Композиционный материал



Композиционный материал
Композиционный материал
Композиционный материал
Композиционный материал
Композиционный материал

Владельцы патента RU 2686916:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) (RU)

Изобретение относится к области создания композиционного материала предназначенных в качестве суперконструкционных материалов, используемых в 3D-печати методом послойного наплавления (FDM), то есть создание трехмерных объектов за счет нанесения последовательных слоев материала, повторяющих контуры цифровой модели. Описан композиционный материал по настоящему изобретению, который получают путем экструзиооного смешения полифениленсульфона (ПФСн) с температурой стеклования 200,5°С, с высокомолекулярным ПФСн с температурой стеклования 214°С совместно с наполнителем на основе молотых углеродных волокон. Технический результат состоит в том, что полученный композиционный материал, предназначенный для 3D печати, обладает улучшенными механическими характеристиками. 1 н.п. ф-лы, 5 табл.

 

Изобретение относится к области создания композиционного материала предназначенных в качестве суперконструкционных материалов, используемых в 3D-печати методом Fused deposition modeling (FDM), то есть создание трехмерных объектов за счет нанесения последовательных слоев материала, повторяющих контуры цифровой модели.

Наука и инноватика регулярно предлагают новые материалы для 3D-печати. Базовой наукой, поставляющей производителям 3D-принтеров большую часть сырья для прототипирования по-прежнему остается композиционные материалы на основе полифениленов. На данный момент, очень сложно представить себе более практичный и дешевый «расходник» для создания прототипов, чем производные высокомолекулярной химической технологии. Однако, современные требования к создаваемым изделиям, заставляют исследователей искать решения, в области создания композиционного материала обладающих улучшенными характеристиками.

Свойства напечатанных образцов находятся в прямой зависимости от степени сплавления нитей. Для достижения хорошего качества печати и достаточной плотности напечатанных образцов, обеспечивающих высокие физико-механические свойства, встает задача по оптимизации реологических свойств материала. Особенно это актуально для волокнонаполненных композиционных материалов, так как волокнистые наполнители значительно повышают вязкость расплава, что приводит к недостаточному сцеплению нитей при 3D-печати и, соответственно, к низким физико-механическим свойствам. Исходя из этого, существующие промышленные марки волокнонаполненных полимерных материалов перерабатываются только традиционными методами (литьем, экструзией, прессованием) и непригодны для 3D-печати.

Из уровня техники известен патент на изобретение US 6495615 от 16.02.2001 г., относящийся к композиционным материалом с улучшенной ударной вязкостью, содержащей: а) термопластичную полиэфирсульфоновую смолу и б) стекловолокно, обработанное полиолефиновым воском. Стеклянная смесь полиэфирсульфоновой смолы обладает высоким модулем и улучшенной ударной вязкостью. Основным недостатком указанной композиции является использование стекловолокна, дополнительно обработанное воском, которое влечет за собой пределенную сложность технологического процесса получения композита.

Заявка на изобретение ЕР 20060118409 от 03.08.2006 г. раскрывает полимер в состав которого входят полиарилэфиркетон (выбранный из полиэфирэфиркетонов, полиэфиркетекетонов и сополимеров полиэфиртеркетон-полиэфиркетонкетона), полифенилсульфона, армирующего волокна, а так же цинк содержащее волокно. В качестве полифениленсульфонов используется полимер таких торговых марок, как REDEL R-5100 NT и REDEL R-5000 NT.

Недостатком способа получения по настоящему изобретению является использование дорогостоящего полиариленэфиркетона, который повышает стоимость конечного продукта. Так же в качестве недостатка можно указать большое количество наполнителя, до 75 масс. %., ведь как известно очень трудно получить высокое содержание наполнителя в композите, так как требуется большое количество полимера для смачивания суммарной поверхности частиц этого наполнителя.

Наиболее близким по сущности и предлагаемому эффекту является композиционный материал по заявке на изобретение WO 2014202673 от 24.12.2014 г. описывающий Композицию, включающую в себя от 1 до 90 мас. % по меньшей мере одного полиэфиримидного полимера, от 5 до 94 мас. % по меньшей мере одного полифенилсульфонового полимера и от 5 до 75 мас. %. по меньшей мере одного волокнистого армирующего наполнителя (стекловолокно или углеродное волокно). В качестве полимерсульфонового полимера автор изобретения предполагает использование РАДЭЛ RG-5010 и РАДЭЛ RG-5030 с температурой стеклования 220°С, от производителя Solvay Specialty Polymers USA.

Задачей настоящего изобретения является создание композиционного материала предназначенных для 3D печати с улучшенными механическими характеристиками.

Задача решается путем получения композиционного материала на основе полифениленсульфона (ПФСн) с температурой стеклования 200,5°С, с высокомолекулярным ПФСн с температурой стеклования 214°С совместно с наполнителем на основе молотых углеродных волокон. Композиционный материал по изобретению состоит из матричного полимера со специально подобранными реологическими свойствами, который представляет собой смесь полимеров с определенными значениями молекулярной массы. При наполнении данной смеси углеродными волокнами, композиционный материал сохраняет высокую текучесть расплава, что обеспечивает высококачественную печать. Модуль упругости образцов напечатанных из армированных материалов превосходит соответствующее свойство образцов из ненаполненного полимера примерно на 250%.

Получение композиционных материалов производилось методом экструзионного смешения в расплаве на двухшнековом микроэкструдере Twin Tech Screw 10 mm (Великобритания). Режимы экструдирования представлены в табл. 1.

Перед экструзией компоненты сушились в вакуумном шкафу при температуре 150°С, в течении 10 часов, затем смешивались на высокоскоростном смесителе при 700 об/мин., в течение 3 мин.

Технологический режим получения нити для 3D печати из данного состава приведен в таблице 1.

В качестве матрицы в композиционном материале использовалась смесь полифениленсульфона (ПФСн) с температурой стеклования 200,5°С, приведенной вязкостью 0,3 дл/г (ПТР при 350°С при нагрузке 5 кг - 95 г/10 мин) и молекулярной массой 28000 г/моль, с высокомолекулярным ПФСн с температурой стеклования 214°С, приведенной вязкостью 0,43 дл/г (ПТР при 350°С при нагрузке 5 кг - 40 г/10 мин) и молекулярной массой 44000 г/моль. В качестве наполнителя использовались молотые углеродные волокна с длиной волокон 0,2 мм в количестве 3-20 масс. %.

ПФСн с температурой стеклования 200,5°С и ПФСн с температурой стеклования 214°С в композиционном материале используются в соотношении 1:1 соответственно.

Композиционный материал получали методом экструзии, с одновременным получение нити с диаметром 1,75 мм для печати. Печать проводилась при различных значениях угла ориентации нитей и воздушного зазора. Основные механические свойства напечатанных образцов приведены в табл. 2-5.

Технический результат - получение композиционного материала с улучшенными механическими характеристиками для 3D-печати методом FDM, предназначенных в качестве суперконструкционных материалов

Композиционный материал для 3D-печати методом послойного наплавления (FDM), предназначенный в качестве суперконструкционных материалов на основе полифениленсульфона с температурой стеклования 200,5°С и наполнителем на основе молотых углеродных волокон, отличающийся тем, что также в качестве компонента смеси используется высокомолекулярный полифениленсульфон с температурой стеклования 214°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устойчивым к топливам серосодержащим полимерным композициям и может быть использовано в композициях покрытий и герметиках и применяться в авиакосмической промышленности.

Изобретение относится к преполимерам, к композициям, содержащим преполимеры, к способам получения преполимеров и к применению преполимеров в герметиках в аэрокосмической отрасли.

Изобретение касается способа отверждения смеси основной массы и отвердителя, основанной на серосодержащих полимерах, в соответствии с которым отверждение «по требованию» происходит настолько быстро, что время формирования поверхности уплотнительной массы без отлипа после начавшегося отверждения составляет от 0,05 до 5 минут.

Изобретение относится к композиционным материалам на основе полиэтилентерефталата, предназначенным для изготовления однослойных емкостей в виде бутылок. Композиционный материал получают путем модификации полиэтилентерефталата модифицирующим композитом, имеющим в своем составе полигидроксиэфир и органоглину.

Изобретение относится к композиционным материалам на основе полиэтилентерефталата, предназначенным для изготовления однослойных емкостей в виде бутылок. Полимерная полиэтилентерефталатная композиция включает полиэтилентерефталат и модифицирующий композит, который в свою очередь имеет в своем составе СЭВИЛЕН и органоглину.
Изобретение относится к композиционным материалам, поглощающим инфракрасное излучение в ближней инфракрасной области, и может быть использовано, например, в оптических фильтрах и специальных панелях сложной формы.
Изобретение относится к области химии, в частности к мастикам для проведения наружных работ по герметизации и ремонту стыков бетонных, железобетонных сборных строительных конструкций, деформационных швов бетонных полов, щелей и трещин в промышленном и жилищном строительстве.

Изобретение относится к применению композиционного материала в качестве суперконструкционного полимерного материала для аддитивных 3D-технологий методом послойного наплавления (FDM).

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 способу сборки компонентов транспортного средства. Способ сборки компонентов транспортного средства включает в себя этапы, на которых: совмещают первое и второе отверстия первого и второго компонентов транспортного средства соответственно, причем по меньшей мере один из первого и второго компонентов транспортного средства содержит полимерный материал; проводят соединительный компонент через первое и второе отверстия, при этом соединительный компонент содержит опорный стержень, полностью заключенный в формуемое тело, а также содержит по меньшей мере один стопорный элемент, выступающий радиально в формуемое тело, и располагают опорный стержень по меньшей мере в одном из первого и второго отверстий; деформируют формуемое тело для зацепления с первым и вторым компонентами транспортного средства, причем этап деформации формуемого тела включает в себя этап, на котором механически деформируют формуемое тело посредством пуансонного элемента.
В машиностроении распространена тенденция придания собственным машинам специфического дизайна фирмы с целью создания у клиента ассоциации с производителем. Индивидуальный дизайн идеальным образом должен отражаться в каждом отдельном компоненте машины.

Изобретение относится к устройству для послойного изготовления объемных изделий и может быть использовано при изготовлении объемных изделий из двух или более разнородных порошковых компонентов.

Изобретение относится к послойному изготовлению изделий из нескольких порошков. Способ включает изготовление в камере построения каждого слоя фазами, каждая из которых включает послойную подачу порошка из бункера с дозирующим устройством на технологически заданные участки рабочей поверхности регулируемой платформы построения, которые идентичны участкам на поперечных разрезах предварительно сформированной посредством заданной программы трехмерной компьютерной модели изделия, разравнивание, сплавление порошка и удаление не сплавленного порошка вакуумной системой в соответствующий порошку контейнер.

Изобретение относится к способам печати трехмерного объекта с использованием совместно реагирующих компонентов. Способ включает экструзию первого компонента, содержащего первую функциональную группу.

Группа изобретений относится к способу нанесения защитного покрытия из полимерного материала на трубопровод и к устройству для нанесения защитного покрытия из полимерного материала на трубопровод.

Изобретение относится к способу для производства детали, в частности необработанной детали, изготовленной из керамического материала. Способ для производства детали, в частности необработанной детали, изготовленной из керамического материала, технологией аддитивного производства, в соответствии с которым слои фотополимерной пасты последовательно отверждаются в соответствии с шаблоном, заданным для каждого слоя, первый слой формируется на рабочей поверхности рабочей платформы, каждый слой перед отверждением в соответствии с заданным шаблоном распределяется выравниванием с помощью одной выравнивающей лопатки или параллельных выравнивающих лопаток, опредедённого количества пасты, подаваемой на упомянутую рабочую платформу, которая опускается после формирования каждого слоя.

Настоящее изобретение относится к одностадийному способу получения ароматических полиэфиров реакцией нуклеофильного замещения, включающему взаимодействие 0,056-0,063 моль 4,4'-дихлордифенилсульфона, 90 мл диметилсульфоксида, 0,0024 моль катализатора оксида алюминия, 0,087 моль щелочного агента карбоната калия, отличающемуся тем, что дополнительно включает введение 0,034-0,052 моль 4,4' - дигидроксидифенила, 0,017-0,034 моль фенолфталеина, 0,007-0,014 моль 4,4'-дифтордифенилкетона, 0,0024 моль сульфата натрия, 30 мл азеотропообразователя толуола, 0,0052 моль тетрабутиламмонийбромида.

Изобретение относится к области создания композиционного материала предназначенных в качестве суперконструкционных материалов, используемых в 3D-печати методом послойного наплавления, то есть создание трехмерных объектов за счет нанесения последовательных слоев материала, повторяющих контуры цифровой модели. Описан композиционный материал по настоящему изобретению, который получают путем экструзиооного смешения полифениленсульфона с температурой стеклования 200,5°С, с высокомолекулярным ПФСн с температурой стеклования 214°С совместно с наполнителем на основе молотых углеродных волокон. Технический результат состоит в том, что полученный композиционный материал, предназначенный для 3D печати, обладает улучшенными механическими характеристиками. 1 н.п. ф-лы, 5 табл.

Наверх