НАНОКОМПОЗИТНЫЙ ПОЛИАРИЛСУЛЬФОНОВЫЙ ПЛЕНОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ
NANOCOMPOSITE POLYARYLSULPHONIC FILM MATERIAL

Изобретение относится к полимерным пленочным материалам, модифицированным нанокомпозитными соединениями, с улучшенными функциональными свойствами, в частности, прочностными характеристиками, предназначенным для применения в электронной промышленности, электротехнике, машиностроении.
Известна полимерная нанокомпозитная толстая пленка, патент РФ №2404915, В82В 3/00, опубл.: 27.11.2010 г., получаемая формованием полимерной матрицы воздействием тепловой энергии при постоянном давлении на исходную полимерсодержашую композицию, модифицированную наночастицами металла с размером до 30 нм, при этом параметры температуры, давления и время воздействия выбирают из условия обеспечения порога сверхпластичности, достижение которого контролируют визуально.
Недостатком известного решения является то, что не обеспечивается равномерное распределение наночастиц в объеме полимера, микроструктура пленки не является изотропной, следовательно, такая пленка не является качественной и не может гарантировать повышения механических параметров получаемого пленочного материала.
Известна пленка полиарилсульфоновая марки ПСФ-Т1 (ТУ 6365-008-07615973-12), принятая в качестве прототипа.
Недостатками известного полиарилсульфонового пленочного материала являются механические характеристики, требующие повышения.
Задачей изобретения является получение полиарилсульфонового пленочного материала с равномерным упорядоченным распределением наночастиц в матрице полимера, обладающего повышенными механическими характеристиками.
Техническая сущность предлагаемого решения заключается в том, что нанокомпозитный полиарилсульфоновый пленочный материал содержит наночастицы Cu/С или Ni/C, размером 90-100 нм, в полимерной матрице в количестве 0,002%. И использован полиарилсульфон марки ПСФ-190 (ТУ 2226-468-00209349-2010).
Нанокомпозитный полиарилсульфоновый пленочный материал получали следующим образом.
Готовили суспензию нанокомпозита Cu/С или Ni/C, с размером частиц 90-100 нм, (ТУ 2494-001-0752163-2010), в среде диметилсульфоксида.
Приготовление суспензии:
- механохимическое совмещение, перетир в ступке в течение 5 минут при порционном добавлении жидкости;
- ультразвуковая обработка в ультразвуковой ванне, в течение 7 минут.
Суспензию перемешивали с гранулированным полиарилсульфоном.
Равномерное распределение наночастиц, нанесенных на поверхность гранул полисульфона в объеме полимера, осуществляли в зонах материального цилиндра экструдера.
Были изготовлены методом экструзии образцы пленочного материала с различной концентрацией (0,002 мас.%, 0,005 мас.%, 0,01 мас.%) наночастиц Cu/С и Ni/C в полимерной матрице. Опытным путем было выяснено, что содержание меньшей концентрации наночастиц в полиарилсульфоновом пленочном материале не оказывает ощутимого эффекта на его механические свойства и является нецелесообразным.
В таблице 1 приведены примеры характеристик композиций с различным содержанием медь-углеродного (Cu/С) и никель-углеродного (Ni/C) нанокомпозита.
№ п/п
Параметры
(прототип)
ПСФ-190+Cu/CHK
ПСФ-190+Ni/CHK
0,002%
0,005%
0,01%
0,002%
0,005%
0,01%
1
Показатель текучести расплава г/10 мин (325°С, р=2,16 кг)
6,9
7,2
8,8
7,56
7,5
2
Толщина пленки, мкм
44
48
51
43
43
47
43
3
Прочность при растяжении, МПа
56,5
70,95
77,72
78,44
74,88
78,4
78,6
4
Относительное удлинение при разрыве, %
99
143,6
41,4
24,3
99,4
91,7
18,6
5
Относительное удлинение верхнего предела текучести, %
3,6
5,3
6,0
5,9
5,7
6,0
6,1
Из таблицы следует, что по прочностным характеристикам материал имеет явное преимущество, по сравнению с прототипом.
Предлагаемый нанокомпозитный полиарилсульфоновый пленочный материал прост в изготовлении, технологичен. Повышение прочностных показателей даст возможность расширить область его применения и увеличить ресурс работы изделий, в составе которых он применяется.