[go: up one dir, main page]

RU2500695C1 - Method of preparing nanosuspension for producing polymer nanocomposite - Google Patents

Method of preparing nanosuspension for producing polymer nanocomposite Download PDF

Info

Publication number
RU2500695C1
RU2500695C1 RU2012124228/04A RU2012124228A RU2500695C1 RU 2500695 C1 RU2500695 C1 RU 2500695C1 RU 2012124228/04 A RU2012124228/04 A RU 2012124228/04A RU 2012124228 A RU2012124228 A RU 2012124228A RU 2500695 C1 RU2500695 C1 RU 2500695C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nanosuspension
binder
dispersion
cnts
carbon nanotubes
Prior art date
Application number
RU2012124228/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Алексеевич Тарасов
Николай Алексеевич Степанищев
Алексей Николаевич Степанищев
Николай Григорьевич Назаров
Николай Иванович Копыл
Андрей Иванович Алямовский
Владимир Александрович Нелюб
Иван Андреевич Буянов
Илья Владимирович Чуднов
Алексей Сергеевич Бородулин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Priority to RU2012124228/04A priority Critical patent/RU2500695C1/en
Priority to EA201401314A priority patent/EA024552B1/en
Priority to PCT/RU2012/001092 priority patent/WO2013187794A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2500695C1 publication Critical patent/RU2500695C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/04Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/205Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/075Investigating concentration of particle suspensions by optical means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N2015/0038Investigating nanoparticles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method involves preparing a nanosuspension by adding carbon nanotubes to a reactive plastic binder with ultrasonic exposure in a cavitation zone with intensity of 15-25 kW/m2. Carbon nanotubes are dispersed in the binder with simultaneous photographic recording of changes in colour intensity of the nanosuspension. When the nanosuspension reaches colour intensity values corresponding to standardised dispersion values in the range of 0.9 to 0.99, ultrasonic exposure is stopped.
EFFECT: method enables to optimise dispersion of carbon nanotubes in the binder and cut the duration of preparing high-strength nanocomposites owing to uniform distribution of nanoparticles in the nanocomposite.
3 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области изготовления полимерных нанокомпозитов на реактопластичном связующем для космических, авиационных, строительных и других конструкций (стеклопластиков, углепластиков, органопластиков и др.).The invention relates to the field of manufacturing polymer nanocomposites on a thermoplastic binder for space, aviation, building and other structures (fiberglass, carbon fiber, organoplastics, etc.).

Уровень техникиState of the art

Введение в состав полимерного, например полиэфирного, связующего нанокомпозита углеродных нанотрубок (УНТ), образуя таким образом наносуспензию для изготовлении нанокомпозита, существенно повышает прочностные свойства изделий. Причем оптимальная концентрация и равномерное распределение УНТ в связующем играют определяющую роль.The introduction of carbon nanotubes (CNTs) into the composition of a polymer, for example polyester, nanocomposite nanocomposite, thereby forming a nanosuspension for the manufacture of a nanocomposite, significantly increases the strength properties of products. Moreover, the optimal concentration and uniform distribution of CNTs in the binder play a decisive role.

Известны способы приготовления наносуспензии при изготовлении нанокомпозита. Например, для равномерного распределения заранее определенного количества УНТ по объему связующего применяют специальные мешалки с лопастями и камерами прессования с применением также ионизации наночастиц (патент РФ №2301771, МПК В82В 3/00, опубликовано: 27.06.2007).Known methods for the preparation of nanosuspension in the manufacture of nanocomposites. For example, to uniformly distribute a predetermined amount of CNTs over the volume of a binder, special mixers with blades and pressing chambers are also used using ionization of nanoparticles (RF patent No. 2301771, IPC В82В 3/00, published: June 27, 2007).

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления композита «полимер/углеродные нанотрубки» (патент РФ №2400462, МПК С07С 1/00, В82В 1/00, опубликовано: 27.09.2010), в котором для равномерного распределения наночастиц применяют ультразвуковое (УЗ) воздействие на смесь. Ультразвуковое воздействие обеспечивает разрушение агломератов из УНТ и равномерное распределение агломератов все меньшей степени (размера) по объему наносуспензии, однако определение времени диспергирования УНТ в данном способе не предусмотрено. Недостаточное время обработки не обеспечивает равномерности распределения наночастиц, а при чрезмерно продолжительном процессе диспергирования может начаться процесс разрушения наиболее длинных УНТ, что приведет к уменьшению прочности изготавливаемого композита.The closest technical solution is a method of manufacturing a polymer / carbon nanotube composite (RF patent No. 2400462, IPC С07С 1/00, В82В 1/00, published: 09/27/2010), in which ultrasonic (ultrasound) exposure is used to uniformly distribute nanoparticles to the mixture. Ultrasonic exposure ensures the destruction of agglomerates from CNTs and a uniform distribution of agglomerates of a lesser degree (size) in terms of the volume of nanosuspension, however, the determination of the time of dispersion of CNTs in this method is not provided. Insufficient processing time does not ensure uniform distribution of nanoparticles, and if the dispersion process is excessively long, the process of destruction of the longest CNTs can begin, which will lead to a decrease in the strength of the composite being manufactured.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей изобретения является определение минимально необходимого времени диспергирования УНТ в связующем с целью достижения практически полного диспергирования УНТ.The objective of the invention is to determine the minimum required time for dispersion of CNTs in a binder in order to achieve almost complete dispersion of CNTs.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе приготовления наносуспензии для изготовления полимерного нанокомпозита путем диспергирования углеродных нанотрубок в реактопластичное связующее в процессе ультразвукового воздействия процесс диспергирования углеродных нанотрубок в связующем осуществляют с одновременной фоторегистрацией изменений интенсивности окраски наносуспензии, причем при достижении наносуспензией значений интенсивности окрашивания соответствующих значениям нормированной степени диспергирования в диапазоне от 0,9 до 0,99 ультразвуковое воздействие прекращают, при этом нормированную степень диспергирования для заданной концентрации определяют предварительно, а ультразвуковое воздействие образующейся наносуспензии ведут с интенсивностью в кавитационной зоне в пределах от 15 до 25 квт/м2.The problem is solved due to the fact that in the method of preparing nanosuspension for the manufacture of a polymer nanocomposite by dispersing carbon nanotubes into a thermoplastic binder in the process of ultrasonic treatment, the process of dispersing carbon nanotubes in a binder is carried out with simultaneous photo-registration of changes in the color intensity of nanosuspension, and when the nanosuspension reaches the color intensity values corresponding to values of the normalized degree of dispersion in the range from 0.9 to 0.99, the ultrasonic effect is stopped, while the normalized degree of dispersion for a given concentration is determined previously, and the ultrasonic effect of the resulting nanosuspension is carried out with intensity in the cavitation zone in the range from 15 to 25 kW / m 2 .

Перечень чертежейList of drawings

На фиг.1 приведен пример графической зависимости НСД УНТ от времени обработки. На фиг.2 показаны фото УНТ в исходном состоянии (агломерированном) и после диспергирования.Figure 1 shows an example of a graphical dependence of the NSD of CNTs on processing time. Figure 2 shows a photo of CNTs in the initial state (agglomerated) and after dispersion.

На фиг.3 приведена зависимость прочности изготовленных образцов из полиэфирной смолы от концентрации УНТ и нормированной степени диспергирования.Figure 3 shows the dependence of the strength of the manufactured samples from polyester resin on the concentration of CNTs and the normalized degree of dispersion.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Установлено, что степень диспергирования наночастиц УНТ при заданной концентрации УНТ соответствует интенсивности окраски наносуспензиии, изменяющейся по мере проведения процесса диспергирования при УЗ воздействии. Наилучшие прочностные свойства композит получает в том случае, когда разрушены все агломераты и УНТ равномерно распределены по объему связующего. В этом случае интенсивность окраски наносуспензии принимает максимальное установившееся значение для конкретного соотношения УНТ и связующего, и при дальнейшем воздействии ультразвука не меняется. Определим, что в этом случае наносуспензия имеет нормированную степень диспергирования (НСД) равную 1 (единице). Введение параметра НСД (пропорциональной интенсивности окраски наносуспензии) позволяет оценивать и сравнивать степень диспергирования наносуспензии с самыми разными концентрациями УНТ, поскольку конкретные значения интенсивностей окраски будут различаться, и, порой, весьма существенно. Сразу после введении УНТ в связующее степень диспергирования равна нулю, поскольку вводятся УНТ в виде агломерата, и при смешивании со связующим в условиях УЗ воздействия НСД изменяется от нуля до определенного значения.It was found that the degree of dispersion of CNT nanoparticles at a given concentration of CNTs corresponds to the color intensity of nanosuspension, which changes as the process of dispersion under ultrasonic treatment is carried out. The composite obtains the best strength properties when all agglomerates are destroyed and CNTs are evenly distributed over the binder volume. In this case, the color intensity of nanosuspension assumes the maximum steady-state value for a specific ratio of CNTs and binder, and does not change with further exposure to ultrasound. We determine that in this case the nanosuspension has a normalized degree of dispersion (NSD) equal to 1 (unit). The introduction of the NSD parameter (proportional to the color intensity of nanosuspension) allows us to evaluate and compare the degree of dispersion of nanosuspension with a wide variety of CNT concentrations, since the specific values of the color intensities will vary, and, sometimes, very significantly. Immediately after the introduction of CNTs into the binder, the degree of dispersion is zero, since CNTs are introduced in the form of an agglomerate, and when mixed with a binder under the conditions of ultrasound, the effects of NSD change from zero to a certain value.

По мере деагломерирования и равномерного распределения частиц в связующем происходит изменение интенсивности окраски наносуспензии от прозрачного состояния, через постепенное помутнение до достижения интенсивностью окрашивания установившегося значения. Установившийся уровень интенсивности достигается при определенном времени обработки, при превышении которого уже либо не происходит разрушения остающихся агломератов, либо все наночастицы УНТ распределены равномерно (агломераты в наносуспензии в этом случае отсутствуют). Продолжение процесса УЗ воздействия сверх этого значения бесполезно с точки зрения достижения лучшего диспергирования и вредно с точки зрения сохранности УНТ, которые при длительном УЗ воздействии могут нарушать свою целостность.As deagglomeration and uniform distribution of particles in the binder occurs, the color intensity of the nanosuspension changes from a transparent state, through a gradual turbidity until the color intensity reaches a steady state. The steady-state intensity level is reached at a certain processing time, beyond which either the remaining agglomerates are not destroyed, or all CNT nanoparticles are distributed evenly (there are no agglomerates in nanosuspensions in this case). The continuation of the process of ultrasonic exposure in excess of this value is useless from the point of view of achieving better dispersion and harmful from the point of view of the safety of CNTs, which, with prolonged ultrasonic exposure, can violate their integrity.

Указанный способ реализуют следующим образом. После предварительно полученной оптимальной концентрации УНТ в связующем, в качестве которого выбрана полиэфирная смола, необходимое количество УНТ вводят в жидкотекучее реактопластичное связующее нанокомпозита. После предварительного ручного (или механического) перемешивания УНТ со связующим в смесь вводят УЗ излучатель, подают напряжение на УЗ генератор. УЗ обработка образующейся наносуспензии происходит с интенсивностью в кавитационной зоне в пределах не менее 15…20 квт/м2.The specified method is implemented as follows. After a preliminarily obtained optimal concentration of CNTs in the binder, which is selected as a polyester resin, the required amount of CNTs is introduced into the fluid-flow reactive plastic binder of the nanocomposite. After preliminary manual (or mechanical) mixing of the CNTs with a binder, an ultrasonic emitter is introduced into the mixture, voltage is supplied to the ultrasonic generator. Ultrasonic treatment of the resulting nanosuspension occurs with intensity in the cavitation zone in the range of at least 15 ... 20 kW / m 2 .

При этом ведут фотосъемку (или видеосъемку) направленной камерой через прозрачную стенку сосуда, в котором проводят процесс смешивания УНТ. Обработку изображений по интенсивности окраски и вычисление значений НСД ведут с помощью компьютерной программы «Image Analysis - Media Cybernetics - Image Pro Plus 6.0». Кадры фоторегистрации выбирают с периодичностью 1…4 секунды для того, чтобы полученные значения НСД позволяли построить кривую их изменения достаточно адекватно, учитывая, что время диспергирования наносуспензии, как показывает практика, составляет примерно от 10 сек до нескольких минут в зависимости от вязкости жидкой фазы. Дальнейшая обработка приводит к крайне незначительному увеличению НСД, что практически не влияет на прочность изготавливаемого нанокомпозита (см. фиг.1).In this case, photographing (or filming) is conducted by a directed camera through the transparent wall of the vessel, in which the CNT mixing process is carried out. Image processing by color intensity and the calculation of the values of NSD are carried out using the computer program Image Analysis - Media Cybernetics - Image Pro Plus 6.0. Photorecording frames are selected with a frequency of 1 ... 4 seconds so that the obtained NSD values allow us to construct a curve of their change quite adequately, given that the dispersion time of nanosuspension, as practice shows, is from about 10 seconds to several minutes, depending on the viscosity of the liquid phase. Further processing leads to an extremely insignificant increase in NSD, which practically does not affect the strength of the manufactured nanocomposite (see figure 1).

По мере диспергирования УНТ интенсивность окраски (цвет - серо-черный) наносуспензии возрастает, стремясь к определенному установившемуся значению, соответствующему полному диспергированию нанотрубок в связующем. Это состояние характеризуется полным отсутствием агломератов и на графике зависимости НСД наночастиц от времени обработки соответствует НСД=1.With the dispersion of CNTs, the color intensity (color - gray-black) of nanosuspension increases, tending to a certain steady state value corresponding to the complete dispersion of nanotubes in the binder. This state is characterized by the complete absence of agglomerates and on the graph of the dependence of the NSD of nanoparticles on the processing time corresponds to NSD = 1.

Все промежуточные значения НСД лежат в пределах от 0 до 1. Графики строят для параметра НСД, поскольку конкретные значения интенсивности окрашивания для каждой наносуспензии будут индивидуальны, и анализировать график таких индивидуальных интенсивностей будет значительно сложнее.All intermediate NSD values range from 0 to 1. Graphs are plotted for the NSD parameter, since the specific values of the staining intensity for each nanosuspension will be individual, and it will be much more difficult to analyze the graph of such individual intensities.

На фиг.1 показан график изменения НСД реального процесса диспергирования, причем линия 1 соответствует экспериментальным данным, полученным на основе фоторегистрации, а линия 2 - сглаженная аппроксимация экспериментальной кривой. Исходя из вышеизложенного, для данного примера необходимое время УЗ обработки, при котором значение НСД наночастиц достигает значения, близкого к единице, соответствует 12…14 сек, а время начала массового деагломерирования УНТ составляет 6,4 сек. Отсюда следует вывод, что можно достаточно точно задать время У3-обработки, соответствующее достижению интенсивностью заранее заданного значения. Для производственных целей определены пределы таких значений в интервале 0,9…0,99. Учитывая большое разнообразие свойств УНТ и связующих, время диспергирования может различаться для разных сочетаний многократно. Поэтому определение времени диспергирования с использованием заявляемого способа позволит существенно сократить время разработки технологических процессов изготовления нанокомпозитов.Figure 1 shows a graph of the changes in the NSD of the real dispersion process, and line 1 corresponds to the experimental data obtained on the basis of photographic recording, and line 2 is a smoothed approximation of the experimental curve. Based on the foregoing, for this example, the necessary time for ultrasonic treatment, at which the value of the NSD of nanoparticles reaches a value close to unity, corresponds to 12 ... 14 seconds, and the start time of mass deagglomeration of CNTs is 6.4 seconds. This leads to the conclusion that it is possible to fairly accurately set the U3-processing time corresponding to the achievement of the intensity of a predetermined value. For production purposes, the limits of such values are determined in the range of 0.9 ... 0.99. Given the wide variety of properties of CNTs and binders, the dispersion time can vary many times for different combinations. Therefore, the determination of the dispersion time using the proposed method will significantly reduce the development time of technological processes for the manufacture of nanocomposites.

Для подтверждения зависимости прочностных характеристик от концентрации УНТ и НСД проведены эксперименты. Использовались многослойные углеродные нанотрубки (МУНТ), обладающие следующими индивидуальными характеристиками: внешний диаметр 15,0÷40,0 нм, длина ≥2 мкм, количество слоев 5÷8, удельная площадь поверхности 200÷250 м2/г.Перед введением в связующее УНТ подвергали термической обработке в сушильном шкафу при температуре ~200°C в течение 5 минут. Взвешивание каждой вводимой дозы УНТ производили на электронных весах фирмы "KERN-770-60" (ФРГ) (класс точности по ГОСТ 24104-88 - 1). Первые образцы были получены без введения УНТ. Затем были изготовлены образцы с введением первой дозы УНТ в размере 0,001% и т.д. После добавления очередной дозы УНТ в наносуспензию в количестве ~0,001% (на 1000 г связующего 0,01 г УНТ) и перемешивания в емкости с воздействием ультразвука путем погружения ультразвукового диспергатора ЛУЗД-1,5/21-3,0. Время ультразвуковой обработки определяли по достижению НСД величины 0,95(для различных концентраций время обработки менялось от 10 до 18 сек). В качестве матрицы была выбрана ненасыщенная изофталиевая неопентильгликолиевая полиэфирная смола B71731AL производства фирмы «Cray Valley». В качестве катализатора отверждения смолы использовался пероксид метилэтилкетона (производитель «Бутанокс»). Катализатор добавлялся в количестве 1% от массы смолы. Смола с катализатором перемешивалась вручную в течение 30÷40 секунд. Приготовленную композицию вакуумировали в вакуумной камере при 700 мм. рт.ст. (0,92 кг/см2) примерно 4 минуты до полного удаления газовых включений, потом заливали в формы и проводили дополнительно вибрационную обработку в форме примерно 10÷15 минут. Размер образцов составил 200×25×5 мм, что соответствует общепринятым правилам изготовления образцов для испытаний.To confirm the dependence of the strength characteristics on the concentration of CNTs and NSDs, experiments were performed. We used multilayer carbon nanotubes (MWNTs) with the following individual characteristics: outer diameter 15.0–40.0 nm, length ≥2 μm, number of layers 5–8, specific surface area 200–250 m 2 / g. Before introduction into the binder CNTs were heat treated in an oven at a temperature of ~ 200 ° C for 5 minutes. Weighing of each injected dose of CNTs was carried out on an electronic balance of KERN-770-60 company (Germany) (accuracy class according to GOST 24104-88 - 1). The first samples were obtained without the introduction of CNTs. Then, samples were made with the introduction of the first dose of CNTs in the amount of 0.001%, etc. After adding a regular dose of CNTs to nanosuspension in an amount of ~ 0.001% (per 1000 g of a binder 0.01 g CNTs) and mixing in a container with the action of ultrasound by immersion of an ultrasonic dispersant LUZD-1.5 / 21-3.0. The ultrasonic treatment time was determined by reaching a NSD value of 0.95 (for various concentrations, the processing time varied from 10 to 18 seconds). The unsaturated isophthalic neopentyl glycol polyester resin B71731AL manufactured by Cray Valley was selected as the matrix. Methyl ethyl ketone peroxide (manufactured by Butanox) was used as a resin curing catalyst. The catalyst was added in an amount of 1% by weight of the resin. The resin with the catalyst was manually mixed for 30–40 seconds. The prepared composition was evacuated in a vacuum chamber at 700 mm. Hg (0.92 kg / cm 2 ) for about 4 minutes until the gas inclusions are completely removed, then they are poured into molds and an additional vibration treatment is performed in the mold for about 10-15 minutes. The size of the samples was 200 × 25 × 5 mm, which corresponds to the generally accepted rules for the manufacture of samples for testing.

Отверждение полиэфирной смолы проводили при комнатной температуре. Заготовки прошли термообработку (постотверждение) при 80°C в течение 3 часов. Испытания образцов на изгиб проводили на испытательной машине FP 100/1. По полученным экспериментальным значениям строили график зависимости прочности на изгиб образцов от концентрации УНТ при различных значениях НСД (фиг.3).The curing of the polyester resin was carried out at room temperature. The preforms were heat-treated (post-cured) at 80 ° C for 3 hours. Bending tests of the samples were carried out on a testing machine FP 100/1. Based on the obtained experimental values, a graph was constructed of the dependence of the bending strength of the samples on the concentration of CNTs at various NDC values (Fig. 3).

Необходимо отметить, что данный способ позволяет нивелировать параметры УЗ воздействия, которые могут менять форму графика и смещать его по времени.It should be noted that this method allows you to level the parameters of ultrasound exposure, which can change the shape of the graph and shift it in time.

Для иллюстрации на фиг.2(а) показаны углеродные нанотрубки в исходном состоянии (агломерированные) (НСД=0), и на фиг.2(б) - нанотрубки, равномерно распределенные в жидкотекучем связующем, здесь НСД практически очень близка единице.For illustration, Fig. 2 (a) shows carbon nanotubes in the initial state (agglomerated) (NSD = 0), and Fig. 2 (b) shows nanotubes uniformly distributed in a fluid binder, here the NSD is almost very close to unity.

Claims (1)

Способ приготовления наносуспензии для изготовления полимерного нанокомпозита путем диспергирования углеродных нанотрубок в реактопластичное связующее в процессе ультразвукового воздействия, отличающийся тем, что процесс диспергирования углеродных нанотрубок в связующем осуществляют с одновременной фоторегистрацией изменений интенсивности окраски наносуспензии, причем при достижении наносуспензией значений интенсивности окрашивания, соответствующих значениям нормированной степени диспергирования, в диапазоне от 0,9 до 0,99 ультразвуковое воздействие прекращают, при этом нормированную степень диспергирования для заданной концентрации определяют предварительно, а ультразвуковое воздействие образующейся наносуспензии ведут с интенсивностью в кавитационной зоне от 15 до 25 кВт/м2. A method of preparing nanosuspension for the manufacture of a polymer nanocomposite by dispersing carbon nanotubes into a thermoplastic binder during ultrasonic treatment, characterized in that the process of dispersing carbon nanotubes in a binder is carried out with simultaneous photorecording of changes in the color intensity of nanosuspension, and when the nanosuspension reaches a color intensity value corresponding to the normalized degree dispersion, in the range of 0.9 to 0.99 ul razvukovoe impact stop, the normalized degree of dispersion for a given concentration is determined in advance, and the resulting nanosuspension sonication lead to the intensity of cavitation in the area of 15 to 25 kW / m 2.
RU2012124228/04A 2012-06-13 2012-06-13 Method of preparing nanosuspension for producing polymer nanocomposite RU2500695C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012124228/04A RU2500695C1 (en) 2012-06-13 2012-06-13 Method of preparing nanosuspension for producing polymer nanocomposite
EA201401314A EA024552B1 (en) 2012-06-13 2012-12-21 Method for producing a nano-suspension for manufacturing a polymer nano-composite
PCT/RU2012/001092 WO2013187794A1 (en) 2012-06-13 2012-12-21 Method for producing a nano-suspension for manufacturing a polymer nano-composite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012124228/04A RU2500695C1 (en) 2012-06-13 2012-06-13 Method of preparing nanosuspension for producing polymer nanocomposite

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2500695C1 true RU2500695C1 (en) 2013-12-10

Family

ID=49710977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012124228/04A RU2500695C1 (en) 2012-06-13 2012-06-13 Method of preparing nanosuspension for producing polymer nanocomposite

Country Status (3)

Country Link
EA (1) EA024552B1 (en)
RU (1) RU2500695C1 (en)
WO (1) WO2013187794A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2605814C1 (en) * 2015-06-26 2016-12-27 Общество с ограниченной ответственностью ООО "НОВЫЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ" Method of processing of fine and hybrid composite filling materials
RU2743566C1 (en) * 2019-12-31 2021-02-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method for increasing tensile strength of fiber composits by means of preliminary modification of carbon fibers with carbon nanotubes and molecules containing amino groups
RU2743565C1 (en) * 2019-12-31 2021-02-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method for increasing the tensile strength of fibrous composites by strengthening the matrix-filler interface of carbon fibers with functionalized carbon nanotubes
RU2791702C1 (en) * 2021-12-30 2023-03-13 Акционерное общество "Центр научно-технических услуг "ЦАГИ" Method for producing nanomodified thermoplastic binder with enhanced strength characteristics

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU179079A1 (en) * Б. С. Тульчинский, Л. К. Дереза , В. Б. Названов METHOD FOR DETERMINING QUALITY SUSPENSION FROM FIBER RAW MATERIALS
SU1500917A1 (en) * 1987-07-13 1989-08-15 Винницкий политехнический институт Arrangement for checking concentration of weighed particles
RU2400462C1 (en) * 2009-04-09 2010-09-27 Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Южный Федеральный Университет" Method of preparing polymer/carbon nanotubes composite on substrate
RU2415884C2 (en) * 2008-12-01 2011-04-10 Институт новых углеродных материалов и технологий (Закрытое акционерное общество), (ИНУМиТ (ЗАО)) Method of producing nano-modified binder, binder and prepreg based on said binder

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7776604B2 (en) * 2003-04-01 2010-08-17 Cabot Corporation Methods of selecting and developing a particulate material

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU179079A1 (en) * Б. С. Тульчинский, Л. К. Дереза , В. Б. Названов METHOD FOR DETERMINING QUALITY SUSPENSION FROM FIBER RAW MATERIALS
SU1500917A1 (en) * 1987-07-13 1989-08-15 Винницкий политехнический институт Arrangement for checking concentration of weighed particles
RU2415884C2 (en) * 2008-12-01 2011-04-10 Институт новых углеродных материалов и технологий (Закрытое акционерное общество), (ИНУМиТ (ЗАО)) Method of producing nano-modified binder, binder and prepreg based on said binder
RU2400462C1 (en) * 2009-04-09 2010-09-27 Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Южный Федеральный Университет" Method of preparing polymer/carbon nanotubes composite on substrate

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2605814C1 (en) * 2015-06-26 2016-12-27 Общество с ограниченной ответственностью ООО "НОВЫЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ" Method of processing of fine and hybrid composite filling materials
RU2743566C1 (en) * 2019-12-31 2021-02-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method for increasing tensile strength of fiber composits by means of preliminary modification of carbon fibers with carbon nanotubes and molecules containing amino groups
RU2743565C1 (en) * 2019-12-31 2021-02-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method for increasing the tensile strength of fibrous composites by strengthening the matrix-filler interface of carbon fibers with functionalized carbon nanotubes
RU2791702C1 (en) * 2021-12-30 2023-03-13 Акционерное общество "Центр научно-технических услуг "ЦАГИ" Method for producing nanomodified thermoplastic binder with enhanced strength characteristics

Also Published As

Publication number Publication date
EA024552B1 (en) 2016-09-30
EA201401314A1 (en) 2015-03-31
WO2013187794A1 (en) 2013-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cooperstein et al. 3D printing of porous structures by UV-curable O/W emulsion for fabrication of conductive objects
CN106366615B (en) A kind of nano-cellulose/photocurable resin material and the preparation method and application thereof for 3 D-printing
da Costa et al. RTM processing and electrical performance of carbon nanotube modified epoxy/fibre composites
RU2500695C1 (en) Method of preparing nanosuspension for producing polymer nanocomposite
Chen et al. Curing characteristics of ceramic stereolithography for an aqueous-based silica suspension
Ni et al. A cross-linking strategy with moderated pre-polymerization of resin for stereolithography
Sun et al. Shrinkage stress of thermal cured epoxy resin reduced by addition of functional hollow microspheres
Khan et al. Synthesis and Characterization of Carbon Fibers and their Application in Wood Composites.
D'Auria et al. Magnetic field-structuring as versatile approach to shape the anisotropic mechanical response of composite foams
CN117658657A (en) A kind of light-curing 3D printing fiber-reinforced ceramic matrix composite slurry and preparation method
Vidakis et al. Cost-effective bi-functional resin reinforced with a nano-inclusion blend for vat photopolymerization additive manufacturing: the effect of multiple antibacterial nanoparticle agents
RU2497843C2 (en) Method of producing high-strength polymer nanocomposite
CN110041662B (en) Preparation method of polymer gradient composite material based on 3D printing
Naidoo et al. Effect of milled fish scale powder reinforcement on physical properties of ether‐based polyurethane foam composite
Marnot et al. Print Speed Optimization for UV-Assisted 3D Printing of Lunar Regolith Simulants Composite Inks
DE102009038531B4 (en) Process for the preparation of phenolic resin foams using a microwave-sensitive material, foam structure produced by this process and their use
RU2791702C1 (en) Method for producing nanomodified thermoplastic binder with enhanced strength characteristics
RU2598477C1 (en) Method for producing filled epoxy compounds
Jiang et al. A novel method for the manufacturing of thick composites
CN108467571B (en) A kind of resistivity wide distribution conductive composite material and preparation method thereof
US20200140649A1 (en) Process for preparing suspensions of carbon nanotubes in polymers, suspensions thus obtained, and their use in production of composites
RU2832508C1 (en) Method of producing composite filament for 3d printing
Jianfeng et al. Preparation and properties of carbon fiber/hydroxyapatite‐poly (methyl methacrylate) biocomposites
DE19828586A1 (en) Sheet moulding compostion
Zakeri et al. OPTIMIZING PHOTOCURING PROPERTIES OF CERAMIC SLURRIES IN STEREOLITHOGRAPHY