КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к производству наноструктурированных композиционных материалов, которое может быть использовано и химической, текстильной, медицинской промышленности, пищевой индустрии и в быту.
Композиционный материал включает использование наноуглеродного наполнителя фуллерена C60 с концентрацией 1 ÷ 10% масс, в качестве добавки в полиэтилен низкой плотности при формовании пленок из раствора или расплава полимера, обеспечивает лучшие показатели механических, тепловых и других свойств изделия, не требует изменения существующей технологии получения материала.

Изобретение относится к производству нано-структурированных полимерных материалов, которое может найти широкое применение в химической, текстильной, медицинской промышленности, пищевой индустрии и в быту.
Известны полимерные композиции, содержащие в качестве матрицы полиметилметакрилат (ПММА)[1], политетрафторэтилен (ПТФЭ) |2], добавки фуллерен C60 [1] и фуллеренов сажа (ФС) [2] с целью выяснения изменений в люминесцентных и трибологических свойствах полимеров с ростом содержания добавок в них. При этом изменения физических и других эксплуатационных свойств полимеров остаются неизученными.
Наиболее близким по технической сущности и уровню к предлагаемому изобретению является композиция [3], содержащая полиэтилен (ПЭ) и галогенированную сажу, концентрацию которой изменяли в пределах 15 ÷ 50% масс. Внедрение наполнителя сопровождается ухудшением механических и тепловых свойств матрицы.
Целью изобретения является получение ком-позиционного материала па основе полиэтилена, содержащий фуллерен C60, полученного из растворов в разных ароматических растворителях и из расплава смеси полимера с наполнителем фуллереном C60.
Указанная цель достигается тем, что в раствор или расплав известного материала полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) вводят нанокарбоновый наполнитель - фуллерен C60 при следующем соотношений компонентов в масс.% или частях:
1. Образцы серии 1 - ПЭНП+ C60, полученные из расплава
Полиэтилен низкой плотности 90 ÷ 99
Фуллерен C60 (наполнитель) 1 ÷ 10
2. Образцы серии 2 - ПЭНП+ C60 полученные из раствора в толуоле
Полиэтилен низкой плотности 90 ÷ 99
Фуллерен C60 (наполнитель) 1 ÷ 10
3. Образцы серии 3 - ПЭНП + C60, получен-ные из раствора в дихлорбензоле
Полиэтилен низкой плотности 90 ÷ 99
Фуллерен C60 (наполнитель) 1 ÷ 10
В качестве объектов исследования использованы порошки из полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) ГОСТ 16337-77 марки 10802-020 и нано-углерод - фуллерен C60 с химической чистотой 99,7%. Для получения образцов серии 1 смесь порошков ПЭНП с фуллереном C60 заправляют в форму. Концентрация фуллерена C60 меняют в пределах 1 ÷ 10% масс. На гидравлическом прессе с нагревателями при 1500 С и давлении 50 атм прессуют из расплава пленки толщиной 0,2-0,3 мм. Для получения образцов серии 2 и 3 готовят предварительно 5% раствор ПЭНП в ароматических растворителях (толуол, дихлорбензол), а также насыщенные растворы фуллерена в этих же растворителях. В раствор ПЭНП добавляют в массовом соотношении раствор фуллерена C60, смешивают их в водяной бане при 800С и формуют пленки ПЭНП из раствора с заданными толщина-ми. Из полученных пленок готовят образцы в форме двойной лопаты, с рабочей длиной 22 мм и шириной 4 мм. Механические испытания проведены согласно ГОСТ 1262-68 на разрывной машине РМ-1. Тепловые испытания в цикле нагревание - охлаждение проведены на ДСК 204F1 фирмы Netzsch. Результаты механических и тепловых испытаний приведены в таблице.












Как видно из таблицы рост концентрации фуллерена C60 в матрице ПЭНП (для серии 1-3) сопровождается практически почти постоянством температуры плавления Тпл самой матрицы, постепенным увеличением начального модуля упру-гости ЕО, постепенным уменьшением разрывного удлинения ερ образцов серии 1 и 3, резким падением ερ образцов серии 2, упрочнением образцов серии 2 и 3, слабым снижением прочности образцов серии 1 и их сохранением. Кроме того, образцы серии 3 по прочности превышают прочности образцов серии 1 и 2 в 3-5 раз. Образцы серии I и 3 показывают повышенную эластичность по сравнению с образцами серии 2. Для исходных и наполненных систем изменение концентрации фуллерена C60 в интервале С = 1 ÷ 10% масс, не приводит к изменению горючести материалов; для образцов серии 1 происходит изменение цвета от исходного светло-прозрачного серого вплоть до черного, а для образцов серии 2 и 3 наблюдается изменение цвета от исходного светло-прозрачного серого к пурпуровому с фиолетовым отенком.
Таким образом, использование в качестве наполнителя фуллере C60 в полиэтилене приводит к получению композиционного материала с наилучшими механическими и тепловыми свойствами. Производство композиционного материала не требует изменения существующей технологии получения материалов.

1. Guobin Ma, Wenjuan Cheng, Gunghua Chen, Naiben Ming. Orientation and photoluminescence of C60 crystallites in C60- polymethyl methacrylaic films. Thin Solid Films 375(2000) 292-295.
2. Точильников Д.Г., Будтов В.П., Пугачев А.К., Гинзбург Б.М., Вулатов В.II. Авторское свидетельство РФ 2216553, 2003.

3. Авторское свидетельство СССР №732719, Бюл.№17. 05.05.80.