PL228678B1 - Masa ceramiczna wykazująca efekt zagęszczania ścinaniem - Google Patents
Masa ceramiczna wykazująca efekt zagęszczania ścinaniemInfo
- Publication number
- PL228678B1 PL228678B1 PL411435A PL41143515A PL228678B1 PL 228678 B1 PL228678 B1 PL 228678B1 PL 411435 A PL411435 A PL 411435A PL 41143515 A PL41143515 A PL 41143515A PL 228678 B1 PL228678 B1 PL 228678B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- density
- volume
- silica
- ceramic
- solid phase
- Prior art date
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 230000008719 thickening Effects 0.000 title abstract description 10
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 title 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 title 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 89
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 44
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 26
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 10
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 claims description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 15
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920000151 polyglycol Polymers 0.000 claims description 2
- 239000010695 polyglycol Substances 0.000 claims description 2
- 238000000280 densification Methods 0.000 claims 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 12
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 9
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 8
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 8
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 8
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000001012 protector Effects 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 2
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- -1 poly(propylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Ceramiczna masa, wykazująca efekt zagęszczania ścinaniem, w której faza stała zawierająca krzemionkę jest zdyspergowana w ciekłym związku organicznym, charakteryzuje się tym, że fazę stałą stanowi mieszanina krzemionki i polimerowych mikrosfer ekspandowanych gazem, przy czym stężenie fazy stałej wynosi od 45 do 75% obj., stężenie krzemionki wynosi powyżej 40% obj., udział procentowy mikrosfer polimerowych wynosi od 1 do 50% obj., zaś mikrosfery polimerowe mają gęstość od 0,01 do 0,10 g/cm3 i wielkość od 1 do 100 µm.
Description
(21) Numer zgłoszenia: 411435 C08K 13/04 (2006.01)
F41H 1/02 (2006.01) D06M 23/10 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 02.03.2015 D06M11/79 (2006.01) (54)
Masa ceramiczna wykazująca efekt zagęszczania ścinaniem
| (73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA WARSZAWSKA, Warszawa, PL | |
| (72) Twórca(y) wynalazku: | |
| (43) Zgłoszenie ogłoszono: | MIKOŁAJ SZAFRAN, Piaseczno, PL |
| 12.09.2016 BUP 19/16 | AGNIESZKA ANTOSIK, Nidzica, PL MAŁGORZATA GŁUSZEK, Warszawa, PL PAWEŁ FALKOWSKI, Warszawa, PL EWA BOBRYK, Warszawa, PL RADOSŁAW ŻUROWSKI, Warszawa, PL |
| (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: | GABRIEL ROKICKI, Warszawa, PL |
| 30.04.2018 WUP 04/18 | MARIUSZ TRYZNOWSKI, Warszawa, PL MARCIN KACZOROWSKI, Warszawa, PL MARCIN LEONOWICZ, Warszawa, PL ŁUKASZ WIERZBICKI, Ciechanów, PL (74) Pełnomocnik: rzecz, pat. Grażyna Padee |
oo r*.
co oo
CM
CM
Q_
PL 228 678 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest ceramiczna masa na bazie krzemionki wykazująca efekt zagęszczania ścinaniem.
Zagęszczanie ścinaniem jest to właściwość płynów nienewtonowskich, reologicznie stabilnych, charakteryzująca się wzrostem lepkości płynu wraz ze wzrostem szybkości ścinania lub przyłożonego naprężenia ścinającego. Ze względu na odwracalność tego procesu płyny dylatancyjne (zagęszczane ścinaniem) zaliczane są do materiałów inteligentnych, czyli zmieniających swoje właściwości pod wpływem czynnika zewnętrznego w sposób przewidywalny i odwracalny. Początkowo efekt zagęszczania ścinaniem traktowany był jedynie jako wada materiału (utrudnia bowiem procesy mieszania i przepływu powodując przeciążenia aparatury), jednak wieloletnie badania pokazały, że materiały o właściwościach dylatancyjnych znakomicie nadają się do tłumienia i rozpraszania energii. Obecnie ciecze zagęszczane ścinaniem znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie podczas normalnej eksploatacji wymagana jest elastyczność materiału, natomiast w przypadku nagłych zderzeń lub groźby urazu następuje jego gwałtowne utwardzenie. Przykładami takich zastosowań są ochraniacze sportowe, tłumiki [Zhang X.Z., Li W., Gong X., Smart Mater. Struct., 17, 035027, 2008] czy też wypełnienia pod budynki narażone na wstrząsy sejsmiczne. Dużo uwagi poświęca się także tzw. ciekłym pancerzom, czyli kam izelkom kuloodpornym opartych na cieczach zagęszczanych ścinaniem (ang. liquid armor) [Srivastava A., Majumdar A., Butola. B.S., Crit. Rev. .Solid. State, 37, 115-129, 2012; Decker M. J., Halbach C. J., Nam C. H., Wagner N. J., Wetze E. D., Compos. Sci. Techn., 67, 565-578, 2007]. Wykazano, że dodatek cieczy dylatancyjnej do materiału p-aramidowego, takiego jak Kevlar nie tylko zapewnia lepszą ochronę ciała człowieka, lecz także umożliwia zmniejszenie ilości stosowanych warstw Kevlaru. Dzięki temu kamizel ka kuloodporna zawierająca ciecz zagęszczaną ścinaniem jest nie tylko znacznie lżejsza, lecz także elastyczniejsza w porównaniu do tradycyjnej kamizelki kuloodpornej. Umożliwia to zastosowanie ochraniacza również na części ruchome ciała.
W wytwarzaniu układów o właściwościach dylatancyjnych stosuje się głównie dwa komponenty: proszki ceramiczne i ciecze dyspergujące. Fazę stałą stanowią najczęściej krzemionki nano i mikrometryczne [Lee Y.S., Wagner N.J., Rheol Acta, 42, 199-208, 2003; Kang T.J., Hong K.H., Yoo M.R. Fiber Polym, 11,719-724, 2010], rzadziej polimetakrylan metylu) (PMMA), węglan wapnia, dwutlenek tytanu, kompozycje AI2O3 czy SiC [Ding J., Tracey P., Li W. , Peng G., Whitten P.G., Wallace G.G., Textiles and Light Industrial Science and Technology (TLIST), 2, 161-173, 2013]. Krzemionka występuje głównie w postaci sfer (φ >100 nm) oraz jako cząstki amorficzne (φ < 100 nm). Opracowuje się również układy z proszkami w formie płytek np. kaolin [Rosen B.A., Nam Laufer C.H., Kalman D.P., Wetzel E.D., Wagner N.J., Proceedings of SAMPE 2007. Baltimore, MD. 3-7 June 2007], a także igieł i elips. Do najpowszechniej stosowanych dyspergentów należą glikole polietylenowe, polipropylenowe, glikol etylenowy oraz woda. W układach wodnych proszek szybko sedymentuje i łatwo tworzy twarde osady. W przypadku użycia glikoli uzyskuje się masy dość stabilne w czasie.
Do tej pory na podstawie badań nad układami dylatancyjnymi stwierdzono, że najlepsze właściwości mają masy na bazie krzemionki, a w szczególności nanokrzemionki zdyspergowanej w glikolu poli(propylenowym). Dużą zaletą krzemionki jest jej dostępność oraz niska cena. Co więcej, jest to materiał lekki a zarazem twardy. Wśród materiałów krzemionkowych o nanometrycznej wielkości ziarna, do najczęściej stosowanych należą te otrzymywane metodą rozpyłową o komercyjnej nazwie Fumed Silica [Yang H., Ruan J., Zou J., Science in China E, 12, 845-860, 2009]. Ciecze zagęszczane ścinaniem oparte na nanokrzemionce odznaczają się niską gęstością, dzięki czemu materiał jest lekki i nie stanowi dużego obciążenia dla ciała. Z drugiej strony stosowanie krzemionek o nanometrycznej wielkości ziarna jest związane z takimi ograniczeniami jak: niskie stężenie fazy stałej rzędu do 35%obj, problem z deaglomeracją cząstek proszku ceramic znego, silna adsorpcja wody oraz niestabilność parametrów reologicznych w czasie. Wpływa to znacząco na efekt zagęszczania ścinaniem, który w tym przypadku jest niewielki.
Jak wynika z przytoczonych wyżej pozycji literaturowych w literaturze naukowej znaleźć również można wiele publikacji dotyczących zastosowania sferycznej krzemionki sub - i mikrometrycznej. Niepodważalną zaletą stosowania tego typu materiału jest możliwość zwiększenia stężenia fazy stałej, co skutkuje wzrostem skoku dylatancyjnego. W odróżnieniu od cząstek o rozmiarze nanometrycznym, w przypadku zastosowania krzemionki o sub- i mikrometrycznej wielkości ziarna
PL 228 678 B1 nie obserwuje się znaczących problemów z aglomeracją cząstek proszku ceramicznego. Masy są homogeniczne, ze względu na równomierne rozmieszczenie cząstek proszku w zawiesinie. Materiał ten został także szeroko przebadany w zastosowaniu do materiałów ochronnych typu liquid armor. Jak wynika z informacji literaturowych materiał ten skutecznie poprawia zdolności protekcyjne tego typu materiałów. Wadą sferycznych krzemionek sub - i mikronowych jest natomiast podwyższona masa układu wynikająca z zastosowania większego stężenia fazy stałej. Problem ten został rozwiązany dzięki zastosowaniu masy lejnej na bazie krzemionki z dodatkiem mikros fer polimerowych o bardzo niskiej gęstości.
Ceramiczną masę wykazującą efekt zagęszczania ścinaniem według wynalazku stanowi mieszanina krzemionki i polimerowych mikrosfer ekspandowanych gazem zdyspergowana w ciekłym związku organicznym i charakteryzująca się bardzo wysokim stężeniem fazy stałej. Stężenie fazy stałej wynosi od 45 do 75%obj., przy czym udział mikrosfer polimerowych wynosi od 1 do 50%obj., a całkowite stężenie krzemionki w masie ceramicznej wynosi powyżej 40%obj. Mikrosfery polimerowe w masie ceramicznej mają wielkość od 1 do 100 pm i gęstość od 0,01 do 0,10 g/cm3. Ciekłym związkiem organicznym jest glikol i/lub poliglikol, korzystnie glikol polipropylenowy.
Korzystnie mikrosfery polimerowe mają gęstość od 0,07 do 0,10 g/cm3.
Korzystnie ceramiczna masa lejna zawiera krzemionkę o wielkości ziarna od 0,1 do 2,3 pm.
Korzystnie jest to krzemionka o sferycznym kształcie ziarna.
Korzystnie stosuje się glikol polipropylenowy o masie molowej powyżej 1000 g/mol.
Ceramiczną masę lejną według wynalazku korzystnie stosuje się do protekcji ciała człowieka, w tym do kamizelek kuloodpornych, ochraniaczy sportowych oraz w urządzeniach tłumiących energię w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym do rozpraszania drgań i wstrząsów .
Ceramiczną masę lejną wykazującą efekt zagęszczania ścinaniem według wynalazku otrzymuje się w ten sposób, że krzemionkę sferyczną miesza się z mikrosferami polimerowymi, po czym otrzymaną mieszaninę dysperguje się w ciekłym związku organicznym.
W ceramicznej masie według wynalazku stosuje się polimerowe mikrosfery ekspandowane gazem charakteryzujące się dużą sprężystością tzn. wykazujące zdolność do odwracalnej zmiany kształtu pod wpływem działającej siły. Duża wytrzymałość tego typu materiałów sprawia, że może on być stosowany wielokrotnie. Ten rodzaj mikrosfer nie był wcześniej stosowany w celu otrzymywania cieczy zagęszczanych ścinaniem. Mikrometryczny rozmiar sfer umożliwił zwiększenie stężenia fazy stałej oraz stopnia upakowania cząstek ciała stałego w masie ceramicznej, co znacząco wpłynęło na poprawę właściwości masy. Odpowiednio dobrana gęstość mikrosfer przyczynia się do obniżenia gęstości masy ceramicznej o co najmniej 10%, co korzystnie wpływa na obniżenie masy układu przy jednoczesnej poprawie zdolności absorpcji energii stosowanych materiałów wynikającej z wysokiej sprężystości polimerowych mikrosfer.
Masa ceramiczna według wynalazku odznacza się stabilnością parametrów reologicznych oraz znacznym, stromym skokiem lepkości. Dodatek polimerowych mikrosfer pozytywnie wpływa na wzrost skoku lepkości masy zagęszczanej ścinaniem. W zależności od zastosowanej kompozycji mikrosfer i proszku ceramicznego w ciekłym związku organicznym możliwe jest sterowanie skokiem dylatancyjnym, zarówno jego wielkością, jak i szybkością ścinania, przy której skok ten powinien występować. Wraz ze wzrostem stężenia fazy stałej skok dylatancyjny rośnie. Stosunek objętościowy krzemionki do mikrosfer wpływa natomiast na szybkość ścinania, przy której następuje początek zagęszczania ścinaniem oraz maksimum skoku lepkości. Im większa zawartość mikrosfer w zawiesinie, tym skok lepkości jest niższy, ale pojawia się przy wyższych wartościach szybkości ścinania. Wynika stąd, że poprzez dobór odpowiedniej mieszaniny proszku ceramicznego i mikrosfer polimerowych oraz zastosowanie odpowiedniego stężenia fazy stałej możliwe jest w sposób świadomy sterowanie charakterystyką reologiczną mas zagęszczanych ścinaniem. Co więcej właściwości otrzymanych mas są znacznie lepsze niż w przypadku zastosowania ceramicznej masy lejnej opartej jedynie na krzemionce.
W sposobie według wynalazku, jako polimerowe mikrosfery można wykorzystać dowolny rodzaj mikrosfer dostępny handlowo zgodny z parametrami zdefiniowanymi w wynalazku. Według przyjętych założeń najważniejsze są właściwości fizyczne danych mikrosfer. Istotne jest, aby były sprężyste tzn. wykazywały zdolność do odwracalnej zmiany kształtu pod wpływem przyłożonej siły. Przykładami takich mikrosfer są komercyjnie dostępne Expancel® DE Microsperes (Dry Expanded). Jako proszek ceramiczny stosować można krzemionkę o sferycznym, jak i niesferycznym kształcie
PL 228 678 B1 ziarna. Dużą zaletą tego materiału jest jego dostępność oraz niska cena. Proponowane jako korzystne glikole są natomiast nietoksycznymi, komercyjnie dostępnymi cieczami chętnie wy korzystywanymi w kosmetyce np. do produkcji kremów.
Przedmiot wynalazku został bliżej przedstawiony w przykładach wykonania.
P r z y k ł a d 1
P1.1
Do preparatyki 15 cm3 ceramicznej masy zagęszczanej ścinaniem użyto 14,70 g krzemionki o sferycznym kształcie o wielkości ziarna 0,1-0,2 pm i gęstości równej 1,96 g/cm3 oraz 7,54 g glikolu polipropylenowego o masie molowej 2000 g/mol. Stosunek fazy stałej do fazy ciekłej wynosił 50:50%obj. Proces homogenizacji trwał 3 godziny. W ten sposób uzyskano jednorodną zawiesinę o właściwościach reologicznych stabilnych w funkcji czasu. Otrzymany układ charakteryzował się wzrostem lepkości od wartości 743 Pa-s do 6050 Pa-s, dając skok lepkości równy ok. 5307 Pa-s. Gęstość zawiesiny wynosiła 1,48 g/cm3.
P1.2
Do preparatyki 15 cm3 ceramicznej masy zagęszczanej ścinaniem użyto 13,23 g krzemionki o sferycznym kształcie o wielkości ziarna 0,1-0,2 pm i gęstości równej 1,96 g/cm3, 0,16 g modyfikatora w postaci mikrosfer polimerowych 461DE20d70 o wielkości cząstek 15-25 pm i gęstości 0,07 g/cm3 oraz 6,03 g glikolu polipropylenowego o masie molowej 2000 g/mol. Stosunek fazy stałej do fazy ciekłej wynosił 60:40% obj. Zawartość poszczególnych składników w zawiesinie ceramicznej wynosiła odpowiednio: 45%obj. SiO2, 15%obj. 461DE20d70, 40%obj. PPG2000. Proces homogenizacji trwał 3 godziny. Otrzymany układ charakteryzował się wzrostem lepkości od wartości 33 Pa-s do 12600 Pa-s, dając skok lepkości równy ok. 12567 Pa-s. Gęstość zawiesiny wynosiła 1,29 g/cm3.
P1.3
Do preparatyki 15 cm3 ceramicznej masy zagęszczanej ścinaniem użyto 13,23 g krzemionki o sferycznym kształcie o wielkości ziarna 0,1-0,2 pm i gęstości równej 1,96 g/cm3, 0,07 g modyfikatora w postaci mikrosfer polimerowych 461DE80d30 o wielkości cząstek 55-85 pm i gęstości 0,03 g/cm3 oraz 6,03 g glikolu polipropylenowego o masie molowej 2000 g/mol. Stosunek fazy stałej do fazy ciekłej wynosił 60:40%obj. Zawartość poszczególnych składników w zawiesinie ceramicznej wynosiła odpowiednio: 45%obj. SiO2, 15%obj. 461DE80d30, 40%obj. PPG2000. Proces homogenizacji trwał 3 godziny. Otrzymany układ charakteryzował się wzrostem lepkości od wartości 205 Pa -s do 115000 Pa-s, dając skok lepkości równy ok. 114795 Pa-s. Gęstość zawiesiny wynosiła 1,29 g/cm3.
Na Fig. 1 przedstawiono zależność lepkości od szybkości ścinania ceramicznych mas przygotowanych według przykładu 1.
P r z y k ł a d 2
P2.1
Do preparatyki 15 cm3 ceramicznej masy zagęszczanej ścinaniem użyto 15,59 g krzemionki o sferycznym kształcie o wielkości ziarna 0,5-0,6 pm i gęstości równej 1,89 g/cm3 oraz 6,78 g glikolu polipropylenowego o masie molowej 2000 g/mol. Stosunek fazy stałej do fazy ciekłej wynosił 55:45%obj. Proces homogenizacji trwał 3 godziny. W ten sposób uzyskano jednorodną ceramiczną masę stabilną w czasie. Otrzymany układ charakteryzował się wzrostem lepkości od wartości 2 Pa-s do 4785 Pa-s, dając skok lepkości równy ok. 4783 Pa-s. Gęstość zawiesiny wynosiła 1,49 g/cm3.
P2.2
Do preparatyki 15 cm3 ceramicznej masy zagęszczanej ścinaniem użyto 13,61 g krzemionki o sferycznym kształcie o wielkości ziarna 0,5-0,6 pm i gęstości równej 1,89 g/cm3, 0,13 g modyfikatora w postaci mikrosfer polimerowych 461DE20d70 o wielkości cząstek 15-25 pm i gęstości 0,07 g/cm3 oraz 6,03 g glikolu polipropylenowego o masie molowej 2000 g/mol. Stos unek fazy stałej do fazy ciekłej wynosił 60:40%obj. Zawartość poszczególnych składników w zawiesinie ceramicznej wynosiła odpowiednio: 48%obj. SiO2, 12%obj. 461DE20d70, 40%obj. PPG2000. Proces homogenizacji trwał 3 godziny. Otrzymany układ charakteryzował się wzrostem lepkości od wartości 24 Pa-s do 10800 Pa-s, dając skok lepkości równy ok. 10776 Pa-s. Gęstość zawiesiny wynosiła 1,32 g/cm3.
P2.3
Do preparatyki 15 cm3 ceramicznej masy zagęszczanej ścinaniem użyto 13,23 g krzemionki o sferycznym kształcie o wielkości ziarna 0,5-0,6 pm i gęstości równej 1,89 g/cm3, 0,07 g modyfikatora w postaci mikrosfer polimerowych 461DE80d30 o wielkości cząstek 55-85 pm i gęstości 0,03 g/cm3 oraz 6,03 g glikolu polipropylenowego o masie molowej 2000 g/mol. Stosunek fazy stałej
PL 228 678 B1 do fazy ciekłej wynosił 62:38%obj. Zawartość poszczególnych składników w zawiesinie ceramicznej wynosiła odpowiednio: 50%obj. SiO2, 12%obj. 461DE80d30, 38%obj. PPG2000. Proces homogenizacji trwał 3 godziny. Otrzymany układ charakteryzował się wzrostem lepkości od wartości 34 Pa-s do
15800 Pa-s, dając skok lepkości równy ok. 15766 Pa-s. Gęstość zawiesiny wynosiła 1,29 g/cm3.
Na Fig. 2 przedstawiono zależność lepkości od szybkości ścinania ceramicznych mas przygotowanych według przykładu 2.
P r z y k ł a d 3
P3.1
Do preparatyki 15 cm3 ceramicznej masy zagęszczanej ścinaniem użyto 16,00 g krzemionki o sferycznym kształcie o wielkości ziarna 0,9-1,3 pm i gęstości równej 1,94 g/cm3 oraz 6,78 g glikolu polipropylenowego o masie molowej 2000 g/mol. Stosunek fazy stałej do fazy ciekłej wynosił 55:45%obj. Proces homogenizacji trwał 3 godziny. W ten sposób uzyskano jednorodną zawiesinę stabilną w czasie. Otrzymany układ charakteryzował się wzrostem lepkości od wartości 4 Pa-s do 516 Pa-s, dając skok lepkości równy ok. 512 Pa-s. Gęstość zawiesiny wynosiła 1,52 g/cm3.
P3.2
Do preparatyki 15 cm3 ceramicznej masy zagęszczanej ścinaniem użyto 13,75 g krzemionki o sferycznym kształcie o wielkości ziarna 0,9-1,3 pm i gęstości równej 1,94 g/cm3, 0,17 g modyfikatora w postaci mikrosfer polimerowych 461DE20d70 o wielkości cząstek 15-25 pm i gęstości 0,07 g/cm3 oraz 5,58 g glikolu polipropylenowego o masie molowej 2000 g/mol. Stosunek fazy stałej do fazy ciekłej wynosił 63:37%obj. Zawartość poszczególnych składników w zawiesinie ceramicznej wynosiła odpowiednio: 47%obj. SiO2, 16%obj. 461DE20d70, 37%obj. PPG2000. Proces homogenizacji trwał 3 godziny. Otrzymany układ charakteryzował się wzrostem lepkości od wartości 58 Pa-s do 6250 Pa-s, dając skok lepkości równy ok. 6192 Pa-s. Gęstość zawiesiny wynosiła 1,30 g/cm3.
P3.3
Do preparatyki 15 cm3 ceramicznej masy zagęszczanej ścinaniem użyto 13,53 g krzemionki o sferycznym kształcie o wielkości ziarna 0,9-1,3 pm i gęstości równej 1,94 g/cm3, 0,07 g modyfikatora w postaci mikrosfer polimerowych 461DE80d30 o wielkości cząstek 55-85 pm i gęstości 0,03 g/cm3 oraz 5,73 g glikolu polipropylenowego o masie molowej 2000 g/mol. Stosunek fazy stałej do fazy ciekłej wynosił 62:38%obj. Zawartość poszczególnych składników w zawiesinie ceramicznej wynosiła odpowiednio: 46%obj. SiO2, 16%obj. 461DE80d30, 38%obj. PPG2000. Proces homogenizacji trwał 3 godziny. Otrzymany układ charakteryzował się wzrostem lepkości od wartości 63 Pa-s do 3740 Pa-s, dając skok lepkości równy ok. 3677 Pa-s. Gęstość zawiesiny wynosiła 1,29 g/cm3.
Na Fig. 3 przedstawiono zależność lepkości od szybkości ścinania ceramicznych mas przygotowanych według przykładu 3.
P r z y k ł a d 4
P4.1
Do preparatyki 15 cm3 ceramicznej masy zagęszczanej ścinaniem użyto 16,00 g krzemionki o sferycznym kształcie o wielkości ziarna 2,2-2,3 pm i gęstości równej 1,94 g/cm3 oraz 6,78 g glikolu polipropylenowego o masie molowej 2000 g/mol. Stosunek fazy stałej do fazy ciekłej wynosił 55:45%obj. Proces homogenizacji trwał 3 godziny. W ten sposób uzyskano jednorodną zawiesinę stabilną w czasie. Otrzymany układ charakteryzował się wzrostem lepkości od wartości 45 Pa -s do 1260 Pa-s, dając skok lepkości równy ok. 1215 Pa-s. Gęstość zawiesiny wynosiła 1,52 g/cm3.
P4.2
Do preparatyki 15 cm3 ceramicznej masy zagęszczanej ścinaniem użyto 13,75 g krzemionki o sferycznym kształcie o wielkości ziarna 2,2-2,3 pm i gęstości równej 1,94 g/cm3, 0,17 g modyfikatora w postaci mikrosfer polimerowych 461DE20d70 o wielkości cząstek 15-25 pm i gęstości 0,07 g/cm3 oraz 5,58 g glikolu polipropylenowego o masie molowej 2000 g/mol. Stosunek fazy stałej do fazy ciekłej wynosił 63:37%obj. Zawartość poszczególnych składników w zawiesinie cerami cznej wynosiła odpowiednio: 47%obj. SiO2, 16%obj. 461DE20d70, 37%obj. PPG2000. Proces homogenizacji trwał 3 godziny. Otrzymany układ charakteryzował się wzrostem lepkości od wartości 98 Pa-s do 3630 Pa-s, dając skok lepkości równy ok. 3532 Pa-s. Gęstość zawiesiny wynosiła 1,30 g/cm3.
P4.3
Do preparatyki 15 cm3 ceramicznej masy zagęszczanej ścinaniem użyto 13,53 g krzemionki o sferycznym kształcie o wielkości ziarna 2,2-2,3 pm i gęstości równej 1,94 g/cm3, 0,07 g modyfikatora w postaci mikrosfer polimerowych 461DE80d30 o wielkości cząstek 55-85 pm i gęstości 0,03 g/cm3 oraz 5,73 g glikolu polipropylenowego o masie molowej 2000 g/mol. Stosunek fazy stałej
PL 228 678 B1 do fazy ciekłej wynosił 62:38%obj. Zawartość poszczególnych składników w zawiesinie ceramicznej wynosiła odpowiednio: 45%obj. SiO2, 16%obj. 461DE80d30, 38%obj. PPG2000. Proces homogenizacji trwał 3 godziny. Otrzymany układ charakteryzował się wzrostem lepkości od wartości 73 Pa-s do 2260 Pa-s, dając skok lepkości równy ok. 2187 Pa-s. Gęstość zawiesiny wynosiła 1,29 g/cm3.
Na Fig. 4 przedstawiono zależność lepkości od szybkości ścinania ceramicznych mas przygotowanych według przykładu 4.
Claims (6)
1. Ceramiczna masa wykazująca efekt zagęszczania ścinaniem, w której faza stała zawierająca krzemionkę jest zdyspergowana w ciekłym związku organicznym, znamienna tym, że fazę stałą stanowi mieszanina krzemionki i polimerowych mikrosfer ekspandowanych gazem, przy czym stężenie fazy stałej wynosi od 45 do 75%obj., stężenie krzemionki wynosi powyżej 40%obj., udział procentowy mikrosfer polimerowych wynosi od 1 do 50%obj., zaś mikrosfery polimerowe mają gęstość od 0,01 do 0,10 g/cm3 i wielkość od 1 do 100 pm, a ciekły związek organiczny stanowi glikol i/lub poliglikol.
2. Ceramiczna masa według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera mikrosfery polimerowe o gęstości od 0,07 do 0,10 g/cm3.
3. Ceramiczna masa według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera krzemionkę o średniej wielkości cząstek od 0,1 do 2,3 pm.
4. Ceramiczna masa według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera krzemionkę o sferycznym kształcie ziarna.
5. Ceramiczna masa według zastrz.
6, znamienna tym, że zawiera glikol polipropylenowy o masie molowej powyżej 1000 g/mol.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL411435A PL228678B1 (pl) | 2015-03-02 | 2015-03-02 | Masa ceramiczna wykazująca efekt zagęszczania ścinaniem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL411435A PL228678B1 (pl) | 2015-03-02 | 2015-03-02 | Masa ceramiczna wykazująca efekt zagęszczania ścinaniem |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL411435A1 PL411435A1 (pl) | 2016-09-12 |
| PL228678B1 true PL228678B1 (pl) | 2018-04-30 |
Family
ID=56855104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL411435A PL228678B1 (pl) | 2015-03-02 | 2015-03-02 | Masa ceramiczna wykazująca efekt zagęszczania ścinaniem |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL228678B1 (pl) |
-
2015
- 2015-03-02 PL PL411435A patent/PL228678B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL411435A1 (pl) | 2016-09-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jiang et al. | Hierarchically structured cellulose aerogels with interconnected MXene networks and their enhanced microwave absorption properties | |
| Wang et al. | Rheological and mechanical properties of epoxy/clay nanocomposites with enhanced tensile and fracture toughnesses | |
| Yin et al. | Enhanced electrorheology of suspensions containing sea-urchin-like hierarchical Cr-doped titania particles | |
| HRP20221022T1 (hr) | Proizvodi glinice i njihova uporaba u polimernim pripravcima visoke toplinske vodljivosti | |
| Singh et al. | Effect of molecular weight of polyethylene glycol on the rheological properties of fumed silica-polyethylene glycol shear thickening fluid | |
| JP2016135729A (ja) | 窒化ホウ素凝集粒子、該粒子の製造方法、該粒子を含む組成物、及び該粒子を含む成形体 | |
| US20170291855A1 (en) | Porous titanate compound particles and method for producing same | |
| Ma et al. | Synthesis and characterization of microencapsulated paraffin with TiO2 shell as thermal energy storage materials | |
| Huo et al. | Ceramic particle-stabilized foams/emulsions with UV light response and further synthesis of ceramic capsules | |
| KR20210018358A (ko) | 마이크로/나노 조도를 갖는 하이브리드 미세구체를 포함하는 소수성 코팅 | |
| JPH11286611A5 (pl) | ||
| JP7478632B2 (ja) | 酸化マグネシウム粉末、フィラー組成物、樹脂組成物、及び放熱部品 | |
| JP5617410B2 (ja) | 酸化亜鉛粒子、樹脂組成物、グリース、塗料組成物及び化粧料 | |
| Suzuki et al. | Bimodal filler system consisting of mesoporous silica particles and silica nanoparticles toward efficient suppression of thermal expansion in silica/epoxy composites | |
| Park et al. | Rheological behavior of polymer/layered silicate nanocomposites under uniaxial extensional flow | |
| CN109912300A (zh) | 一种低密度高抗热震性复合陶瓷粉体及其制备方法及制备方法 | |
| Singh et al. | Rheology of fumed silica and polyethylene glycol shear thickening suspension with nanoclay as an additive | |
| PL228678B1 (pl) | Masa ceramiczna wykazująca efekt zagęszczania ścinaniem | |
| Mun et al. | Thermal conductivities of epoxy composites comprising fibrous carbon and particulate silicon carbide fillers | |
| MXPA04010869A (es) | Fibra sintetica que contiene polvos con forma de esfera hueca. | |
| Li et al. | Preparation of body armour material of Kevlar fabric treated with colloidal silica nanocomposite | |
| Subli et al. | Effects of hybrid fillers on the wear, Tensile and morphology properties of UHMWPE/Chitosan-ZnO composites | |
| Niu et al. | Flexible polymer composites with enhanced wave absorption properties based on beta-manganese dioxide nanorods and PVDF | |
| Idźkowska et al. | The Effect of nano-SiO 2 particle size distribution on rheological behaviour of shear thickening fluids | |
| Yıldız | Synthesis and rheological behavior of shear thickening fluids (STFs) for liquid armor applications |