышенной гидрофобностью. Композиция содержит связующее, состоящее из кремнийорганических полимеров - разветвленного полидиметилфенилсилоксана (ПДМФС) и линейного полидиметилсилоксана (ПДМС), силикатный компонент наполнителя, оксидный компонент наполнителя, коллоидный диоксид кремния, растворитель толуол.

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к изготовлению армированных композиционных материалов с полимерной матрицей. Композиционный материал предназначен для использования в области электротехники, в автомобильной промышленности, на железнодорожном транспорте, в электроинструменте, в бытовой и мобильной технике для изготовления корпусных изделий, а также в медицине, ветеринарии и в других областях.

Изобретение относится к области технологии создания оксо-разлагаемых полимерных материалов, в частности к полимерной композиции на основе полиолеофинов и наполнителя, содержащего соли переходных металлов.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к производству резиновых смесей, используемых для изготовления нефтенабухающих уплотнительных элементов, применяемых в нефтегазодобывающей промышленности.

Изобретение относится к термопластичным эластомерным пленкам с повышенной прочностью, имеющим улучшенные прочность на растяжение и свойства эластичности. Термопластичная эластомерная пленка содержит термопластичный эластомер на основе полиолефина, стирольный блок-сополимер и средство, повышающее прочность.

Настоящее изобретение относится к способу получения полиэфиркетонов высокотемпературной поликонденсацией. Описан способ получения полиэфиркетонов в качестве суперконструкционных материалов высокотемпературной поликонденсацией на основе 0,3 моль 4,4'-дифторбензофенона и 0,3 моль гидрохинона в среде диметилсульфоксида ДМСО, в количестве 450 мл, отличающийся тем, что после растворения всех указанных компонентов температуру реакционной массы повышают, а затем вводится смесь из 0,1-0,3 моль K2CO3, 0,06-0,2 моль Na2CO3 и органоглины, в количестве 0,7-1,2 г.

Изобретение относится к нанокомпозитам на основе полиэтилена и слоистых силикатов. Нанокомпозит получен путем обработки предварительно дегидратированного монтмориллонита (ММТ) компонентами катализатора, состоящего из соединения переходного металла VCl4 и алюминийорганического соединения Al(i-Bu)3, с последующей полимеризацией этилена на нанесенном катализаторе.

Изобретение относится к способу получения армированной волокном полимерной композиции. Техническим результатом является равномерное распределение армирующих волокон в полимерной композиции при малой степени перемешивания.

Изобретение относится к применению композиционного материала в качестве суперконструкционного полимерного материала для аддитивных 3D-технологий методом послойного наплавления. Композиционный материал содержит следующие компоненты, мас.: 85-95 полифениленсульфона и 5-15 талька. Изобретение позволяет получить композиционный материал с повышенными ударной вязкостью и модулем упругости. 3 табл., 5 пр.

Наверх