Композиційний матеріал

Композиційний матеріал, який містить термопласт і наповнювач, який відрізняється тим, що як наповнювач він містить шаруватий силікат, мо дифікований четвертинною амонієвою (ЧАС) загальної хімічної формули (2): R2 X+ N R1 R3 сіллю 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 100 м.ч. синтетичної смоли з поліаміду, 1-20 м.ч. SiOz з вмістом води 2-10%, 1-30 м.ч. парафінового мастила і 1-20 м.ч. голчатих або призматичних кристалів метасиліката Са [Заявка 63-360 Япония, МКИ C08L 101/00, C08L К 3/36. Композиція / Накаума Коити, Цукино Икуро, Хонда Ясухиро, Камино Седзи; 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): HE R N + M HE HE - гідроксиетил; М-СН3; R - алкільний радикал. (1), (19) UA (11) 77823 (13) ,(2) де R1, R2, R3 = H, СН3, CH2 - СН3, R4 = (CH2)n - СН3, n = 2¸25, X = Cl, Br, I, ClO 4, BF4, PF6 , ZnBr, OH, при співвідношенні шаруватого силікату і ЧАС, яке дорівнює 2¸200:1 відповідно, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: термопласт 80,0-99,5 шарува тий силікат, модифікований ЧАС 20,0-0,5. C2 R4 3 77823 4 при наступному співвідношенні компонентів: термопласт 80,0-99,5 поліамід - 96,9 - 93,6 мас.%, монтморилоніт, мошарува ті силікати, дифікований ЧАС - 3,1 - 6,4 мас.%. (T.D. Fomes, модифіковані ЧАС 20,0 - 0,5 P.J. Yoon, H. Keskkula, D.R. Paul. Nylon 6 nanoЯк полімерну матрицю використовують composites: the effect of matrix molecular weight // поліамід 6 марки 210/310 (за ТУ У 6-00204048.126Polymer. 2001. - №42. - P. 9929-9940) (Прототип). 98). Введення в поліамід монтморилоніту, моМодифікацію шарувати х силікатів проводять в дифікованого четвертинною амонієвою сіллю водних розчинах ЧАС з розрахунку співвідношення формули (1) супроводжується зниженням ударної солі до мінералу 1:2-200. Кількість модифікованого в'язкості на 10%, що є недоліком прототипу. Це ЧАС монтморилоніту, який вводять в композицію, можна пояснити низькою гідрофобністю поверхні складає 0,5-20%. наповнювача, і, як наслідок, низьким ступенем Композиційний матеріал готують шляхом суміщення поліаміду і монтморилоніту. змішування шаруватого силікату, модифікованого Задачею винаходу є удосконалення компоЧАС, з поліамідом в шнеково-дисковому екструзиційного матеріалу на основі термопласту з подері при температурі 190 - 220 °С. Після цього макращеннями фізико-механічними властивостями теріал гранулюють. Одержаний таким чином грашляхом модифікації наповнювача полімерними нулят перероблюють методом лиття під тиском четвертинними амонієвими солями (ЧАС). При при температурі 190 -250 °С . модифікації відбувається гідрофобізація поверхні Ме ханічні властивості визначають: міцність шарува того силікату. Крім того, спостерігається при розтягу за ГОСТ 11262-80, ударну в’язкість за збільшення питомої поверхні часток мінералу, Шарпі за ГОСТ 4347-80. внаслідок чого він стає активним наповнювачем, Приводимо приклад конкретного виконання який при відносно невеликому вмісті значно попропонованого винахіду. кращує фізико-механічні властивості полімерної Приклад 1 композиції. Готують композиційний матеріал, який вміщує Встановлена задача досягається тим, що поліамід (90 мас.%) і монтморилоніт (10 мас.%), відомий композиційний матеріал, який вміщує модифікований ЧАС, наступної хімічної будови: термопласт і наповнювач, згідно винаходу в якості R2 наповнювача він містить шаруватий силікат (монX+ тморилоніт, сапоніт, палигорскіт, каолін, бентоніт), N (2), R1 R3 модифікований ЧАС, загальної хімічної формули (2): R4 R2 де X+ R1,R2,R3 = H (2), R1 N R3 R4 = (СН2)4 – СН3 Х = Сl R4 R1, R2, R3 = H, СН3, CH2 – СН3 R4 = (CH2)n – СН3 n = 2¸25 X = Cl, Br, I, ClO 4, BF4, PF6 , ZnBr, OH при співвідношенні монтморилоніта до ЧАС, яке дорівнює 2¸200:1 відповідно, при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: R1, R2, R3 = H, СН3, CH2 – СН3 R4 = (CH2)n – СН3 n = 2¸25 X = Cl, Br, I, ClO 4, BF4, PF6 , ZnBr, OH Склад композицій на основі поліаміду і монтморилоніту, модифікованого ЧАС наведено в таблиці 1. Таблиця 1 Склад композицій на основі поліаміду і монтморилоніту, модифікованого ЧАС Вміст Прототип Назва компоненту Поліамід монтморилоніт, модифікований ЧАС 96,8 93,6 3,2 6,4 компонентів, % Винахід 99,5 90,0 0,5 10,0 80,0 20,0 Фізико-механічні властивості композитів на основі поліаміда, модифікованим ЧАС монтморилонітом наведені в таблиці 2. 5 77823 6 Таблиця 2 Фізико-механічні властивості композитів на основі поліаміда з модифікованим ЧАС монтморилонітом Показник Підвищення міцності на s - sП розрив, % K ·100% sП Підвищення ударної P - PÏ в'язкості, % K ·100% PÏ Прототип Винахід 14,01 20,81 10,08 9,35 8,20 -10,28 -11,11 16,35 55,78 62,15 Приклад 2 Готують композиційний матеріал, який вміщує поліамід (90мас.%) і сапоніт (10 мас.%), модифікований ЧАС (при співвідношенні шаруватого силікату до ЧАС 100:1), наступної хімічної будови: R2 X+ (2), R1 N R3 s K - міцність на розрив композиції, МПа; s Ï - міцність на розрив поліаміду, МПа; PK - ударна в'язкість комопозиції, кДж/м 2; PП - ударна в'язкість поліаміду, кДж/м 2. 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 шаруватого силікату більше 20% відбувається значне зниження фізико-механічних властивостей. Тому використання композицій такого складу не є доцільним. Композиції, отримані згідно винахіду можна використовува ти в промисловості для виготовлення деталей конструкційного призначення, наприклад підшипників, ущільнень, триб. R4 де R1,R2,R3 = H R4 = (СН2)4 – СН3 Х = Сl Склад композицій на основі поліаміду і сапоніту, модифікованого ЧАС наведено в таблиці 1. Таблиця 1 Склад композицій на основі поліаміду і монтморилоніту, модифікованого ЧАС Вміст компонентів, % Назва компоненту Прототип Поліамід монтморилоніт, модифікований ЧАС 96,8 93,6 99,5 Винахід 90,0 80,0 3,2 6,4 0,5 10,0 20,0 Фізико-механічні властивості композитів на основі поліаміда, модифікованим ЧАС монтморилонітом наведені в таблиці 2. Таблиця 2 Фізико-механічні властивості композитів на основі поліаміда з модифікованим ЧАС монтморилонітом Показник Підвищення міцності на розрив, % sK - sÏ ·100% sÏ Підвищення ударної в'язкості, % PK - PÏ ·100% PÏ Прототип Винахід 14,01 20,81 9,90 9,10 8,50 -10,28 -11,11 16,43 57,12 64,39 7 77823 8 s K - міцність на розрив композиції, МПа; s Ï - міцність на розрив поліаміду, МПа; PK - ударна в'язкість комопозиції, кДж/м 2; PП - ударна в'язкість поліаміду, кДж/м 2. 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 досліженні композицій з вмістом шаруватого силікату більше 20% відбувається значне зниження фізико-механічних властивостей. Тому використання композицій такого складу не є доцільним. Композиції, отримані згідно винаходу можна використовува ти в промисловості для виготовлення деталей конструкційного призначення, наприклад підшипників, ущільнень, триб. Приклад 3. Готують композиційний матеріал, який вмішує поліамід (90 мас.%) і пали-горскіт (10 мас.%), мо дифікований ЧАС (при співвідношенні шаруватого силікату до ЧАС 200:1), наступної хімічної будови: R2 X+ N (2), R1 R3 R4 де R1,R2,R3 = H R4 = (СН2)4 – СН3 Х = Сl Склад композицій на основі поліаміду і палигорскіту, модифікованого ЧАС наведено в таб лиці 1. Таблиця 1 Склад композицій на основі поліаміду і монтморилоніту, модифікованого ЧАС Вміст компонентів, % Назва компоненту Прототип Поліамід монтморилоніт, модифікований ЧАС 96,8 93,6 99,5 Винахід 90,0 80,0 3,2 6,4 0,5 10,0 20,0 Фізико-механічні властивості композитів на основі поліаміда, модифікованим ЧАС палигорскітом наведені в таблиці 2. Таблиця 2 Фізико-механічні властивості композитів на основі поліаміда з модифікованим ЧАС монтморилонітом Показник Підвищення міцності на s - sП розрив, % K ·100% sП Підвищення ударної P - PÏ в'язкості, % K ·100% PÏ Прототип Винахід 14,01 20,81 10,00 9,30 8,90 -10,28 -11,11 15,25 56,47 63,22 s K - міцність на розрив композиції, МПа; s Ï - міцність на розрив поліаміду, МПа; PK - ударна в'язкість комопозиції, кДж/м 2; PП - ударна в'язкість поліаміду, кДж/м 2. 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 шаруватого силікату більше 20% відбувається значне зниження фізико-механічних властивостей. Тому використання композицій такого складу не є доцільним 9 77823 10 Композиції, отримані згідно винаходу можна видеталей конструкційного призначення, наприклад користовувати в промисловості для виготовлення підшипників, ущільнень, триб. Комп’ютерна в ерстка М. Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601