Полиэфиримидный композиционный материал

Авторы патента:

Курданова Жанна Иналовна (RU)

Слонов Азамат Ладинович (RU)

Жанситов Азамат Асланович (RU)

Хаширова Светлана Юрьевна (RU)

Хаширов Азамат Аскерович (RU)

Мусов Исмел Вячеславович (RU)

C08L79/08 - полиимиды; полиэфироимиды; полиамидоимиды; полиамидокислоты или аналогичные предшественники полиимидов

C08K7/14 - стекло

C08K7/04 - неорганические

C08G73/16 - полиэфироимиды

B29C64/10 - Формование или соединение пластиков; формование веществ в пластическом состоянии вообще; последующая обработка формованных изделий, например ремонт (металлорежущие станки B23; шлифование, полирование B24; резка B26D, B26F, изготовление заготовок B29B 11/00)

Владельцы патента RU 2712173:

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

Изобретение относится к композиционным материалам, предназначенным для аддитивных технологий производства изделий. Предложен полиэфиримидный композиционный материал, состоящий из, масс. %: полиэфиримида как термопластичного полимера (50-60), стекловолокна или углеволокна в качестве наполнителя (30) и пластифицирующей добавки (пластификатор) - олигомера полифениленсульфона на основе 4,4'-дигидроксидифенила и 4,4'-дихлордифенилсульфона с молекулярной массой около 15000 г/моль и характеристической вязкостью 0,1 дл/г (10-20). Технический результат - предложенный композиционный материал имеет улучшенные пластичность и текучесть расплава, что позволяет улучшить сцепление полимерных нитей в образце при его использовании в аддитивных технологиях. 1 табл., 8 пр.

Изобретение относится к композиционным материалам предназначенных для аддитивных технологий.

В настоящее время аддитивные технологии активно используют в различных отраслях промышленности. Аддитивные технологии являются перспективным направлением развития промышленного производства изделий из полимерных материалов. С каждым годом увеличивается количество компаний, которые внедряют аддитивные технологии в производство.

В результате изучения технического уровня композиционных материалов, предназначенных для аддитивных технологий было установлено, что подавляющее большинство включают в себя волокнистые наполнители. Известно, 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 является целесообразным проведение исследований по подбору высокотемпературных пластификаторов и их оптимальных концентраций.

Из уровня техники известен патент на изобретение US №4049613, опубликованный 20.09.1977, описывающий способ получения полиэфиримидных композитов. Полиэфиримидный углеродно-волокнистый композит включает в себя полиэфиримид в количестве от 15 до 60 масс. % и от 40 до 85 масс. % углеродного волокна. Композиционный материал по рассматриваемому изобретению, как утверждают авторы патента, создается путем предварительной обработки углеродных волокон парами азотной кислоты в течении 3 суток. Затем в полученные волокна вводится полиэфиримид, полученная смесь подвергается механическому смешению, тем самым получая композиционный материал.

Основным недостатком предложенного композиционного материала является технологическая сложность его получения.

Заявка на изобретение «Способ изготовления полимерных композиционных материалов с нанонаполнителями для использования в аддитивном производстве и для улучшения свойств материала» US №20160297935, опубликованная 13.10.2016, описывает предварительное получение маточной смеси на основе нанонаполнителя, с последующим введением маточной смеси в волокнистый наполнитель и в полиэфиримидную полимерную смолу.

Наиболее близким изобретением по технической сущности и предполагаемому эффекту выступает заявка на изобретение US №20180327552 от 15.11.2018 «Способ изготовления полимерных композиционных материалов с нанонаполнителями для использования в аддитивном производстве для улучшения свойств материала». Способ получения композиционного материала по изобретению заключается в предварительном создании маточной смеси с последующей модификацией его волокнонаполненными материалами.

Как утверждают авторы изобретения благодаря представленному способу создаваемая полимерная нить не обладает шероховатостью, однако не проиллюстрированы снимки получаемой нити и не представлены основные характеристики создаваемого композиционного материала.

Задачей настоящего изобретения является разработка композиционного материала, предназначенного для создания полимерной нити, используемой в аддитивных технологиях, обладающего улучшенной текучестью расплава (ПТР), а также увеличение пластичности материала с целью улучшения сцепления полимерных нитей в образце.

Задача достигается путем экструзии термопластичного полимера, наполнителя и пластифицирующей добавки. В качестве термопластичного полимера предполагается использование полиэфиримида (ПЭИ), в качестве наполнителя целесообразно использование стекловолокна (СВ) или углеволокна (УВ), а в качестве пластифицирующей добавки (пластификатор) использовать олигомер полифениленсульфона на основе 4,4'-дигидроксидифенила и 4,4'-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	50-60,
Пластификатор	10-20,
Наполнитель	30.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1-6 (предлагаемые).

В смеситель, нагретый до 45°С загружают ПЭИ, ОФСн и наполнителя на основе углеволокна или стекловолокна в количественных соотношениях, предусмотренных рецептурой, отраженной в таблице и подвергают смешению в смесителе со скоростью 1500 об/мин. Полученная смесь перерабатывается в зонах двухшнекового экструдера I, II, III, при температурных режимах 200°С, 300°С, 330°С соответственно с последующей ее грануляцией.

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

Техническим результатом настоящего изобретения является разработка композиционного материала, предназначенного для аддитивных технологий, с улучшенными пластичностью и текучестью расплава.

Полиэфиримидный композиционный материал, предназначенный для аддитивных технологий производства изделий на основе полиэфиримида, 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 около 15000 г/моль и характеристической вязкостью 0,1 дл/г, причем количественное соотношение компонентов композиционного материала соответствует, масс. %:

Термопластичный полимер	50-60
Пластификатор	10-20
Наполнитель	30

Изобретение относится к способу получения полиакрилимидных пенопластов, используемых в формованных изделиях, в частности в ракетостроении, кораблестроении, автомобилестроении, а также в медицинской технике.

Способ получения полиэфиримидного композиционного материала // 2707599

Изобретение относится к способу получения полиэфиримидного композиционного материала, предназначенного для получения изделий методом 3D-печати. Способ основан на предварительном получении двухкомпонентной полимерной матрицы с последующим введением наполнителя.

Композиция фталонитрильного связующего для полимерных композиционных материалов, способ ее получения, способ получения полимерного композиционного материала и материал, полученный этим способом // 2695606

Изобретение относится к композиции связующего, предназначенной для изготовления полимерного композиционного материала (ПКМ) или препрегов для ПКМ, к вариантам способа получения композиции связующего, к способу отверждения композиции связующего, к полимерному композиционному материалу и способу его получения.

Аппретированное углеродное волокно и способ его получения // 2694030

Изобретение относится к области полимерных композиционных материалов (ПКМ), а именно к аппретированию углеродных волокон, предназначенных для получения материалов, которые могут быть использованы в химической, нефтяной и металлургической промышленности, авиатехнике для создания изделий и элементов конструкций, подвергающихся воздействию повышенных температур.

Полимер с улучшенными характеристиками и способ его получения // 2692367

Изобретение относится к способу обработки полиимида, используемого для таких продуктов как волокна, пленки, листы, блоки и другие конфигурации. Обработку осуществляют посредством временного увеличения подвижности цепей полиимида в течение цикла отверждения полиимида после инициирования отверждения полиимида и до завершения цикла отверждения.

Теплостойкое термореактивное связующее для полимерной оснастки из полимерных композиционных материалов // 2686036

Изобретение относится к теплостойкому связующему для полимерной оснастки из полимерных композиционных материалов, которое может быть использовано в изделиях авиакосмической техники.

Способ получения полиимидного композиционного материала, наполненного наноструктурированным карбидом кремния с модифицированной поверхностью // 2673292

Изобретение относится к области получения композиционных материалов с применением нанотехнологии. Описан способ получения полиимидного композиционного материала, наполненного наноструктурированным карбидом кремния с модифицированной поверхностью, осуществляемый реакцией конденсации диангидридов ароматических поликарбоновых кислот и 4,4'-оксидианилина в токе инертного газа в среде полярного органического растворителя (выбранном из группы: N-метилпирролидон, NN-диметилацетамид) в присутствии модифицированного наноструктурированного карбида кремния, полученного из немодифицированного наноструктурированного карбида кремния, предварительно окисленного на воздухе при температуре от 700 до 1200°С в течение 5-20 минут и охлажденного до комнатной температуры в вакууме или токе инертного газа, суспендированного в сухом органическом растворителе (выбранном из группы: N-метилпирролидон, NN-диметилацетамид) под воздействием ультразвука с частотой 20 кГц в течение 20-40 минут, который в виде суспензии, содержащей 20-40 мас.% карбида кремния от веса получаемого композита при 80-100°С, перемешивается с 3-аминопропилтриэтоксисиланом, вводимым в количестве, соответствующем весовому соотношению силана к карбиду кремния, равному 1:(5-10), в течение 40-60 минут, после чего суспендированный модифицированный карбид кремния отфильтровывают и перемешивается с 4,4'-оксидианилином в сухом органическом растворителе (выбранном из группы: N-метилпирролидон, NN-диметилацетамид) под воздействием ультразвука с частотой 20 кГц в токе инертного газа в течение 20-40 минут, охлаждается до 5-10°С, к образовавшейся реакционной массе порционно при перемешивании добавляется эквимолярное по отношению к 4,4'-оксидианилину количество диангидрида ароматической поликарбоновой кислоты, и образовавшаяся реакционная масса подвергается воздействию ультразвука с частотой 20 кГц в течение 15-25 минут, затем перемешивается при 20-25°С в течение 5-9 часов, затем образовавшееся полимерное соединение помещается в термостойкую емкость и сушится при ступенчатом нагреве по следующей схеме: от 50 до 65°С в течение 2-3 часов, от 90 до 115°С в течение 3-4 часов, от 150 до 250°С в течение 2-3 часов, от 280 до 300°С в течение 0,5-1 часов, с последующим вакуумным охлаждением или охлаждением в токе инертного газа.

Полиимидное связующее для термостойких композиционных материалов // 2671719

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, конкретно к полиимидным связующим для термостойких композиционных материалов и связующему на ее основе.

Высокоселективные полиимидные мембраны с повышенной пропускающей способностью, причем указанные мембраны включают блок-сополиимиды // 2663831

Изобретение относится к блок-сополиимиду, к вариантам способа его получения, к асимметричной цельной мембране или асимметричной цельной плоской мембране, к модулям на основе такой мембраны, а также к способу разделения газов и устройству для разделения газов.

Способ получения полиимидного композитного материала, армированного наноструктурированным карбидом бора (варианты) // 2656045

Изобретение касается технологии получения нанокомпозитов на основе наноструктурированного карбида бора с полиимидной матрицей. Предложен способ получения полиимидного композитного материала, армированного наноструктурированным карбидом бора, осуществляемый реакцией конденсации диангидридов ароматических поликарбоновых кислот и ароматических диаминов в присутствии наноструктурированного карбида бора, который в виде суспензии в сухом органическом растворителе, содержащей 2-60 мас.% карбида бора от веса получаемого композита, перемешивается под воздействием ультразвука в токе инертного газа с органическим диамином, охлаждается до 10-25°С, после чего к образовавшейся реакционной массе порционно при перемешивании добавляется диангидрид ароматической поликарбоновой кислоты, вводимый в эквимолярном количестве по отношению к органическому диамину, и бензойная кислота, вводимая в количестве, соответствующем молярному соотношению бензойной кислоты по отношению к диангидриду ароматической поликарбоновой кислоты, равному 1:(0,1-2), после чего образовавшаяся реакционная масса подвергается воздействию ультразвука при 30-40°С в течение 10-30 мин, затем перемешивается при 60-85°С в течение 3-8 ч и затем при 170-200°С в течение 12-22 ч с одновременной отгонкой образующейся воды, после чего полученная дисперсия выливается в этиловый спирт или раствор этилового спирта в воде, фильтруется и сушится при нагреве от 70 до 90°С в течение 3-8 ч в вакууме с последующим вакуумным охлаждением или охлаждением в токе инертного газа.

Полиамидные композиции, содержащие смесь полиамида 6,6 и по меньшей мере одного длинноцепочечного полиамида, а также стеарата al, их применение и изделия, полученные из них // 2706654

Изобретение относится к полиамидной композиции, пригодной для получения изделий, обладающих повышенной химической стойкостью. Полиамидная композиция содержит: (а) по меньшей мере одну полиамидную смесь, образованную (i) по меньшей мере одним полиамидом 6,6, количество концевых аминогрупп (AEG) которого больше количества концевых карбоксильных групп (CEG), и (ii) по меньшей мере одним длинноцепочечным полиамидом, представляющим собой полиамид 6,10, (b) по меньшей мере один армирующий наполнитель, (с) по меньшей мере один термостабилизатор, (d) стеарат алюминия и необязательно (е) по меньшей мере одну добавку.

Композиционный материал // 2704482

Изобретение относится к композиционным материалам, предназначенным для аддитивных технологий производства изделий. Композиционный материал включает следующие компоненты при их соотношении, масс.

Армированная волокнами композиция полипропилена с большим удлинением при разрыве // 2684109

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.

Способ получения стеклонаполненной композиции на основе полифениленсульфида // 2673850

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.

Полиамидная композиция с модифицированной ударной вязкостью // 2667547

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.

Композиция усиленного полиалкилентерефталата, ее получение и применение // 2665390

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.

Полимерная композиция // 2660874

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.

Стеклонаполненная композиция на основе полифениленсульфида // 2635136

Стекловолоконные пряди и содержащие их армированные изделия // 2600369

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

Способ увеличения физико-механических параметров стеклопластика // 2592578

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

Композиционный материал // 2704482