RU2611880C2 - Электропроводящая полимерная композиция для 3D-печати - Google Patents
Электропроводящая полимерная композиция для 3D-печати Download PDFInfo
- Publication number
- RU2611880C2 RU2611880C2 RU2015120881A RU2015120881A RU2611880C2 RU 2611880 C2 RU2611880 C2 RU 2611880C2 RU 2015120881 A RU2015120881 A RU 2015120881A RU 2015120881 A RU2015120881 A RU 2015120881A RU 2611880 C2 RU2611880 C2 RU 2611880C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon black
- polymer composition
- printing
- spb
- brand
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 27
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims abstract description 21
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229920002589 poly(vinylethylene) polymer Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract 2
- NLZUEZXRPGMBCV-UHFFFAOYSA-N Butylhydroxytoluene Chemical compound CC1=CC(C(C)(C)C)=C(O)C(C(C)(C)C)=C1 NLZUEZXRPGMBCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 claims description 9
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 14
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 3
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 2
- 241000557626 Corvus corax Species 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000008278 dynamic mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000005325 percolation Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/04—Oxygen-containing compounds
- C08K5/13—Phenols; Phenolates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L47/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds; Compositions of derivatives of such polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/04—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of carbon-silicon compounds, carbon or silicon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
- H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству 3D-печатных электропроводящих материалов, таких как механосенсоры, приборы емкостного обнаружения, автоматизированные динамичные механизмы. Описана электропроводящая полимерная композиция для 3D-печати, состоящая из полимерной основы, углеродного наполнителя, которая дополнительно содержит антиоксидант, в качестве полимерной основы используется синдиотактический 1,2-полибутадиен, при следующем соотношении, мас.%: 1,2-СПБ - 77,5-94,5; технический углерод - 3-20; антиоксидант - 2,5. Технический результат: получение полимерных композиций с повышенной электропроводностью и технологичностью, предназначенных для 3D-печати. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 11 пр.
Description
Изобретение относится к области получения электропроводящих полимерных композиций, используемых для изготовления токопроводящих материалов, предназначенных для 3D-печати.
Изобретение может применяться для производства 3D-печатных электропроводящих материалов, таких как механосенсоры, приборы емкостного обнаружения, автоматизированные динамичные механизмы.
Известны электропроводящие полимерные композиции на основе сополимера акрилонитрила-бутадиена-стирола и технического углерода марки Raven 960, применяемые для изготовления трехмерных объектов методом 3D-печати. [Runqing Oua, Rosario A. Gerhardta, Courtney Marrettb, Alexandre Moulartb, Jonathan S. Colton. Assessment of percolation and homogeneity in ABS/carbon black composites by electrical measurements. Composites: Part B. 2003. - V. 34. - P. 607-614.]
Недостатком указанной полимерной композиции является низкая электропроводность и текучесть вследствие использования наполненного акрилонитрил-бутадиен-стирола.
Наиболее близкими к предлагаемой электропроводящей композиции являются электропроводящие композиции [Абдуллин М.И., Басыров А.А., Гадеев А.С. и др. Сравнение электропроводности токопроводящих полимерных композиций, наполненных техническим углеродом и углеродными волокнами. Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов, 2014, №8 (98), с. 95-99] на основе термопластов (полипропилен, полиэтилен, стирол-бутадиеновый сополимер) и технического углерода марок П805Э, Printex ХЕ-2В и УВИС АК-П, следующего состава, масс. %:
1. Полиэтилен марки 2287 - технический углерод (ТУ) марки П805Э со степенью наполнения 40-70%;
2. Полипропилен марки 01270 - углеродные волокна марки УВИС АК-П со степенью наполнения 10-70%;
3. Полиэтилен марки 2287 - ТУ марки Printex ХЕ-2В со степенью наполнения 5-20%;
4. Полипропилен марки 01270 - ТУ марки Printex ХЕ-2В со степенью наполнения 5-20%;
5. Стирол-бутадиеновый сополимер марки LG-501 - ТУ марки Printex ХЕ-2В со степенью наполнения 10-25%.
Недостатком данных электропроводящих композиций является низкая текучесть расплава (показатель текучести расплава (ПТР) - менее 2,5 г/10 мин), что не позволяет осуществлять изготовление на их основе трехмерных объектов методом 3D-печати, который предполагает нанесение электропроводящего полимерного слоя в виде расплава.
Техническим результатом изобретения является получение полимерных композиций с повышенной электропроводностью и технологичностью, предназначенных для 3D-печати.
Указанный технический результат достигается тем, что в качестве полимерной основы электропроводящей композиции используется синдиотактический 1,2-полибутадиен (1,2-СПБ). Электропроводящая полимерная композиция содержит компоненты в следующем соотношении, масс. %:
| 1,2-СПБ | 77,5-94,5 |
| технический углерод | 3-20 |
| антиоксидант | 2,5 |
В качестве технического углерода может использоваться технический углерод марок ТУ П803, Printex ХЕ-2В или углеродные волокна марки УВИС АК-П. В качестве антиоксиданта может использоваться технический ионол «марки Б».
Использование в составе электропроводящей композиции 1,2-СПБ позволяет существенно увеличить электропроводность и показатель текучести расплава электропроводящих полимерных композиций по сравнению с прототипом.
Электропроводящую полимерную композицию получают следующим образом.
В реактор загружают 3-20 масс. % технического углерода, 77,5-94,5 масс. % 1,2-СПБ, 2,5 масс. % технического ионола. Компоненты смешивают в металлическом смесителе, снабженном механической мешалкой, в течение 12 мин при скорости перемешивания 440 мин-1.
Порошкообразную получаемую композицию загружают в лабораторный одношнековый экструдер (D/L=15 см, глубиной витка 16,5 мм, ширина гребня 20 мм) и получают экструдат при температуре материального цилиндра 150°C и скорости вращения шнека 30 мин-1.
Измерение удельной электропроводности приготовленных таким образом полимерных композиций проводят на цилиндрических образцах длиной около 20 мм и диаметром 4 мм контактным способом. Измерение показателя текучести расплава полимерных композиций проводят на экструзионном пластографе ИИРТ-АМ. Значение электропроводности и ПТР полимерных композиций определяют по ГОСТ 11645-73.
Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
В смеситель загружают 87,5 масс. % 1,2-СПБ, 10 масс. % гранулированного технического углерода марки ТУ П803, 2,5 масс. % технического ионола. Композицию смешивают в смесителе в течение 12 мин при скорости перемешивания 440 мин-1. Полученную порошкообразную композицию гранулируют на лабораторном одношнековом экструдере при температуре 150°C. Электропроводность полимерной композиции составляет 6×10-7 (Ом×мм2/см)-1, показатель текучести расплава 5 г/10 мин.
Пример 2.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: 1,2-СПБ - 77,5, технический углерод марки ТУ П803 - 20, технический ионол «марки Б» - 2,5. Электропроводность полимерной композиции составляет 1,9×10-5 (Ом×мм2/см)-1, показатель текучести расплава 2 г/10 мин.
Пример 3.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. % 1,2-СПБ - 92,5, углеродные волокна марки УВИС АК-П - 5, технический ионол «марки Б» - 2,5. Электропроводность полимерной композиции составляет 1,00×10-8 (Ом×мм2/см)-1, показатель текучести расплава 5 г/10 мин.
Пример 4.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: 1,2-СПБ - 87,5, углеродные волокна марки УВИС АК-П - 10, технический ионол «марки Б» - 2,5. Электропроводность полимерной композиции составляет 8,0×10-7 (Ом×мм2/см)-1, показатель текучести расплава 1,3 г/10 мин.
Пример 5.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: 1,2-СПБ - 94,5, технический углерод марки Printex ХЕ-2В - 3, технический ионол «марки Б» - 2,5. Электропроводность полимерной композиции составляет 4×10-7 (Ом×мм2/см)-1, показатель текучести расплава 12 г/10 мин.
Пример 6.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: 1,2-СПБ - 92,5, технический углерод марки Printex ХЕ-2В - 5, технический ионол «марки Б» - 2,5. Электропроводность полимерной композиции составляет 6×10-7 (Ом×мм2/см)-1, показатель текучести расплава 6,5 г/10 мин.
Пример 7.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: 1,2-СПБ - 87,5, технический углерод марки Printex ХЕ-2В - 10, технический ионол «марки Б» - 2,5. Электропроводность полимерной композиции составляет 1,47×10-4 (Ом×мм2/см)-1, показатель текучести расплава 1,2 г/10 мин.
Пример 8.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: 1,2-СПБ - 82,5, технический углерод марки Printex ХЕ-2В - 15, технический ионол «марки Б» - 2,5. Электропроводность полимерной композиции составляет 4,7×10-3 (Ом×мм2/см)-1, показатель текучести расплава 0,48 г/10 мин.
Пример 9.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: 1,2-СПБ - 77,5, технический углерод марки Printex ХЕ-2В - 20, технический ионол «марки Б» - 2,5. Электропроводность полимерной композиции составляет 1,9×10-2 (Ом×мм2/см)-1, показатель текучести расплава 0,12 г/10 мин.
Пример 10.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: 1,2-СПБ - 76,5, технический углерод марки Printex ХЕ-2В - 21, технический ионол «марки Б» - 2,5. Электропроводность полимерной композиции составляет 1,3×10-1 (Ом×мм2/см)-1, расплав полимерной композиции не проявляет текучести.
Пример 11.
В условиях примера 1 при следующей загрузке компонентов, масс. %: 1,2-СПБ - 95,5, технический углерод марки Printex ХЕ-2В - 2, технический ионол «марки Б» - 2,5. Полученная полимерная композиция не обладает электропроводностью, показатель текучести расплава 16 г/10 мин.
Таким образом, использование в качестве полимерной основы 1,2-СПБ позволяет получить полимерные композиции с повышенной электропроводностью и технологичностью, предназначенные для изготовления трехмерных объектов методом 3D-печати, который предполагает нанесение электропроводящего полимерного слоя в виде расплава.
Использование в качестве антиоксиданта технического ионола марки «Б» увеличивает термостабильность угленаполненных композиций при их переработке и продолжительность срока эксплуатации изделий из таких композиций.
Claims (5)
1. Электропроводящая полимерная композиция для 3D-печати, состоящая из полимерной основы, углеродного наполнителя, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит антиоксидант, в качестве полимерной основы используется синдиотактический 1,2-полибутадиен (1,2-СПБ) при следующем соотношении, мас.%:
2. Электропроводящая композиция по п. 1, где в качестве технического углерода используются технические углероды марок ТУ П803, Printex ХЕ-2 В или углеродные волокна марки УВИС АК-П.
3. Электропроводящая композиция по п. 1, где в качестве антиоксиданта используется технический ионол марки «Б».
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015120881A RU2611880C2 (ru) | 2015-06-01 | 2015-06-01 | Электропроводящая полимерная композиция для 3D-печати |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015120881A RU2611880C2 (ru) | 2015-06-01 | 2015-06-01 | Электропроводящая полимерная композиция для 3D-печати |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015120881A RU2015120881A (ru) | 2016-12-20 |
| RU2611880C2 true RU2611880C2 (ru) | 2017-03-01 |
Family
ID=57759094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015120881A RU2611880C2 (ru) | 2015-06-01 | 2015-06-01 | Электропроводящая полимерная композиция для 3D-печати |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2611880C2 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2161635C2 (ru) * | 1996-02-09 | 2001-01-10 | Циба Спешиалти Кемикалс Холдинг Инк. | Композиция полимера с антистатической отделкой, способ ее получения и композиция для антистатической отделки |
| RU2190639C2 (ru) * | 1995-03-20 | 2002-10-10 | Кэбот Корпорейшн | Сажа, обработанная полиэтиленгликолем, и ее соединения, устройство, проводящее электричество, и экран силового кабеля |
| RU2305353C2 (ru) * | 2001-11-15 | 2007-08-27 | Тайко Электроникс Ю-Кей Лимитид | Изделие для регулирования электрического напряжения |
| RU2416433C2 (ru) * | 2005-01-03 | 2011-04-20 | Кориум Интернэшнл, Инк. | Водопоглощающие клеевые композиции и способы их получения и применения |
-
2015
- 2015-06-01 RU RU2015120881A patent/RU2611880C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2190639C2 (ru) * | 1995-03-20 | 2002-10-10 | Кэбот Корпорейшн | Сажа, обработанная полиэтиленгликолем, и ее соединения, устройство, проводящее электричество, и экран силового кабеля |
| RU2161635C2 (ru) * | 1996-02-09 | 2001-01-10 | Циба Спешиалти Кемикалс Холдинг Инк. | Композиция полимера с антистатической отделкой, способ ее получения и композиция для антистатической отделки |
| RU2305353C2 (ru) * | 2001-11-15 | 2007-08-27 | Тайко Электроникс Ю-Кей Лимитид | Изделие для регулирования электрического напряжения |
| RU2416433C2 (ru) * | 2005-01-03 | 2011-04-20 | Кориум Интернэшнл, Инк. | Водопоглощающие клеевые композиции и способы их получения и применения |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015120881A (ru) | 2016-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bao et al. | Effect of electrically inert particulate filler on electrical resistivity of polymer/multi-walled carbon nanotube composites | |
| JP2017095694A (ja) | 高導電性コンポジットのための３相の不混和性ポリマー−金属ブレンド | |
| Goyal | Cost-efficient high performance polyetheretherketone/expanded graphite nanocomposites with high conductivity for EMI shielding application | |
| US20110170810A1 (en) | Electrically conductive polyethylene resin composition, electrically conductive polyethylene resin molding sliding bearing, and sliding sheet | |
| JP2008527064A (ja) | 伝導性有機組成物の製造でのカーボンナノチューブの使用と、その組成物の利用 | |
| JP5771290B2 (ja) | 導電性の完全に加硫した熱可塑性エラストマーおよびその製造方法 | |
| Mokhtari et al. | High‐performance and cost‐effective melt blended poly (ether ether ketone)/expanded graphite composites for mass production of antistatic materials | |
| Cardoso et al. | The role of disorder on the AC and DC electrical conductivity of vapour grown carbon nanofibre/epoxy composites | |
| Chanklin et al. | Electrical property validation of percolation modeling in different polymer structures of carbon-based nanocomposites | |
| RU2611880C2 (ru) | Электропроводящая полимерная композиция для 3D-печати | |
| JP6390290B2 (ja) | 導電性フッ素樹脂組成物、その製造方法および成形体 | |
| JP2020517101A5 (ru) | ||
| US10763004B2 (en) | Conductive polymeric material | |
| KR20100014903A (ko) | 불소 수지 조성물 | |
| RU2620435C1 (ru) | Электропроводящие металлонаполненные полимерные композиции для 3D-печати | |
| Badard et al. | Electric field as a tuning key to process carbon nanotube suspensions with controlled conductivity | |
| JP2015134859A (ja) | 樹脂複合体の製造方法及び樹脂複合体 | |
| RU2597675C1 (ru) | Электропроводящая полимерная композиция для 3d-печати | |
| KR102334670B1 (ko) | 도전성 수지 조성물 및 그의 제조 방법 | |
| CN114874537B (zh) | 一种具有高耐热高尺寸稳定性的抗静电pp复合材料及其制备方法和应用 | |
| RU2641134C1 (ru) | Электропроводящая металлонаполненная полимерная композиция для 3D-печати (варианты) | |
| RU2668037C2 (ru) | Окрашенный проводящий термопластичный полимер и способ его получения | |
| Jameel et al. | Studying the Electrical Conductivity of Different Carbon Fillers Reinforced Polyvinyl Chloride Composite Materials | |
| KR102004894B1 (ko) | 고농도 탄소나노튜브를 포함하는 전도성 수지 조성물의 제조방법 | |
| KR20150136974A (ko) | 고분자 복합체 조성물 및 이를 이용한 고분자 복합체의 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180602 |