Композиційний матеріал

Композиційний матеріал, який містить термопласт і наповнювач, який відрізняється тим, що як наповнювач він містить шаруватий силікат, модифікований полімерною четвертинною амонієвою сіллю (ПЧАС) загальної формули (2): R8 R8 R7 , (2) R3,R4,R5,R6, -(CH2)-CH3 j=0-25 R8 R7 R7, R8 H, -CH3, Cl, Br, I, R7 R8 R7 R7 R7 R7 R8 R8 R7 R7 R9 -O-CH3, NO2 R7 R8 R9 R9 CH2, S, SO2, COO R7 R8 R 8 R7 R7 R8 R 8 (CH2) m=2-25 (CH2) z=2-25 CH2 O CH2 CH2 O CH2 k k=1-115 R7 Y Cl, Br, I, ClO4, BF4, PF6, ZnBr k y=1-115 C2 n n=10-40 (13) R6 R2 R7 R8 CH2 77318 де R1 R7 R2 (11) R4 H2C R5 Y+ N CH2 UA R3 Y+ N CH2 R1 (19) (21) a200500182 (22) 10.01.2005 (24) 15.11.2006 (46) 15.11.2006, Бюл. № 11, 2006 р. (72) Бурмістр Михайло Васильович, Сухий Костянтин Михайлович, Томіло Віталій Ігорович, Суха Ірина Валеріївна, Овчаров Валерій Іванович, Овчаренко Віктор Григорович, Шилов Валерій Васильович, Гомза Юрій Петрович 3 O O C 77318 O CH2 -CH2 -O O C C ll=1-115 4 O O CH2 -CH2 -O C lb=1-115 при співвідношенні шаруватого силікату і ПЧАС, яке становить 2 співвідношенні компонентів, мас.%: термопласт 80,0-99,5 шаруватий силікат, модифікований ПЧАС 20,0-0,5. Винахід відноситься до композицій високомолекулярних сполук, а саме до полімерних композиційних матеріалів на основі термопластів, наповнених шаруватими силікатами, що призначені для виготовлення деталей технічного призначення, наприклад підшипники ковзання, ущільнення.Існує композиція, що використовується в машинобудуванні, на основі поліаміду, яка містить 100м.ч. синтетичної смоли з поліаміду, 120 м.ч. SiO2 з вмістом води 2-10%, 1-30м.ч. парафінового мастила і 1-20м.ч. голчатих або призматичних кристалів метасиліката Са [Заявка 63-360 Япония, МКИ C08L101/00, C08LК 3/36. Композиція / Накаума Коити, Цукино Икуро, Хонда Ясухиро, Камино Сѐдзи; Сумитомо Ногатакку к.к. №61 - 143796; Заявл. 19.06.86; Опубл. 5.01.88]. Також існує композиція з термопластів з довговолокнистими наповнювачами, яка має наступний склад: поліамід - 70-20%, арамідні, вуглецеві чи скляні волокна - 30-80%. [Заявка 4017081 ФРГ, В29 С 43/02. Получение изделий из термопластов с длинноволокнистым наполнителем. /Хеннинг Ю., Машковский Р. Опубл. 28.11.91]. Однак, недоліком цих композицій є низька спорідненість полімерної матриці і наповнювача, що призводить до зниження фізико-механічних показників, а саме ударної в'язкості і міцності на розрив. Найбільш близьким за технічною суттю і досягнутому результату щодо пропонованого винаходу є композиційний матеріал на основі поліаміду, що вміщує монтморилоніт, модифікований четвертинною амонієвою сіллю наступної хімічної будови (1) Μ - CH3;R - алкільний радикал.при наступному співвідношенні компонентів: поліамід - 96,9 93,6мас.%, монтморилоніт, модифікований ЧАС 3,1 - 6,4мас.%. [T.D. Fornes, P.J. Υοοn, Η. Keskkula, D.R. Paul. Nylon 6 nanocomposites: the effect of matrix molecular weight // Polymer. 2001. - №42. - P. 9929-9940 – прототип]. Введення в поліамід монтморилоніту, модифікованого четвертинною амонієвою сіллю формули (1) супроводжується зниженням ударної в'язкості на 10%, що є недоліком прототипу. Це можна пояснити низькою гідрофобністю поверхні наповнювача, і, як наслідок, низьким ступенем суміщення поліаміду і монтморилоніту.Задачею винаходу є удосконалення композиційного матеріалу на основі термопласту з покращенними фізико-механічними властивостями шляхом модифікації наповнювача полімерними четвертинними амонієвими солями (ПЧАС). При модифікації відбувається гідрофобізація поверхні шаруватого силікату. Крім того, спостерігається збільшення питомої поверхні часток мінералу, внаслідок чого він стає активним наповнювачем, який при відносно невеликому вмісті значно покращує фізико-механічні властивості полімерної композиції. Встановлена задача досягається тим, що відомий композиційний матеріал, який вміщує термопласт і наповнювач, згідно винаходу в якості наповнювача він містить шаруватий силікат (монтморилоніт, сапоніт, палигорскіт, каолін, бентоніт), модифікований ПЧАС, загальної хімічної формули (2): де де, HE - гідроксиетил; 200:1 відповідно при наступному 5 77318 при співвідношенні монтморилоніта до ПЧАС, яке дорівнює 2^200:1 відповідно, при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: термопласт 80,0-99,5 шаруваті силікати, модифіковані ПЧАС 20,0 - 0,5 Як полімерну матрицю використовують поліамід 6 марки 210/310 (за ТУ У 6-00204048.12698).Модифікацію шаруватих силікатів проводять в водних розчинах ПЧАС з розрахунку співвідношення солі до мінералу 1:2 200. Кількість модифікованого ПЧАС монтморилоніту, який вводять в композицію, складає 0,520%.Композиційний матеріал готують шляхом змішування шаруватого силікату, модифікованого ПЧАС, з поліамідом в шнеково-дисковому екструдері при температурі 190 - 220°С. Після цього матеріал гранулюють. Одержаний таким чином гранулят перероблюють методом лиття під 6 тискомпри температурі 190-250°С. Механічні властивості визначають: міцність при розтягу за ГОСТ 11262-80, ударну в’язкість за Шарпі за ГОСТ 4347-80. Приводимо приклад конкретного виконання пропонованого винахіду.Приклад 1Готують композиційний матеріал, який вміщує поліамід (90мас.%) і монтморилоніт (10 мас.%), модифікований ПЧАС, наступної хімічної будови (3): Склад композицій на основі поліаміду і монтморилоніту, модифікованого ПЧАС наведено в таблиці 1. Таблиця 1 Склад композицій на основі поліаміду і монтморилоніту, модифікованого ПЧАС Назва компоненту Термопласт Шаруваті силікати, модифіковані ПЧАС Вміст компонентів, % Прототип 96,8 93,6 99,0 Винахід 98,0 90,0 3,2 1,0 2,0 10,0 6,4 Фізико-механічні властивості композитів на основі поліаміда, модифікованим ПЧАС монтморилонітом наведені в таблиці 2. 7 77318 8 Таблиця 2 Фізико-механічні властивості композитів на основі поліаміда з модифікованим ПЧАС монтморилонітом Показник Підвищення міцності на розрив, % П k 100% Прототип Винахід 14,01 20,81 10,16 9,40 9,10 -10,28 -11,11 17,49 58,74 65,51 П Підвищення ударної в'язкості, РК РП РП 100% κ - міцність на розрив композиції, МПа; п - міцність на розрив поліаміду, МПа; Рк - ударна в'язкість комопозиції, кДж/м2; Рп - ударна в'язкість поліаміду, кДж/м2. Таким чином, спостерігається значне збільшення ударної в'язкості в порівнянні з прототипом (30%-60%), при цьому спостерігається невелике зниження міцності на розрив (5%10%).При дослідженні композицій з вмістом Комп’ютерна верстка М. Клюкін шаруватого силікату більше 20% відбувається значне зниження фізико-механічних властивостей. Тому використання композицій такого складу не є доцільним. Композиції, отримані згідно винаходу можна використовувати в промисловості для виготовлення деталей конструкційного призначення, наприклад підшипників, ущільнень, триб. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601