Preview

Вопросы материаловедения

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Влияние содержания дисперсного наполнителя в композите на основе полифениленсульфида на свойства образцов, полученных методом 3D-печати

https://doi.org/10.22349/1994-6716-2025-124-4-143-153

Аннотация

Полифениленсульфид (ПФС) находит все большее распространение благодаря своим уникальным физико-химическим и термическим свойствам в совокупности с невысокой стоимостью и возможностью применения в 3D-печати. Создание композиций на основе ПФС это хороший способ получить высокий уровень свойств напечатанных изделий. В настоящей работе были получены филаменты на основе ПФС и изучены свойства напечатанных ими изделий. Методом экструзии были получены филаменты десяти разных составов, содержащие стекловолокно, кварцевую муку или их комбинации. Филаментами напечатаны образцы для испытаний на растяжение, ударную вязкость по Изоду без надреза и температуру изгиба под нагрузкой. На основании результатов испытаний выбрана наиболее оптимальная рецептура филамента, а также проанализированы свойства филаментов других составов.

Об авторах

И. С. Ларионов
ФГАУ ВО «Казанский (Приволжский)федеральный университет»; ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева»
Россия

420008 Казань, Республика Татарстан, Кремлевская ул., 18

420111, Республика Татарстан, г. Казань, ул. К. Маркса, 10



Д. А. Балькаев
ФГАУ ВО «Казанский (Приволжский)федеральный университет»
Россия

канд. техн. наук

420008 Казань, Республика Татарстан, Кремлевская ул., 18



К. С. Зимин
ФГАУ ВО «Казанский (Приволжский)федеральный университет»; ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева»
Россия

420008 Казань, Республика Татарстан, Кремлевская ул., 18

420111, Республика Татарстан, г. Казань, ул. К. Маркса, 10



И. С. Антипин
ФГАУ ВО «Казанский (Приволжский)федеральный университет»
Россия

д-р хим. наук

420008 Казань, Республика Татарстан, Кремлевская ул., 18



Л. М. Амирова
ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева»
Россия

д-р хим. наук

420111, Республика Татарстан, г. Казань, ул. К. Маркса, 10



В. В. Волков
ФГБУН «Институт нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева РАН»
Россия

119991, г. Москва, Ленинский проспект, 29, стр. 5



Список литературы

1. Rahate A. S., Nemade K. R., Waghuley S. A. Polyphenylene sulfide (PPS): state of the art and applications // Reviews in Chemical Engineering. ‒ 2013. ‒ V. 29, N 6. ‒ P. 471–489.

2. Zuo P., Tcharkhtchi A., Shirinbayan M., Fitoussi J., Bakir F. Overall investigation of poly(phenylene sulfide) from synthesis and process to applications – a review // Macromolecular Materials and Engineering. ‒ 2019. ‒ V. 304, N 5. ‒ P. 1800686.

3. Chen G., Mohanty A. K., Misra M. Progress in research and applications of polyphenylene sulfide blends and composites with carbons // Composites Part B: Engineering. ‒ 2021. ‒ V. 209. ‒ P. 108553.

4. Zhao L., Yu Y., Huang H., Yin X., Peng J., Sun J., Huang L., Tang Y., Wang L. High-performance polyphenylene sulfide composites with ultra-high content of glass fiber fabrics // Composites Part B: Engineering. ‒ 2019. ‒ V. 174. ‒ P. 106790.

5. Stoeffler K., Andjelic S., Legros N., Roberge J., Schougaard S. B. Polyphenylene sulfide (PPS) composites reinforced with recycled carbon fiber // Composites Science and Technology. ‒ 2013. ‒ V. 84. ‒ P. 65–71.

6. Wu D., Wu L., Zhou W., Yang T., Zhang M. Study on physical properties of multiwalled carbon nanotube/poly(phenylene sulfide) composites // Polymer Engineering & Science. ‒ 2009. ‒ T. 49, N 9. ‒ P. 1727–1735.

7. Zhai H., Zhou X., Fang L., Lu A. Study on mechanical properties of powder impregnated glass fiber reinforced poly(phenylene sulphide) by injection molding at various temperatures // Journal of applied polymer science. ‒ 2010. ‒ V. 115, N 4. ‒ P. 2019–2027.

8. Manjunath A., Manjushree H., Nagaraja K., Pranesh K. Role of E-glass fiber on mechanical, thermal and electrical properties of polyphenylene sulfide (PPS) composites // Materials Today: Proceedings. ‒ 2022. ‒ V. 62. ‒ P. 5439–5443.

9. El Magri A., Vaudreuil S., El Mabrouk K., Touhami M. E. Printing temperature effects on the structural and mechanical performances of 3D-printed Poly-(phenylene sulfide) material // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. ‒ 2020. – V. 783. ‒ IOP Publishing. ‒ P. 012001.

10. Pan S., Shen H., Zhang L. Effect of carbon nanotube on thermal, tribological and mechanical proper ties of 3D-printing polyphenylene sulfide // Additive Manufacturing. ‒ 2021. ‒ V. 47. ‒ P. 102247.

11. Verdejo de Toro E., Coello Sobrino J., Martínez Martínez A., Miguel Eguía V., Ayllón Pérez J. Investigation of a short carbon fibre-reinforced polyamide and comparison of two manufacturing processes: Fused Deposition Modelling (FDM) and polymer injection moulding (PIM) // Materials. ‒ 2020. ‒ V. 13, N 3. ‒ P. 672.

12. Doshi M., Mahale A., Singh S. K., Deshmukh S. Printing parameters and materials affecting mechanical properties of FDM-3D-printed Parts: Perspective and prospects // Materials Today: Proceedings. ‒ 2022. ‒ V. 50. ‒ P. 2269–2275.

13. Ismail K. I., Yap T. C., Ahmed R. 3D-printed fiber-reinforced polymer composites by fused deposition modelling (FDM): fiber length and fiber implementation techniques // Polymers. ‒ 2022. ‒ V. 14, N 21. ‒ P. 4659.

14. Thomas S. P. Interaction of silica with polystyrene: mechanical properties, polymer/filler adhesion and failure behavior // Chimica Techno Acta. ‒ 2024. ‒ V. 11, N 1. ‒ P. 202411105.

15. Seki Y., Kizilkan E., Leskeri B. M., Sarikanat M., Altay L., Isbilir A. Comparison of the Thermal and Mechanical Properties of Poly (phenylene sulfide) and Poly (phenylene sulfide)–Syndiotactic Polystyrene-Based Thermal Conductive Composites // ACS omega. ‒ 2022. ‒ V. 7, N 49. ‒ P. 45518–45526.

16. Wu Y., Liu Q., Heng Z., Zou H., Chen Y., Liang M. Improved mechanical properties of graphene oxide/short carbon fiber–polyphenylene sulfide composites // Polymer Composites. ‒ 2019. ‒ V. 40, N 10. ‒ P. 3866–3876.

17. Kariz M., Sernek M., Obućina M., Kuzman M. K. Effect of wood content in FDM filament on properties of 3D printed parts // Materials Today Communications. ‒ 2018. ‒ V. 14. ‒ P. 135–140.

18. Wang P., Zou B., Ding S., Huang C., Shi Z., Ma Y., Yao P. Preparation of short CF/GF reinforced PEEK composite filaments and their comprehensive properties evaluation for FDM-3D printing // Composites Part B: Engineering. ‒ 2020. ‒ V. 198. ‒ P. 108175.

19. Zuo P., Fitoussi J., Shirinbayan M., Bakir F., Tcharkhtchi A. Thermal aging effects on overall mechanical behavior of short glass fiber‐reinforced polyphenylene sulfide composites // Polymer Engineering & Science. ‒ 2019. ‒ V. 59, N 4. ‒ P. 765–772.

20. Kenny J. M., Maffezzoli A. Crystallization kinetics of poly (phenylene sulfide) (PPS) and PPS/ carbon fiber composites // Polymer Engineering & Science. ‒ 1991. ‒ V. 31, N 8. ‒ P. 607–614.

21. Luo G., Li W., Liang W., Liu G., Ma Y., Niu Y., Li G. Coupling effects of glass fiber treatment and matrix modification on the interfacial microstructures and the enhanced mechanical properties of glass fiber/polypropylene composites // Composites Part B: Engineering. ‒ 2017. ‒ V. 111. ‒ P. 190–199.

22. Oshima S., Higuchi R., Kato M., Minakuchi S., Yokozeki T., Aoki T. Cooling rate-dependent mechanical properties of polyphenylene sulfide (PPS) and carbon fiber reinforced PPS (CF/PPS) // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. ‒ 2023. ‒ V. 164. ‒ P. 107250.

23. Zhuang Y., Zou B., Ding S., Wang P. Shear and tensile behaviors of fiber-reinforced resin matrix composites printed by the FDM technology // Coatings. ‒ 2022. ‒ V. 12, N 7. ‒ P. 1000.

24. Garmabi M. M., Shahi P., Tjong J., Sain M. 3D printing of polyphenylene sulfide for functional lightweight automotive component manufacturing through enhancing interlayer bonding // Additive Manufacturing. ‒ 2022. ‒ V. 56. ‒ P. 102780.

25. Bahadur S., Sunkara C. Effect of transfer film structure, composition and bonding on the tribological behavior of polyphenylene sulfide filled with nano particles of TiO2, ZnO, CuO and SiC // Wear. ‒ 2005. ‒ V. 258, N 9. ‒ P. 1411–1421.


Рецензия

Для цитирования:


Ларионов И.С., Балькаев Д.А., Зимин К.С., Антипин И.С., Амирова Л.М., Волков В.В. Влияние содержания дисперсного наполнителя в композите на основе полифениленсульфида на свойства образцов, полученных методом 3D-печати. Вопросы материаловедения. 2025;(4(124)):143-153. https://doi.org/10.22349/1994-6716-2025-124-4-143-153

For citation:


Larionov I.S., Balkaev D.A., Zimin K.S., Antipin I.S., Amirova L.M., Volkov V.V. Effect of dispersed filler content in a polyphenylene sulfide-based composite on the properties of samples obtained by 3D-printing. Voprosy Materialovedeniya. 2025;(4(124)):143-153. (In Russ.) https://doi.org/10.22349/1994-6716-2025-124-4-143-153

Просмотров: 64

JATS XML

ISSN 1994-6716 (Print)