Композиционный материал на основе полифениленсульфона и способ его получения

Изобретение относится к способу получения композиционного материала на основе полифениленсульфона, применяемого в качестве суперконструкционного полимерного материала для аддитивных 3D технологий. Способ получения композиционного материала заключается в том, что предварительно сухую смесь 75-85 мас.% полифениленсульфона и 10 мас.% наполнителя экструдируют и гранулируют. Далее гранулят наполненного полифениленсульфона смешивают с гранулами поликарбоната, используемого в качестве пластификатора. Затем осуществляют экструзию полученной смеси. Поликарбонат берут в количестве 5-15 мас.%. В качестве наполнителя используют тальк. Изобретение позволяет повысить ударную вязкость и модуль упругости композиционного материала. 1 ил., 4 табл.

 

Изобретение относится к композиционным материалам на основе полифениленсульфонов и способу его получения, применяемых в качестве суперконструкционных полимерных материалов для аддитивных 3D технологий.

Аддитивные технологии охватывают все новые сферы деятельности человека. Совершенствование и расширение ассортимента композиционных материалов, предназначенных для аддитивных технологий, способствуют более глубокому их проникновению во все сферы деятельности человека. С каждым годом повышаются требования по характеристикам материалов, предназначенных для 3D технологий, то есть композиционные материалы должны обладать высокой стойкостью к растрескиванию в растворителях, легко перерабатываться и максимально сохранять прочностные характеристики материала. В связи с этим, создание композиционного материала, обладающего рядом улучшенных свойств, способного быть использованным практически во всех областях промышленности и техники в настоящее время является достаточно актуальной задачей.

Известен материал по изобретению РФ №1788958 относящийся к полимерным композициям на основе полисульфона, используемым в качестве конструкционных материалов в машиностроении, электротехнике, электронике, авиационной промышленности, бытовой технике. Полимерная композиция включает следующие компоненты, при следующем соотношении масс. ч.: ароматический полисульфон на основе 4,4-дихлордифениясульфона и дифенилолпропана 85,0-90,0; разветвленный поликарбонат с показателем текучести расплава 50-60 г/10 мин (при 280°С, 2,16 кг) 5,0-10,0; полиалкилентерефталат 5,0-10,0; борная кислота 0,2-0,3 и/или окисленный полиэтилен 0,3-0,5 и технологические добавки (тетрастеарат пентаэритрита, стекловолокно, органические фосфиты) 0,1-30,0. Полимерная композиция обладает следующими характеристиками: показатель текучести расплава (300°С, 2,16 кг) 5,8-23,8 г/10 мин.; прочность при разрыве (снижение разрушающего напряжения) после контакта с растворителем 2-16%; усилие съема изделия с формы 4,5-8,0 кг/см2. Основным недостатком композиционного материала по изобретению являются низкие физико-механические характеристики.

Так же известна заявка на изобретение Японии №2000290506. «Полисульфоновая композиция и способ ее получения». 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 мкм. 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.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является патентный документ US 2004/0222561. Авторы

заявки на изобретение описывают композиционный материал и метод для трехмерного моделирования. Композиционный материал включает в себя 70-99 масс. % полифениленсульфона и 1-25 масс. % поликарбоната. В качестве основного недостатка композиционного материала по изобретению можно отметить снижение модуля упругости при введении поликарбоната, что ограничивает материал в различных сферах применения. Композиционный материал по настоящему изобретению получают путем одновременной загрузки всех компонентов в виде порошков в смеситель для получения сухой смеси, которая в дальнейшем подвергается экструзии.

Техническим результатом изобретения является создание композиционного материала на основе полифениленсульфонов и варьируемого количества наполнителя и пластификатора, придающих материалу повышенную ударную вязкость и модуль упругости, а также способ его получения, благодаря которому достигаются хорошие упруго-прочностные и пластические свойства.

Указанный технический результат достигается путем введения в полифениленсульфон наполнителя на основе талька и пластификатора на основе поликарбоната (ПК), при следующем соотношении компонентов, масс. ч:

Полифениленсульфон 85-75,
Тальк 10,
Поликарбонат 5-15.

Получение композиционного материала заключается в предварительном получении сухой смеси полифениленсульфона и талька с последующей ее экструзией и гранулированием. Полученные гранулы наполненного полифениленсульфона смешивают с гранулами поликарбоната и совместно экструдируют.

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, в качестве пластификатора ПК фирмы Carbotex PC K-20MRA28 (Япония).

Данное изобретение иллюстрируются следующим примером.

В процессе получения композиционного материала 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.

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 (описан в патентном документе US 2004/0222561) и способу получения композиционного материала по настоящему изобретению. Получение материалов по обоим способам было сделано авторами настоящей заявки.

Вышеприведенный пример, носящий иллюстративный характер, демонстрирует возможность получения заявляемым способом

композиционного материала, обладающего повышенными ударной вязкостью и модулем упругости. Из таблицы видно, что упомянутые механические характеристики при изготовлении по заявляемому способу повысились в среднем более, чем на 5%, а предел прочности (σразр) более, чем на 20%.

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. В таблицах 3 и 4 модули упругости обозначаются Е, а σ - пределы прочности.

Испытания на ударную вязкость (в таблице 3 обозначена как Ар) выполнены по методу Изода согласно ГОСТ 19109-84 на образцах с размерами 80×10×4 мм3 для образцов без надреза (в таблице обозначено б/н) и с надрезом (в таблице - с/н). Испытания выполнены на приборе Gotech Testing Machine, модель GT-7045-MD, производство Тайвань.

Так же композиционный материал по настоящему изобретению использовался для печати образцов методом FDM с использованием 3D-принтера фирмы Stratasys (США) Fortus 400 mc при температуре 416°С. Образцы печатались в Х-направлении, с углом ориентации нитей 0° (продольная ориентация) представленная на фиг. 1.

В таблице 4 представлены физико-механические характеристики напечатанных с использованием 3D-принтера образцов композиционного материала.

Способ получения композиционного материала на основе полифениленсульфона, наполнителя талька и пластификатора поликарбоната при соотношении мас.%:

Полифениленсульфон 85-75,
Тальк 10,
Поликарбонат 5-15,

отличающийся тем, что предварительно сухая смесь на основе полифениленсульфона и наполнителя экструдируется и гранулируется, а затем полученный гранулят наполненного полифениленсульфона подвергается смешению с пластификатором с последующей его экструзией.



 

Похожие патенты:

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

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 самоочищающемуся композитному материалу, предназначенному для производства формованных деталей интерьера кухни и ванной комнаты. Самоочищающийся композитный материал по изобретению содержит от 50 до 85% масс.

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

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.

Изобретение относится к новым пленкам для нанесения на материалы в качестве защитной пленки от атмосферных воздействий. При этом наружный слой представляет собой слой, содержащий фторполимер, средний слой представляет собой слой из PMMA, содержащий по меньшей мере один поглотитель УФ-излучения и/или УФ-стабилизатор, а внутренний слой представляет собой слой из PMMA, содержащий по меньшей мере один усилитель адгезии, который улучшает адгезию на подложке.

Изобретение относится к способу получения композиционного материала на основе полифениленсульфона, применяемого в качестве суперконструкционного полимерного материала для аддитивных 3D технологий. Способ получения композиционного материала заключается в том, что предварительно сухую смесь 75-85 мас. полифениленсульфона и 10 мас. наполнителя экструдируют и гранулируют. Далее гранулят наполненного полифениленсульфона смешивают с гранулами поликарбоната, используемого в качестве пластификатора. Затем осуществляют экструзию полученной смеси. Поликарбонат берут в количестве 5-15 мас.. В качестве наполнителя используют тальк. Изобретение позволяет повысить ударную вязкость и модуль упругости композиционного материала. 1 ил., 4 табл.

Наверх