RU2654043C1 - Способ изготовления электропроводящих изделий из волокнистого композитного материала - Google Patents
Способ изготовления электропроводящих изделий из волокнистого композитного материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2654043C1 RU2654043C1 RU2017118650A RU2017118650A RU2654043C1 RU 2654043 C1 RU2654043 C1 RU 2654043C1 RU 2017118650 A RU2017118650 A RU 2017118650A RU 2017118650 A RU2017118650 A RU 2017118650A RU 2654043 C1 RU2654043 C1 RU 2654043C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dose
- binder
- added
- carbon nanotubes
- electrically conductive
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- 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
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
-
- 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
- H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
- H01B1/24—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising carbon-silicon compounds, carbon or silicon
Abstract
Изобретение относится к области производства изделий из композитных материалов и может быть использовано при изготовлении проводящих электрический ток композитных изделий. Описан способ изготовления электропроводящих изделий из волокнистого композитного материала, включающий намотку стекловолокна, смоченного смесью связующего на основе полиэфирных смол, отвердителя и наполнителя, и последующее отверждение, в котором в качестве наполнителя в смесь добавляют углеродные нанотрубки с количеством стенок не более одной, диаметром до 2,5 нм и длиной от 3 мкм до 100 мкм, в оболочке из глицидинового эфира жирных кислот в количестве от 0,01% до 0,04% от массы композитного изделия, причем на первом этапе перемешивания углеродные нанотрубки добавляют в полной дозе к 20% по массе дозы связующего и перемешивают от 60 до 90% общего времени перемешивания, после этого добавляют оставшуюся дозу связующего и перемешивают оставшееся время, а отвердитель добавляют после перемешивания всей дозы связующего с дозой углеродных нанотрубок, после стандартной операции намотки и формования изделия проводят отверждение при температуре от 18 до 20°C. Технический результат: получены изделия из композитных материалов с повышенной электропроводностью с высокой воспроизводимостью характеристик.
Description
Изобретение относится к области производства изделий из композитных материалов и может быть использовано при изготовлении проводящих электрический ток композитных изделий.
Из патента №2496645 RU известен композитный материал, который включает препрег, который, в свою очередь, включает по меньшей мере два слоя электропроводящего волокнистого упрочнителя и слой полимерной смолы, расположенный между этими слоями, электропроводящие частицы, диспергированные в полимерной смоле; и верхний слой из покрытого металлом углеродного волокна, включающий дополнительный смоляной компонент, в котором металл представляет собой один или более металлов, выбранных из никеля, меди, золота, платины, палладия, индия и серебра.
Из патента 2234176 RU известен защитный экран от воздействия электромагнитного излучения и способ его изготовления. Согласно изобретению создают многослойный пакет, включающий изоляционные слои и слои, поглощающие электромагнитное излучение, выполненные из материала, в который включен измельченный шунгит, графитизированный при температуре 500-1700°C, углеродоволокнистый материал и связующее.
Из патента №2611512 RU известны композитные материалы, содержащие проводящие наполнители. Описанный в данном патенте способ получения композиции включает смешивание или диспергирование первой композиции, содержащей один или более проводящих нанонаполнителей и один или более полиарилэфирсульфоновых термопластичных полимеров, с или в одном или более предшественниках неотвержденной термореактивной смолы и отверждающих агентах. Армирующие волокна присутствуют в композите в количестве до 70 мас. %. Причем нанонаполнитель представляет собой многостенные углеродные нанотрубки и имеет покрытие или оболочку из молекул термопластичного полимера. Его массовая доля составляет от 1 до 20%.
Из патента №7354988 US известна электропроводящая полимерная композиция и метод ее изготовления. Указанную композицию приготовляют примешивая к прекурсору полимера нанотрубки. Согласно указанному патенту нанотрубки могут быть: многостенные углеродные нанотрубки, или углеродные нити, выращенные из газовой фазы, или их комбинация, а также многостенные нанотрубки или нити, которые содержат по меньшей мере два слоя графена. Кроме того, может быть использована композиция одностенных нанотрубок и металлических углеродных нанотрубок или полупроводниковых углеродных нанотрубок. Также, согласно патенту, нанотрубки могут содержать функциональные группы. Метод приготовления включает в себя перемешивание, последующую выдержку в течение до 24 часов и отжиг при температуре выше температуры стеклования полимера.
Из патента №6689835 US известна электропроводящая полимерная композиция, содержащая одностенные углеродные нанотрубки с диаметром от 0,7 до 2,4 нм и соотношением длины к диаметру около 5. Причем таких нанотрубок берут от 0,025 до 30 мас. % по отношению ко всей композиции. При этом в композицию обязательно добавляют графитовый порошок. Недостатком как этого, так и остальных аналогов является высокая вероятность неоднородного, негомогенного распределения наполнителя, что ухудшает характеристики и снижает качество продукции, особенно при изготовлении композитных изделий, в которых некоторые составляющие берутся уже полимеризованными.
Целью изобретения является изготовление изделий из композитных материалов с повышенной электропроводностью с высокой воспроизводимостью характеристик.
Цель достигается за счет того, что при изготовлении композитного изделия из стекловолокна в связующее добавляют углеродные нанотрубки с количеством стенок не более одной, диаметром до 2,5 нм и длиной от 3 мкм до 100 мкм, в оболочке из глицидинового эфира жирных кислот в количестве 0,02% от массы композитного изделия. Причем на первом этапе перемешивания углеродные нанотрубки добавляют в полной дозе к 20% по массе дозы связующего и перемешивают от 60 до 90% общего времени перемешивания, после этого добавляют оставшуюся дозу связующего и перемешивают оставшееся время. Отвердитель добавляют после перемешивания всей дозы связующего с дозой углеродных нанотрубок. Далее, после стандартной операции намотки и формования изделия, проводят отверждение при температуре от 18 до 20°C.
За счет использования указанных нанотрубок достигается повышенное значение электропроводности при малом количестве этого функционального наполнителя. За счет использования оболочки из глицидинового эфира жирных кислот, а также поэтапного перемешивания в связующем, достигается однородность распределения наполнителя. За счет стабильности температуры отверждения исключается агломерация наполнителя.
Осуществление изобретения
В качестве экспериментального образца была изготовлена обечайка диаметром 600 мм, длиной 1 м, толщиной стенки 8 мм. Для приготовления связующего в ведре объемом 15 л взвесили 3 кг полиэфирной смолы Ashland М 105 ТВ (20 мас. %), добавили 100 г углеродных наночастиц TUBALL MATRIX 204 в качестве наполнителя, и перемешивали в течение 20 мин при 1800 об/мин с помощью дрели до полного разбавления наполнителя. Далее добавили еще 12 кг смолы М 105 ТВ и перемешивали еще в течение 5 мин при 1800 об/мин. После разбавления добавили еще 30 г отвердителя Бутанокс М 50 и перемешали.
Готовое связующее поместили в ванну, через которую пропускали стекловолокно (прямой ровинг EDR 17-2400-SILANE). Намотка опытного образца проводилась в штатном режиме. Ровинг при намотке укладывался послойно, чередуясь с однонаправленной стеклотканью плотностью 400 г⋅м2 (в соотношении 4 к 1. 4 полных прохода ровингом 1 полный проход лентой) до толщины стенки 8 мм. Отверждение образца проводилось при температуре 18-20°C в течение 12 часов.
Измерение сопротивления проводилось при напряжении 50 В цифровым измерителем сопротивления АРРА 605.
Электроды прикладывались в обхват емкости и фиксировались с помощью зажимов. Расстояние между электродами составило 50 см. К алюминиевым электродам подключен цифровой измеритель сопротивления АРРА 605.
В результате экспериментальных работ получена электропроводящая емкость с сопротивление 5×104 Ω⋅см. Полученный уровень сопротивления позволяет отнести данное изделие к классу электропроводящих материалов.
Примеры осуществления изобретения
Claims (1)
- Способ изготовления электропроводящих изделий из волокнистого композитного материала, включающий намотку стекловолокна, смоченного смесью связующего на основе полиэфирных смол, отвердителя и наполнителя, и последующее отверждение, отличающийся тем, что в качестве наполнителя в смесь добавляют углеродные нанотрубки с количеством стенок не более одной, диаметром до 2,5 нм и длиной от 3 мкм до 100 мкм, в оболочке из глицидинового эфира жирных кислот в количестве от 0,01% до 0,04% от массы композитного изделия, причем на первом этапе перемешивания углеродные нанотрубки добавляют в полной дозе к 20% по массе дозы связующего и перемешивают от 60 до 90% общего времени перемешивания, после этого добавляют оставшуюся дозу связующего и перемешивают оставшееся время, а отвердитель добавляют после перемешивания всей дозы связующего с дозой углеродных нанотрубок, после стандартной операции намотки и формования изделия проводят отверждение при температуре от 18 до 20°C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017118650A RU2654043C1 (ru) | 2017-05-29 | 2017-05-29 | Способ изготовления электропроводящих изделий из волокнистого композитного материала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017118650A RU2654043C1 (ru) | 2017-05-29 | 2017-05-29 | Способ изготовления электропроводящих изделий из волокнистого композитного материала |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2654043C1 true RU2654043C1 (ru) | 2018-05-15 |
Family
ID=62153049
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017118650A RU2654043C1 (ru) | 2017-05-29 | 2017-05-29 | Способ изготовления электропроводящих изделий из волокнистого композитного материала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2654043C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6689835B2 (en) * | 2001-04-27 | 2004-02-10 | General Electric Company | Conductive plastic compositions and method of manufacture thereof |
RU2423394C2 (ru) * | 2005-11-28 | 2011-07-10 | Юниверсити Оф Гаваи | Многофункциональные нанокомпозитные материалы с трехмерным армированием |
US20150152311A1 (en) * | 2009-09-03 | 2015-06-04 | Fulcrum S.P. Materials Ltd. | Multi-site modified sp1 polypeptides and uses thereof |
EP1448685B1 (en) * | 2001-11-07 | 2017-03-29 | SABIC Global Technologies B.V. | Conductive polyphenylene ether-polyamide composition, method of manufacture thereof, and article derived therefrom |
-
2017
- 2017-05-29 RU RU2017118650A patent/RU2654043C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6689835B2 (en) * | 2001-04-27 | 2004-02-10 | General Electric Company | Conductive plastic compositions and method of manufacture thereof |
EP1448685B1 (en) * | 2001-11-07 | 2017-03-29 | SABIC Global Technologies B.V. | Conductive polyphenylene ether-polyamide composition, method of manufacture thereof, and article derived therefrom |
RU2423394C2 (ru) * | 2005-11-28 | 2011-07-10 | Юниверсити Оф Гаваи | Многофункциональные нанокомпозитные материалы с трехмерным армированием |
US20150152311A1 (en) * | 2009-09-03 | 2015-06-04 | Fulcrum S.P. Materials Ltd. | Multi-site modified sp1 polypeptides and uses thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Singh et al. | Enhanced microwave shielding and mechanical properties of multiwall carbon nanotubes anchored carbon fiber felt reinforced epoxy multiscale composites | |
Singh et al. | Effect of length of carbon nanotubes on electromagnetic interference shielding and mechanical properties of their reinforced epoxy composites | |
Feng et al. | Synthesis of carbon nanotube/epoxy composite films with a high nanotube loading by a mixed-curing-agent assisted layer-by-layer method and their electrical conductivity | |
Huang et al. | Fabrication of a highly tough, strong, and stiff carbon nanotube/epoxy conductive composite with an ultralow percolation threshold via self-assembly | |
Odom et al. | Rapid curing and additive manufacturing of thermoset systems using scanning microwave heating of carbon nanotube/epoxy composites | |
Domingues et al. | The use of an electric field in the preparation of glass fibre/epoxy composites containing carbon nanotubes | |
KR101804202B1 (ko) | 전기 전도성 시멘트계 복합체 조성물 | |
Hu et al. | Effect of fabrication process on electrical properties of polymer/multi-wall carbon nanotube nanocomposites | |
Kablov et al. | Prospects of using carbonaceous nanoparticles in binders for polymer composites | |
Babal et al. | Mechanical and electrical properties of high performance MWCNT/polycarbonate composites prepared by an industrial viable twin screw extruder with back flow channel | |
Wu et al. | Novel permittivity gradient carbon nanotubes/cyanate ester composites with high permittivity and extremely low dielectric loss | |
Wang et al. | Simultaneous enhancement of mechanical and electrical/thermal properties of carbon fiber/polymer composites via SiC nanowires/graphene hybrid nanofillers | |
Khan et al. | Reinforcement effect of acid modified nanodiamond in epoxy matrix for enhanced mechanical and electromagnetic properties | |
Li et al. | Electrically insulating ZnOs/ZnOw/silicone rubber nanocomposites with enhanced thermal conductivity and mechanical properties | |
CN110435239B (zh) | 一种多尺度增韧环氧树脂基碳纤维复合材料及其制备方法 | |
Zambrzycki et al. | Conductive hybrid polymer composites based on recycled carbon fibres and carbon nanofillers | |
Zhao et al. | One-step enrichment of silica nanoparticles on milled carbon fibers and their effects on thermal, electrical, and mechanical properties of polymethyl-vinyl siloxane rubber composites | |
Li et al. | Reinforcing microwave absorption multiwalled Carbon nanotube–epoxy composites using glass fibers for multifunctional applications | |
Bedel et al. | Influence of silver nanowires on thermal and electrical behaviors of a poly (epoxy) coating for aeronautical application | |
Kaftelen‐Odabaşı et al. | A study on graphene reinforced carbon fiber epoxy composites: Investigation of electrical, flexural, and dynamic mechanical properties | |
Wang et al. | New insights into silver nanowires filled electrically conductive adhesives | |
Su et al. | Enhanced mechanical and electrical properties of carbon fiber/poly (ether ether ketone) laminates via inserting carbon nanotubes interleaves | |
Wang et al. | Isotropical conductive adhesives with very-long silver nanowires as conductive fillers | |
Yıldırım et al. | Multi‐walled carbon nanotube grafted 3D spacer multi‐scale composites for electromagnetic interference shielding | |
RU2654043C1 (ru) | Способ изготовления электропроводящих изделий из волокнистого композитного материала |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20200430 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200530 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20211004 |