Композиционный материал

Изобретение относится к композиционным материалам, предназначенным для аддитивных технологий производства изделий. Композиционный материал включает следующие компоненты при их соотношении, масс. %: 40-65 термопластичного полимера, 10-20 пластификатора, 25-40 наполнителя. В качестве термопластичного полимера используют полифениленсульфон с характеристической вязкостью 0,45 дл/г. В качестве пластификатора используют олигомер полифениленсульфона на основе 4,4'-дигидроксидифенила и 4,4'-дихлордифенилсульфона с молекулярной массой 15000 г/моль и характеристической вязкостью 0,1 дл/г. В качестве наполнителя используют стекловолокно или углеволокно. Изобретение позволяет улучшить прочностные характеристики композиционного материала. 1 табл., 6 пр.

 

Изобретение относится к композиционным материалам предназначенных для аддитивных технологий производства изделий.

Проблема создания новых термопластичных полимерных композиционных материалов, обладающих комплексом ценных свойств, бесспорно, является актуальной в связи с активным внедрением полимерных материалов во многие сферы деятельности человека. С другой стороны, помимо классических методов переработки термопластов, таких как литье под давлением и экструзия, активно развиваются аддитивные технологии переработки.

Например, технология послойной укладки расплавленной полимерной нити. Развитие направления FDM 3D печати связывают не только с оптимизацией параметров печати: расположение детали, толщина монослоя, скорость печати и так далее, но и с решением ряда материаловедческих задач: создание материалов со специальными свойствами, снижение усадки, оптимизация реологии расплава и теплофизических свойств с учетом специфики послойного формирования объектов.

Из уровня техники известны разработки в области создания композиционных материалов, предназначенных для аддитивного производства изделий.

Так, известен патент на изобретение ЕР 3415559 от 19.12.2018 г. Композиционный материал включает в себя по меньшей мере один термопластичный полимер и дисперсный неорганический наполнитель. В качестве термопластичного полимера предполагается использование полиэфиркетона (PEK), полиэфирэфиркетона (PEEK), полифениленсульфида (PPS), полиамидимида (PAI), полисульфонона (PSU), полиэфирсульфона (PES), полифенилсульфон и их смеси. В качестве неорганического наполнителя предполагается использование диоксида титана, оксида цинка, оксидов железа, оксида алюминия и их смесей.

Патент на изобретение KR101944140 опубликованный 30.01.2019 г. «Нанотрубки и тонкоизмельченные углеродно-волокнистые полимерные композиции и способы их получения» описывают композиционный материал и способ его получения включающий в себя различные нанотрубки, углеродное волокно и один термопластичный полимерный материал.

Основным недостатком композиционного материала по изобретению является то, что не представлены основные области его использования.

Наиболее близким по технической сущности и предлагаемому эффекту является заявка на изобретение US №20180327552 от 15.11.2018 г «Способ изготовления полимерных композиционных материалов с нанонаполнителями для использования в аддитивном производстве для улучшения свойств материала». Композиционный материал включает в себя поэтапное взаимодействие полиэфиримида и поликарбоната, с углеродными нанотрубками с последующим введением волокнистых наполнителей, в частности углеволокно и/или стекловолокно. Как утверждают авторы изобретения получаемая из композиционного материала полимерная нить не обладает шероховатостью, присущей волокнонаполненным композитам. Однако не проиллюстрированы микроскопические снимки получаемой нити и не представлены основные характеристики созданного композиционного материала.

Задачей настоящего изобретения является разработка композиционного материала, предназначенного для создания полимерной нити, используемой в аддитивных технологиях, обладающего улучшенными прочностными характеристики в сравнении с аналогами. Так же известным фактом является то, что введение волокнистых наполнителей приводит к существенному повышению вязкости расплава полимера, в результате чего затрудняется его переработка. При переработке методом литья под давлением это приводит к недоливу образцов и их дефектности, а при переработке методом 3D-печати - к плохому сцеплению нитей в образце и, как следствие, к низким физико-механическим свойствам. Исходя из этого, пластификация волокнонаполненных композитов является очень важной задачей, в связи с чем были проведены исследования по подбору высокотемпературных пластификатор и их оптимальных концентраций.

Задача достигается путем экструзии термопластичного полимера, наполнителя и пластифицирующей добавки. В качестве термопластичного полимера предполагается использование полифениленсульфона (ПФСн) с характеристической вязкостью 0,45 дл/г, в качестве наполнителя целесообразно использование стекловолокна (СВ) или углеволокна (УВ), а в качестве пластифицирующей добавки (пластификатор) использовался олигомер полифениленсульфона на основе 4,4ʹ-дигидроксидифенила и 4,4ʹ-дихлордифенилсульфона (ОФСн) с молекулярной массой около 15000 г/моль и характеристической вязкостью 0,1 дл/г.

Количественное соотношение компонентов композиционного материала соответствует, масс. %:

Термопластичный полимер 40-65,
Пластификатор 10-20,
Наполнитель 25-40.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1-6 (предлагаемые).

В смеситель, нагретый до 45°С, при режимах оборота 1500 об/мин. загружают ПФСн, ОФСн и наполнитель на основе углеволокна или стекловолокна в количественных соотношениях, представленных в таблице. Полученная смесь перерабатывается в двухшнековом экструдере с зонами нагрева I, II, III, при температурных режимах 200°С, 300°С, 330°С соответственно и подвергается грануляции.

Количественные и качественные соотношения компонентов полимерной смеси в масс, ч представлены в таблице. Композиции готовят и испытывают аналогично примеру. Все испытания проводятся соответственно ГОСТ и по стандартам ISO.

Техническим результатом настоящего изобретения является разработка композиционного материала, предназначенного для аддитивных технологий, с улучшенными прочностными характеристиками.

Композиционный материал, предназначенный для аддитивных технологий производства изделий на основе термопластичного полимера полифениленсульфона с характеристической вязкостью 0,45 дл/г, наполнителя стекловолокна или углеволокна, отличающийся тем, что дополнительно содержит пластифицирующую добавку - олигомер полифениленсульфона на основе 4,4'-дигидроксидифенила и 4,4'-дихлордифенилсульфона (ОФСн) с молекулярной массой 15000 г/моль и характеристической вязкостью 0,1 дл/г, причем количественное соотношение компонентов композиционного материала соответствует, масс. %:

Термопластичный полимер 40-65
Пластификатор 10-20
Наполнитель 25-40



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения композиционного материала на основе полифениленсульфона, применяемого в качестве суперконструкционного полимерного материала для аддитивных 3D технологий.

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 армированной волокном композиции, предназначенной для изготовления вспененных изделий для автомобильной промышленности. Композиция содержит гетерофазный сополимер полипропилена (НЕСО), полимер пропилена, стекловолокно и полярный модифицированный полипропилен в качестве усилителя адгезии.
Изобретение относится к способам получения стеклонаполненных композиционных материалов на основе полифениленсульфида, которые могут быть использованы для изготовления деталей конструкционного, электротехнического и общего назначений изделий электротехнической, автомобильной, авиационной, специальной, машиностроительной, бытовой и других видов техники.
Изобретение относится к полиамидным композициям для получения формованных изделий. Композиция включает полиамид, сополимер олефина и малеинового ангидрида, представляющего собой чередующийся сополимер с молярным соотношением олефина к малеиновому ангидриду 1:1 и модификатор ударной вязкости, выбранный из группы, включающей эластомер привитого малеинового ангидрида и терполимер привитого малеинового ангидрида.

Изобретение относится к применению композиции модифицированного усиленного полиалкилентерефталата и формованному изделию из нее. Композиция содержит i) полиалкилентерефталат, ii) сополимер полиалкиленизофталата и полиалкилентерефталата и iii) усиливающее полиалкилентерефталат волокно.

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам на основе полифениленсульфида, которые могут быть использованы для изготовления деталей конструкционного, электротехнического и общего назначений изделий электротехнической, автомобильной, авиационной, специальной, машиностроительной, бытовой и других видов техники.

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам на основе полифениленсульфида, которые могут быть использованы для изготовления деталей конструкционного, электротехнического и общего назначений изделий электротехнической, автомобильной, авиационной, специальной, машиностроительной, бытовой и других видов техники.

Настоящее изобретение относится к водным клеящим композициям для нанесения на стекловолокна, а также стекловолоконные пряди и полимерные смолы, армированные стекловолокнами.

Изобретение относится к области композиционных материалов. Технический результат изобретения заключается в повышении межслоевой адгезии, влагостойкости.

Изобретение относится к продукту из стекловолокна, который может быть использован для тепло- и звукоизоляции крыш и стен в жилых и коммерческих строениях. Продукт из стекловолокна содержит связующую композицию, где связующая композиция до отверждения содержит фенолформальдегидную смолу и один или несколько модификаторов, выбранных из группы, включающей сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одно вещество из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты или аддукт стирола, по меньшей мере одного вещества из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты и по меньшей мере одного вещества из акриловой кислоты и акрилата, или любую их комбинацию.

Изобретение относится к элементам силовых конструкций, работающих под нагрузкой, и может быть использовано в качестве балок строительных сооружений, перекрытий при строительстве ангаров, траверс опор линий электропередач и т.п.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении углепластиков с улучшенными прочностными свойствами. Сначала проводят плазмохимическую обработку наполнителя из углеродных волокон.

Изобретение относится к композиционным материалам, предназначенным для аддитивных технологий производства изделий. Композиционный материал включает следующие компоненты при их соотношении, масс. : 40-65 термопластичного полимера, 10-20 пластификатора, 25-40 наполнителя. В качестве термопластичного полимера используют полифениленсульфон с характеристической вязкостью 0,45 длг. В качестве пластификатора используют олигомер полифениленсульфона на основе 4,4-дигидроксидифенила и 4,4-дихлордифенилсульфона с молекулярной массой 15000 гмоль и характеристической вязкостью 0,1 длг. В качестве наполнителя используют стекловолокно или углеволокно. Изобретение позволяет улучшить прочностные характеристики композиционного материала. 1 табл., 6 пр.

Наверх