×
10.03.2013
216.012.2df6

ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к композиционным полимерным материалам на основе бутадиен-акрилонитрильного эластомера с высокой технологичностью переработки, который может найти применение при получении вулканизатов с повышенной прочностью при растяжении, сопротивлением раздиру, хорошими динамическими показателями и сопротивлением тепловому старению. Осуществляют модификацию полимерной композиции на основе бутадиен-акрилонитрильного эластомера (СКН-26) и поливинилхлорида (ПВХ) наночастицами оксида алюминия. Полимерная композиция на основе бутадиен-акрилонитрильного эластомера (СКН-26) и поливинилхлорида (ПВХ) содержит серу, каптакс, тиурам, стеарин и оксид алюминия. Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационных параметров: прочности, динамических механических характеристик. 1 табл., 7 ил.
Основные результаты: Полимерная композиция на основе бутадиен-акрилонитрильного эластомера, содержащая серу, каптакс и оксид алюминия, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит поливинилхлорид, тиурам и стеарин при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: причем модификацию полимерной композиции проводят наночастицами оксида алюминия со средним размером частиц 30-50 нм, концентрация которых вычисляется по следующей формуле:с=0,1е,где с - содержание оксида алюминия в смеси, мас.ч., n=0, 1, 2, 3, 4, е=2,7.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к композиционным полимерным материалам на основе бутадиен-акрилонитрильного эластомера с высокой технологичностью переработки, который может найти применение при получении вулканизатов с повышенной прочностью при растяжении, сопротивлением раздиру, хорошими динамическими показателями и сопротивлением тепловому старению.

Известна резиновая смесь по патенту №2096429 на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающая серу, каптакс, оксид цинка и технический углерод, содержащая в качестве модификатора 2-стирилбензимидазол при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: бутадиен-нитрильный каучук СКН-26 - 100; сера 1,4-1,6; каптакс 0,7-0;9; оксид цинка 4,6-5,2; технический углерод 40-70; 2-стирилбензимидазол 0,2-2,7.

Известна резиновая смесь по патенту №2096430, включающая бутадиен-нитрильный каучук, серу, каптакс, оксид цинка и технический углерод, дополнительно содержит в качестве модификатора производное бензимидазола при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: бутадиен-нитрильный каучук 100; сера 1,4-1,6; каптакс 0,7-0,9; оксид цинка 4,6-5,2; технический углерод 40-70; производное бензимидазола 0,85-4,25.

Известна резиновая смесь по патенту №2086581 на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающая мас.ч.: бутадиен-нитрильный каучук 100, сера 1,4-1,6 каптакс 0,7-0,9, оксид цинка 4,6-5,2, технический углерод 40-70, 2,2-бис(винил)бензимидазол 0,58-2,88, для получения вулканизатов с повышенной прочностью при растяжении, сопротивлением раздиру, хорошими динамическими показателями и сопротивлением тепловому старению.

Недостатками указанных смесей является недостаточная прочность и низкие модули упругости, а также применение дорогостоящего наполнителя.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является резиновая смесь по патенту №2086582 на основе бутадиен-нитрильного каучука, которая содержит, мас.ч.: бутадиен-нитрильный каучук 100, сера 1,4-1,6, каптакс 0,7-0,9, оксид цинка 4,6-5,2, технический углерод 40-70, бензимидазольное производное абиетиновой кислоты 1,8-5,4.

Недостатками указанной смеси является недостаточная прочность и низкие модули упругости, а также применение дорогостоящего наполнителя.

Задача изобретения заключается в повышении эксплуатационных параметров: прочности, динамических механических характеристик, долговечности, путем модификации смесей на основе эластомеров наночастицами оксида алюминия.

Поставленная задача решается модификацией полимерной композиции на основе бутадиен-акрилонитрильного эластомера (СКН-26) и поливинилхлорида (ПВХ) наночастицами оксида алюминия от 0,1-5,37 мас.ч. Полимерная композиция на основе бутадиен-акрилонитрильного эластомера (СКН-26) и поливинилхлорида (ПВХ) содержит серу, каптакс, тиурам, стеарин и оксид алюминия при следующем соотношении компонентов в мас.ч.: СКН-26 - 80; ПВХ - 20; Сера - 1,8; Каптакс - 1; Тиурам - 0,2; Стеарин - 0,2; Оксид алюминия - 0,1-5,37.

В основу полимерной композиции входят широко используемые в промышленности полимеры: бутадиен-акрилонитрильный эластомер (СКН-26) и поливинилхлорид (ПВХ). Наполнителем служат наночастицы оксида алюминия с удельной адсорбционной поверхностью 100 м2/г, средним размером частиц 30-50 нм.

Для определения концентрации наночастиц оксида алюминия нами выведена формула:

с=0,1еn,

где с - содержание оксида алюминия в смеси, мас.ч., n=0, 1, 2, 3, 4, е=2,7.

Таким образом, содержание оксида алюминия в смеси СКН-26+ПВХ составляет: в 1 композиции - 0,1 мас.ч.; во второй - 0,271 мас.ч.; в третьей - 0,73 мас.ч.; в четвертой - 1,99 мас.ч.; в пятой - 5,37 мас.ч. Такой экспоненциальный подход позволяет более точно контролировать область малых добавок, в отличие от линейного распределения концентрации наполнителя.

Смешение полимеров с наполнителями осуществляется на лабораторных вальцах в расплаве полимеров при 393±5 К, время смешения 10 мин. Объекты исследования готовятся прессованием под вулканизационном прессом при 423°±5 К и выдержке с давлением 100 атм в течение 10 мин.

Распределение частиц оксида алюминия изучается с помощью оптического микроскопа LATIMET в проходящем свете на тонких выпрессовках с толщиной 6-8 мкм. Степень увеличения устанавливается масштабированием по снимкам микрометрической линейки, полученных при тех же условиях, что и снимки смесей полимеров. Состояние поверхности объектов исследования было изучено сканирующим зондовым микроскопом Nanoeducator NT-MDT.

Прочность и деформация при растяжении, модуль упругости, определяется при 293° К на разрывной машине РМ-122 при скорости растяжения 100 мм/мин. Диэлектрические характеристики изучались резонансным методом, суть которого заключается в измерении добротности измерительного контура и емкости включенного в этот контур конденсатора с исследуемым образцом при резонансе с параллельным контуром, содержащим конденсатор известной емкости. Измерения велись при частоте 50 кГц. Погрешность измерения диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь составили 5% и 3% соответственно. Поверхностное натяжение измерялось методом «большой капли».

Обнаружено, что добавки до 2 мас.ч. оксида алюминия в смесь СКН-26+ПВХ существенно изменяют их эксплуатационные характеристики. Так, например, при введении 0,271 мас.ч. оксида алюминия в композит СКН-26+ПВХ наблюдается увеличение показателя относительной диэлектрической проницаемости почти в 2 раза по сравнению с исходной смесью.

Исследование прочностных характеристик композиции СКН-26+ПВХ показало, что добавление наноразмерного наполнителя оксида алюминия до 0,1 мас.ч. наблюдается повышение эластичности (по значению деформации при заданном напряжении). Различия в коэффициентах термического расширения полимера и наполнителя приводят к тому, что в результате охлаждения системы после смешения на границе раздела возникают перенапряжения или даже образуются вакуоли. При нагружении наполненных образцов наблюдается дополнительное растяжение в месте разрыва и ориентация, приводящая к упрочнению.

Таким образом, усиливающее действие наполнителей в полимерных композициях определяется рядом факторов, из которых основными являются размеры (дисперсность) и форма частиц, характер их поверхности, а также их способность смачивать каучук.

Необходимо отметить также, что наблюдается оптимум, при котором эффект от модификации наиболее заметен, дальнейшее наполнение приводит к ухудшению характеристик материала. Данный эффект связан с процессами агрегации частиц в смеси во время отверждения.

Особенности поверхности и морфология наполненных наночастицами смесей полимеров отражаются на их макроскопических характеристиках.

Таблица
Зависимость модуля Юнга композиции СКН-26+ПВХ (80 мас.ч.+20 мас.ч.) от концентрации оксида алюминия
СКН-26+ПВХ
80 мас.ч.+20 мас.ч.+
+оксид алюминия 0 0,1 0,271 0,73 1,99 5,37
(мас.ч.)
Eоксид алюминия, н/м2 105·106 405·106 324,5·106 327,5·106 475,5·106 428,6·106

Из таблицы видно, что добавление оксида алюминия в массу эластомера СКН-26+ПВХ существенно повышает значение модуля упругости. Модификация данной смеси небольшим количеством наноразмерных частиц оксида алюминия (0,1 мас.ч.) в 4 раза повышает значение модуля упругости, соответственно, небольшие добавки оксида алюминия существенно меняют значения модуля упругости.

На фиг.1 даны микрофотографии структуры смеси СКН-26 с ПВХ при соотношении компонентов 80 мас.ч.+20 мас.ч. с содержанием оксида алюминия: а) 0 мас.ч.; б) 0,1 мас.ч.; в) 0,271 мас.ч.; г) 0,73 мас.ч.; д) 1,99 мас.ч.; е) 5,37 мас.ч. при увеличении в 500 раз.

Исследование состояния поверхности смеси СКН-26 с ПВХ при соотношении компонентов 80 мас.ч.+20 мас.ч., модифицированной наночастицами оксида алюминия показало, что малое изменение концентрации частиц оксида алюминия существенно влияет на состояние поверхности смеси.

На фиг.2 представлены данные АСМ для поверхности смеси полимеров СКН-26 с ПВХ при соотношении компонентов:

а) 80 мас.ч.+20 мас.ч.+0 мас.ч. оксида алюминия, часть данной поверхности размером 30×30 мкм: видны частицы размерами 2,2х2 мкм и высотой 0,4-0,8 мкм.

б) 80 мас.ч.+20 мас.ч.+0, мас.ч. оксида алюминия, часть данной поверхности размером 30×30 мкм: видны частицы размерами от 9,6 до 21,3 мкм и высотой от 2 до 3.9 мкм.

в) 80 мас.ч.+20 мас.ч. +0,271 мас.ч. оксида алюминия, часть данной поверхности размером 30×30 мкм: видны частицы размерами от 10,3 до 18,9 мкм и высотой от 3,7 до 4,2 мкм.

г) 80 мас.ч.+20 мас.ч. +0,73 мас.ч. оксида алюминия, часть данной поверхности размером 30×30 мкм: виден пик размерами от 5,8 до 10,27 мкм, высотой 3,1 мкм.

д) 80 мас.ч.+20 мас.ч.+1,99 мас.ч. оксида алюминия по массе, часть данной поверхности размером 30×30 мкм: видны множество маленьких пиков, высотой от 2 до 2,3 мкм и диаметром от 2,6 до 5,8 мкм.

е) 80 мас.ч.+20 мас.ч.+5,37 мас.ч. оксида алюминия по массе, часть данной поверхности размером 30×30 мкм: видны множество пиков высотой от 3.3 до 4 мкм и диаметром от 7.5 до 19,8 мкм.

На фиг.3 изображена зависимость разрывного напряжения σр от концентрации оксида алюминия С для СКН-26 (100 мас.ч.).

На фиг.4 - зависимость σр СКН-26 (80 мас.ч.)+ПВХ (20 мас.ч.) от концентрации наноразмерных частиц оксида алюминия.

Сравнение зависимости σр от концентрации наночастиц оксида алюминия, в приведенных на фиг.3 и 4, свидетельствует о том, что модификация эластомера жесткоцепным полимером с наночастицами оксида алюминия существенно повышает не только значения модуля упругости, но и значения разрывного напряжения при растяжении.

На фиг.5 изображена зависимость поверхностного натяжения (σ) СКН-26 от концентрации оксида алюминия.

На фиг.6 - зависимость поверхностного натяжения СКН-26(80)+ПВХ(20) от концентрации оксида алюминия: Ряд 1 - твердое тело - жидкость; Ряд 2 - твердое тело - газ.

На фиг.7 - зависимости тангенса угла диэлектрических потерь смеси полимеров СКН-26(80 мас.ч.)+ПВХ(20 мас.ч.) от концентрации наноразмерных частиц оксида алюминия.

На концентрационных зависимостях прочности (фиг.4), поверхностного натяжения (фиг.5) и диэлектрических параметров (фиг.6, 7) наблюдаются экстремумы в области концентрации наночастиц 0,7-1 мас.ч.

Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационных параметров до 30% и более при введении нанодобавок оксида алюминия в исходные полимерные композиционные материалы.

Композиты на основе СКН и ПВХ находят широкое применение в производстве кабельной продукции, в обувной промышленности. При этом важными физическими параметрами, характеризующими эти изделия, являются такие величины, как прочность, работа адгезии, диэлектрическая проницаемость, модуль упругости, механические и диэлектрические потери.

Литература

1. Кулезнев В.Н. Смеси полимеров. М.: Химия, 1980. 304 с.

2. Догадкин Б.А., Лукомская А.И. В кн.: Труды III конференции по коллоидной химии. М.: Из-во АН СССР, 1956, с.363-370.

3. Липатов Ю.С.Физическая химия наполненных полимеров. М.: Химия, 1977. 304 с.

4. Бартенев Г.М., Зеленев Ю.В. Физика и механика полимеров. М.: Высшая школа. 1983. 391 с.

5. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика дисперсных структур. М.: Наука, 1966, с.3-16.

Полимерная композиция на основе бутадиен-акрилонитрильного эластомера, содержащая серу, каптакс и оксид алюминия, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит поливинилхлорид, тиурам и стеарин при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: причем модификацию полимерной композиции проводят наночастицами оксида алюминия со средним размером частиц 30-50 нм, концентрация которых вычисляется по следующей формуле:с=0,1е,где с - содержание оксида алюминия в смеси, мас.ч., n=0, 1, 2, 3, 4, е=2,7.
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-8 из 8.
27.02.2013
№216.012.2ab3

Полимерная композиция

Изобретение относится к композиционным полимерным материалам на основе синтетического бутадиенового каучука и может быть использовано в кабельной и обувной промышленности. Полимерная композиция включает, мас.ч.: каучук бутадиеновый СКД-35 - 80, полиэтилен высокого давления - 20, серу - 1,6,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476458
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2ab4

Резиновая смесь

Изобретение относится к резиновым смесям на основе бутадиен-акрилонитрильного каучука. Резиновая смесь включает, мас.ч.: бутадиен-акрилонитрильный каучук СКН-26 - 95 и поливинилхлорид - 5, серу - 1,9, каптакс - 1,19, тиурам - 0,24, стеарин - 0,95, технический углерод - 0,1-5,37. Количество...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476459
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2ab5

Полимерная композиция

Изобретение относится к композиционным полимерным материалам на основе бутадиен-акрилонитрильного эластомера, которые находят широкое применение в производстве кабельной продукции, в обувной промышленности. Композиция содержит бутадиен-акрилонитрильный эластомер СКН-26, поливинилхлорид, серу,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476460
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c98

Рентгеновский люминесцентный экран

Изобретение относится к устройствам преобразования пространственно распределенных рентгеновских лучей в видимое изображение - рентгеновским люминесцентным экранам, широко применяемым в медицинской рентгенографии и промышленной дефектоскопии. Заявленный экран состоит из прозрачной подложки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476943
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2ca1

Электронно-оптический преобразователь

Изобретение относится к электронной технике, в частности к электронно-оптическим преобразователям инфракрасного излучения с высокой разрешающей способностью. Технический результат: повышение разрешающей способности, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476952
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2df3

Полимерная композиция

Изобретение относится к композиционным полимерным материалам на основе бутадиенового эластомера с высокой технологичностью переработки. Полимерная композиция на основе бутадиенового каучука и полиэтилена высокого давления содержит серу, сантекюр, оксид цинка, стеарин и оксид алюминия....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477294
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.01.2015
№216.013.1f86

Способ выщелачивания высокогорных отвалов

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке высокогорных рудных месторождений. Способ выщелачивания отвалов включает образование отвала из горной массы с забалансовым содержанием полезного компонента, инъектирование твердеющей смесью нижней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539511
Дата охранного документа: 20.01.2015
10.02.2015
№216.013.2417

Способ добычи и переработки молибденсодержащих руд

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче и переработке молибденсодержащих руд. Способ добычи и переработки молибденсодержащих руд включает районирование карьерного поля, оконтуривание различных по технологическим свойствам участков рудного массива,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540692
Дата охранного документа: 10.02.2015
Показаны записи 1-10 из 16.
10.02.2013
№216.012.2348

Способ обработки углеродных нанонаполнителей

Изобретение относится к области обработки углеродных нанонаполнителей без разрушения их структуры и получения на их основе нанокомпозитов с равномерным распределением углеродных нанонаполнителей. Обработку углеродных нанонаполнителей проводят в разбавленной серной кислоте 20-60%-ной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474534
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.2384

Полимерные нанокомпозиты и способ их получения

Изобретение относится к полимерным композиционным наноматериалам, которые можно использовать в различных областях техники в качестве термопластичных покрытий с повышенной твердостью. В полимерный нанокомпозит на основе полигидроксиэфира бисфенола А вводят углеродный нанонаполнитель: углеродные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474594
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.02.2013
№216.012.2ab3

Полимерная композиция

Изобретение относится к композиционным полимерным материалам на основе синтетического бутадиенового каучука и может быть использовано в кабельной и обувной промышленности. Полимерная композиция включает, мас.ч.: каучук бутадиеновый СКД-35 - 80, полиэтилен высокого давления - 20, серу - 1,6,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476458
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2ab4

Резиновая смесь

Изобретение относится к резиновым смесям на основе бутадиен-акрилонитрильного каучука. Резиновая смесь включает, мас.ч.: бутадиен-акрилонитрильный каучук СКН-26 - 95 и поливинилхлорид - 5, серу - 1,9, каптакс - 1,19, тиурам - 0,24, стеарин - 0,95, технический углерод - 0,1-5,37. Количество...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476459
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c2e

Термометр для измерения низких температур

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения низких температур. Заявлен термометр для измерения низких температур (до 195 К), который содержит два коаксиальных осесимметричных цилиндра разных диаметров с вакуумно-плотно запаянными концами, зазор между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476837
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2ca1

Электронно-оптический преобразователь

Изобретение относится к электронной технике, в частности к электронно-оптическим преобразователям инфракрасного излучения с высокой разрешающей способностью. Технический результат: повышение разрешающей способности, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476952
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2ca4

Способ формирования легированных областей полупроводникового прибора

Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Технический результат изобретения - снижение плотности дефектов в полупроводниковых структурах, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов. Сущность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476955
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2e21

Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида лантана

Изобретение относится к электролитическим способам получения чистого гексаборида лантана. Задача решается совместным электровыделением лантана и бора из хлоридного расплава на катоде и их последующее взаимодействие на атомарном уровне. Процесс осуществляется в трехэлектродной кварцевой ячейке,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477340
Дата охранного документа: 10.03.2013
27.03.2013
№216.012.313c

Способ получения композиций карбида вольфрама с платиной

Изобретение относится к электрохимическому способу получения композиций карбида вольфрама с платиной и может быть использовано для создания нового поколения топливных элементов и электролизеров для электрохимического получения водорода. Получение композиции карбида вольфрама с платиной,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478142
Дата охранного документа: 27.03.2013
20.09.2014
№216.012.f515

Способ изготовления изолирующих областей полупроводникового прибора

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов. Способ изготовления изолирующих областей полупроводникового прибора включает формирование внутри p-кармана возле его края сильнолегированной p - области имплантацией ионов бора с энергией 100-120 кэВ, концентрацией 1,6·10 см с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528574
Дата охранного документа: 20.09.2014
+ добавить свой РИД