Композиционный материал

Авторы патента:

C08L77/10 - полиамиды, получаемых из аминокислот с ароматически связанными аминогруппами и карбоксильными группами или из полиаминов и поликарбоновых кислот

C08L69/00 - Композиции поликарбонатов; композиции производных поликарбонатов

C08K7/04 - неорганические

C08K3/34 - кремнийсодержащие соединения

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 2773376:

Общество с ограниченной ответственностью "СМАРТ-ПРИНТИНГ" (RU)

Изобретение относится к области создания композиционного материала, используемого в 3D-печати методом послойного наплавления (FDM), то есть создание трехмерных объектов за счет нанесения последовательных слоев материала, повторяющих контуры цифровой модели. Задачей настоящего изобретения является создание композиционного материала, предназначенного для 3D-печати, упрощенным технологическим процессом получения и обладающего рядом ценных физико-механических свойств. Композиционный материал, используемый в 3D-печати методом послойного наплавления (FDM) на основе полимерной матрицы и углеродного волокна, в котором используют в качестве термопластичного полимера предпочтительно термопластичного полиамида-6 или поликарбоната, а в качестве наполнителя модифицированного галлуазита, который получают путем модификации галлуазита 3-(триметоксисилил)пропилметакрилатом в количестве 20 масс. % от массы галлуазита. Техническим результатом настоящего изобретения является разработка композиционного материала, предназначенного для использования в аддитивных технологиях с улучшенными характеристиками. 1 табл.

На рынке материалов для аддитивного производства существует множество полимеров различного класса. Наиболее распространены полимерные материалы общетехнического назначения, а именно акрилонитрилбутадиенстирол и полилактид. Такие полимеры как поликарбонат и полиамид-6 используются значительно реже из-за более высокой температуры и сложности переработки во время печати. Но, зачастую свойства этих инженерных термопластов не подходят к некоторым случаям применения, при чем использование тугоплавких пластиков с более высокими свойствами не всегда возможно. Современные требования к создаваемым изделиям, заставляют исследователей искать решения, в области создания композиционных материалов, 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.

Известны некоторые разработки в области создания полимерных материалов, предназначенных для 3D-печати. Однако, большинство из них основаны на использовании в качестве полимерной матрицы полиэфиры. Так 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.

Авторы заявки на изобретение ВОИС №2004098853 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.

Наиболее близким по сущности и предлагаемому эффекту является композиционный материал по изобретению КНР №105506764.

Композиционный материал по изобретению получают пропитанный поликарбонатный волокнистый материал, характеризующийся тем, что наружный слой поликарбонатного волокнистого материала обработан расплавленным клеем, который равномерно обволакивает материал. Композиционный материал имеет следующий состав: 100 частей поликарбоната, 5-10 частей усиливающего агента, 5-8 частей клея-расплава, 3-5 частей порошка алюминия, 1-3 части порошка углерода, 1-5 частей смазки и 0,1-1 части антиоксиданта. Недостатком композиционного материала является сложность исполнения технологического процесса получения материала и использование дорогостоящих компонентов, что приводит к удорожанию конечного продукта.

Задачей настоящего изобретения является создание композиционного материала, предназначенного для 3D - печати, упрошенным технологическим процессом получения и обладающего рядом ценных физико-механических свойств.

Задача достигается путем экструзии полимерной матрицы на основе термопластичного полимера и наполнителя, причем количественное соотношение компонентов соответствует, масс.%:

Полимерная матрица	70-98,5
Наполнитель	0,5-25
Углеродное волокно	1-5

В качестве термопластичного полимера предпочтительно использование полиамида-6 или поликарбоната. В качестве наполнителя целесообразно использование модифицированного галлуазита (МГ). Для лучшего совмещения с полимерной матрицей галлуазит модифицировали 3- (триметоксисилил)пропилметакрилатом в количестве 20 масс.% от массы галлуазита. Модификацию проводили в ультразвуковой ванне в течение 30 мин. Затем полученную суспензию модифицированного галлуазита промывали в химически чистом этаноле путем центрифугирования и полученный модифицированный галлуазит сушили в сушильной печи при 80 °С в течение 12 ч.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Примеры 1-6 (предлагаемые)

В смеситель, нагретый до 45°С, при скорости вращения 1500 об/мин загружают полиамид-6 (ПА) или поликарбонат (ПК), наполнитель и углеродное волокно (УВ), в количественных соотношениях, представленных в таблице. Полученная смесь перерабатывается на двухшнековом экструдере с шестью зонами нагрева, прчем температуры в зонах нагрева экструдера при использовании полиамида-6 соответствуют - 200°С, 220°С, 230°С, 235°С, 240°С, 245°С; температуры при использовании поликарбоната соответствуют - 240°С, 250°С, 260°С, 265°С, 270°С, 275°С.

Испытуемые образцы в виде брусков и лопаток были получены из полимерной нити, диаметром 1,75 по ГОСТ 12423-66 на 3D-принтере Roboze One 400+. При печати образцов были выставлены следующие настройки принтера: высота слоя: 0,2 мм, ширина укладки нити: 0,45 мм, вид укладки - продольная, скорость укладки - 1800 мм/мин, температура печатит 280°С. Физико-механические 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.

Техническим результатом настоящего изобретения является разработка композиционного материала, предназначенного для использования в аддитивных технологиях с улучшенными характеристиками.

Композиционный материал, используемый в 3D-печати методом послойного наплавления (FDM) на основе полимерной матрицы и углеродного волокна, отличающийся тем, что в качестве наполнителя включает в себя органомодифицированный галлуазит, при следующем соотношении, масс. %:

Полимерная матрица	70-98,5
Наполнитель	0,5-25
Углеродное волокно	1-5

причем в качестве термопластичного полимера предпочтительно использование термопластичного полиамида-6 или поликарбоната, а в качестве наполнителя модифицированный галлуазит, который получают путем модификации галлуазита 3-(триметоксисилил)пропилметакрилатом в количестве 20 масс. % от массы галлуазита.

Изобретение относится к высокопрочным синтетическим полимерным материалам. Описано полиариленовое волокно, содержащее 0,1-15%, при расчете на массу волокна, ароматического соединения или комбинации из ароматических соединений, где каждое ароматическое соединение содержит ароматическое ядро и по меньшей мере один из заместителей А или В, где А описывается формулой 1 А= ,а В описывается формулой 2 В= ,где R1 и R2 независимо друг от друга выбирают из алкандиила, содержащего от 2 до 10 атомов углерода; где R3 и R4 независимо друг от друга выбирают из -Н, алкила, содержащего от 1 до 10 атомов углерода, гомоциклоалкила, содержащего от 3 до 10 атомов углерода, или гетероциклоалкила, содержащего от 1 до 10 атомов углерода; где R5 выбирают из -Н, алкила, содержащего от 1 до 10 атомов углерода, гомоциклоалкила, содержащего от 3 до 10 атомов углерода, гетероциклоалкила, содержащего от 1 до 10 атомов углерода, и карбонила (-С(=О)-), который образует структуру фталимидо-кольца, сконденсированную с ароматическим ядром.

Термопластичный сложный полиэфир с улучшенными барьерными и ударными свойствами // 2668438

Изобретение относится к материалу из термопластичного сложного полиэфира, пригодному для упаковки. Композиция на основе сложного полиэфира получена смешиванием: (a) 90-97 вес.

Нейтрализованная сополимерная крошка и способы ее получения // 2597365

Изобретение относится к сополимерной крошке, к способу получения нейтрализованной сополимерной крошки, к способу формирования арамидной пряжи и к пряже. Способ получения нейтрализованной сополимерной крошки заключается в том, что вначале получают сополимерную крошку сополимеризацией пара-фенилендиамина, 5(6)-амино-2-(п-аминофенил)бензимидазола и терефталоилдихлорида.

Композиция полиамидной смолы и формованный продукт // 2545341

Изобретение относится к композиции полиамидной смолы, предназначенной для получения формованного продукта. Композиция полиамидной смолы содержит: (А) полиамид, содержащий звено дикарбоновой кислоты и диаминовое звено, включающее не менее чем 30 мол.% м-ксилилендиаминового звена, (В) соединение на основе ароматического вторичного амина и (С) соединение на сераорганической основе, где смешиваемое количество соединения на сераорганической основе (С) составляет от 0,2 до 5 мас.ч.

Полиамидные пленки для гибких печатных плат // 2538870

Изобретение относится к полимерным пленкам, предназначенным для использования в области электротехники, в частности, в качестве носителя гибких печатных плат. Описана подвергнутая двухосному растяжению полимерная пленка, полученная из полиамидной композиции, содержащей по меньшей мере 80 мас.% в расчете на совокупную массу полимерной композиции полукристаллического полуароматического полиамида, имеющего температуру плавления (Tm), равную по меньшей мере 300°С.

Способ получения формовочной массы или формованного изделия с повышенной жесткостью расплава // 2535221

Изобретение относится к получению формовочной массы или формованного изделия. Формовочную массу готовят на основе смеси полиамида и маточной смеси, содержащей сложный эфир угольной кислоты, особенно с фенолами или спиртами, и полиэфирамид.

Прозрачные пленки // 2528728

Группа изобретений относится к оптически прозрачному полимерному продукту, такому как пленка или трехмерный экструдат, полученным из полимерной композиции, а также к способу их получения и применения. Оптически прозрачный полимерный продукт, такой как пленка или трехмерный экструдат, получают из полимерной композиции, содержащей полукристаллический полиамид (А), где полукристаллический полиамид (А) имеет температуру плавления (Тm-А), равную, по меньшей мере, 270°С, и присутствует в количестве, равном, соответственно, по меньшей мере, 60 мас.% в том случае, если полукристаллический полиамид (А) состоит из полуароматического полукристаллического полиамида или из смеси полуароматического полукристаллического полиамида и алифатического полукристаллического полиамида, или, по меньшей мере, 75 мас.% в том случае, если полукристаллический полиамид (А) состоит из алифатического полукристаллического полиамида, где мас.% приведены в расчете на общую массу полимерной композиции.

Арамидные частицы, содержащие пероксидный инициатор радикало-цепной полимеризации // 2476467

Изобретение относится к арамидной частице, содержащей пероксидный инициатор радикало-цепной полимеризации, при этом частица содержит 3-40 мас.% пероксидного инициатора радикало-цепной полимеризации в расчете на массу арамидной частицы. .

Состав для изготовления регулирующего устройства автомобиля // 2476466

Изобретение относится к применению состава для изготовления минимум одной детали регулирующего устройства автомобиля. .

Пена из полимеров // 2461589

Изобретение относится к способу производства пены из полимеров. .

Применение 4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценов для обеспечения безопасности // 2759568

Изобретение относится к применению одного или нескольких соединений из семейства 4-бора-3a,4a-диаза-s-индацена для получения компонента безопасности для продукта, в частности документа, где указанный компонент безопасности включает полимер, а указанное соединение (соединения) введено в указанный полимер, а также к способу обеспечения безопасности продукта, в частности документа.