BE1019852A3 - Gebruik van een velvormig koolstof nanobuis-polymeer composiet materiaal. - Google Patents
Gebruik van een velvormig koolstof nanobuis-polymeer composiet materiaal. Download PDFInfo
- Publication number
- BE1019852A3 BE1019852A3 BE2011/0139A BE201100139A BE1019852A3 BE 1019852 A3 BE1019852 A3 BE 1019852A3 BE 2011/0139 A BE2011/0139 A BE 2011/0139A BE 201100139 A BE201100139 A BE 201100139A BE 1019852 A3 BE1019852 A3 BE 1019852A3
- Authority
- BE
- Belgium
- Prior art keywords
- carbon nanotubes
- sheet
- composite material
- thermoplastic polymer
- dispersion
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 85
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title description 21
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title description 3
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 80
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 79
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims abstract description 61
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims abstract description 3
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 15
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 claims description 10
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 claims description 7
- 239000004433 Thermoplastic polyurethane Substances 0.000 claims description 6
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 6
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 6
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 claims description 6
- PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N ε-Caprolactone Chemical compound O=C1CCCCCO1 PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 5
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 5
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 1-octene Chemical compound CCCCCCC=C KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 4
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 claims description 4
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 3
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 3
- GSNUFIFRDBKVIE-UHFFFAOYSA-N DMF Natural products CC1=CC=C(C)O1 GSNUFIFRDBKVIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 2
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 claims description 2
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N n-Octanol Natural products CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 10
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 6
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 5
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 3
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 3
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 3
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 3
- 229920002397 thermoplastic olefin Polymers 0.000 description 3
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 2
- 239000002113 nanodiamond Substances 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 229920001195 polyisoprene Polymers 0.000 description 2
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 2
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 description 2
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004699 Ultra-high molecular weight polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229910021387 carbon allotrope Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011852 carbon nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 description 1
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000002296 pyrolytic carbon Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L15/00—Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
- A61L15/07—Stiffening bandages
- A61L15/12—Stiffening bandages containing macromolecular materials
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/10—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis
- A61B90/14—Fixators for body parts, e.g. skull clamps; Constructional details of fixators, e.g. pins
- A61B90/18—Retaining sheets, e.g. immobilising masks made from a thermoplastic material
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F13/00—Bandages or dressings; Absorbent pads
- A61F13/04—Plaster of Paris bandages; Other stiffening bandages
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/005—Reinforced macromolecular compounds with nanosized materials, e.g. nanoparticles, nanofibres, nanotubes, nanowires, nanorods or nanolayered materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/041—Carbon nanotubes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/011—Nanostructured additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L67/04—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Surgery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Neurosurgery (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Pathology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Orthopedics, Nursing, And Contraception (AREA)
Abstract
Gebruik van een velvormig composietmateriaal voor het vervaardigen van een immobilisatie element, waarbij het velvormig composietmateriaal vervaardigd is uit een materiaal dat een thermoplastisch polymeer omvat dat koolstof nanobuizen bevat als vezelvormig versterkingsmateriaal verkrijgbaar door het dispergeren van koolstof nanobuizen in een dispergeervloeistof waarin het thermoplastisch polymeer niet oplost; het onderwerpen van de dispersie aan een behandeling met ultrasone golven; het toevoegen van deeltjes thermoplastisch polymeer aan de dispersie en het vermengen van het thermoplastisch polymeer met de dispersie van koolstof nanobuizen; het verwijderen van de dispergeervloeistof; het vormen van het met koolstof nanobuizen geïmpregneerde thermoplastisch polymeer tot een vel.
Description
Gebruik van een velvormig koolstof nanobuis-polymeer composiet materiaal
De uitvinding heeft betrekking op het gebruik van een velvormig composietmateriaal omvattend een thermoplastisch polymeer dat koolstofnanobuizen bevat als vezelvormig versterkingsmateriaal, volgens de aanhef van de eerste conclusie.
Het artikel “CNTs/UHMWPE composites with a two-dimensional conductive network” van J.-F. Gao, Z.-M. Li, Q.-J. Meng en Q. Yang uit Materials Letters, 62 (2008) 3530-3532 beschrijft een werkwijze voor het vervaardigen van een composietmateriaal, omvattend ultrahoog moleculair gewicht polyethyleen (UHMWPE) met koolstof nanobuizen als vezelvormig versterkingsmateriaal. De koolstof nanobuizen worden in alcohol gedispergeerd met behulp van ultrasone golven en vervolgens wordt het ultrahoog moleculair gewicht polyethyleen in de vorm van korrels aan de dispersie toegevoegd. Na verdampen van de alcohol worden de geïmpregneerde korrels door persgieten tot een composietmateriaal verwerkt.
Het artikel “Combining Carbon and Polymerie Particles in an Inert Fluid as a Promising Approach to Synthesis of Nanocomposites" van l.l. Konstantinov, V.V. Karbushev, A.V. Semakov en V.G. Kulichikhin uit de Russian Journal of Applied Chemistry, 82 (2009) 489-493 beschrijft een werkwijze voor het vervaardigen van een composietmateriaal, omvattend nanodiamanten gedispergeerd in een polymeer, gekozen uit de groep van hydroxypropylcellulose, polysulfon en een copolymeer van styreen en acrylonitril (SAN). De nanodiamanten worden gedispergeerd in een inerte vloeistof met behulp van ultrasone golven en vervolgens wordt het polymeer in de vorm van korrels aan de dispersie toegevoegd. Na verdampen van de inerte vloeistof worden de geïmpregneerde korrels door extrusie tot een composietmateriaal verwerkt.
CN1472239 beschrijft een werkwijze voor het vervaardigen van een composietmateriaal, omvattend koolstof nanobuizen gedispergeerd in een polymeer, gekozen uit de groep van thermotrope vloeibaar kristallijne polyesters, polyethyleen, polypropyleen, polytetrafluoroethyleen, polytrifluorochloroethyleen, PVC, Merlon, polymethyl methacrylaat, polystyreen, polyformaldéhyde, polyvinylalcohol, polyamide, polyacryl-nitril en ABS hars. De koolstof nanobuizen worden in een vloeistof gedispergeerd met behulp van ultrasone golven en vervolgens wordt het polymeer in de vorm van korrels aan de dispersie toegevoegd. Na verdampen van de inerte vloeistof worden de geïmpregneerde korrels door extrusie tot een composietmateriaal verwerkt.
Geen van deze publicaties beschrijft echter dat het composiet materiaal dat met de beschreven werkwijze verkregen wordt, geschikt is voor gebruik als immobilisatie element voor het immobiliseren van lichaamsdelen in een vooraf bepaalde positie.
Immobilisatie elementen voor het immobiliseren van lichaamsdelen zijn vaak gemaakt van een velvormig thermoplastisch materiaal, dat zodanig gevormd wordt dat het zo goed mogelijk het te immobiliseren lichaamsdeel omsluit. Bij voorkeur wordt het velvormig thermoplastisch materiaal direct op het te immobiliseren lichaamsdeel gevormd omdat dan de meest nauwkeurige immobilisatie bereikt wordt. Bij gebruik van een thermoplastisch materiaal kan de grootte en vorm van het immobilisatie element aan de individuele patiënt worden aangepast. Dit vergt een thermoplastisch materiaal met een voldoende lage smelttemperatuur en bij die temperatuur voldoende plasticiteit en elasticiteit van het thermoplastisch materiaal om vormen mogelijk te maken. Voorbeelden van geschikte velvormige thermoplastische materialen voor directe vorming op het lichaam zijn polyurethaan, transpolyisopreen, polyesters bijvoorbeeld polycaprolacton of mengsels van twee of meer van deze materialen. In de praktijk wordt het velvormig thermoplastisch materiaal in een warm waterbad verwarmd om het materiaal te smelten, waarna het op het te immobiliseren lichaamsdeel wordt aangebracht en gevormd.
Het doel van deze uitvinding bestaat erin een werkwijze te bieden voor het produceren van een immobilisatie element gebruikmakend van composietmaterialen.
Dit wordt met de uitvinding bereikt met de technische kenmerken van het kenmerk van de eerste conclusie.
Daartoe wordt de uitvinding gekenmerkt door het gebruik van een velvormig composietmateriaal omvattend een thermoplastisch polymeer dat koolstof nanobuizen bevat als vezelvormig versterkingsmateriaal, waarbij het composietmateriaal verkrijgbaar is door het dispergeren van koolstof nanobuizen in een dispergeervloeistof waarin het thermoplastisch polymeer niet oplost, het blootstellen van de dispersie aan ultrasone golven, het toevoegen van korrels thermoplastisch polymeer aan de dispersie en dan mengen, het verwijderen van de dispergeervloeistof, het vormen van het door koolstof nanobuizen geïmpregneerde thermoplastisch polymeer tot vel.
De uitvinding heeft eveneens betrekking op een velvormig composietmateriaal omvattend een thermoplastisch polymeer dat koolstof nanobuizen bevat als vezelvormig versterkingsmateriaal, waarbij het composietmateriaal verkregen wordt door het dispergeren van koolstof nanobuizen in worden in een dispergeervloeistof waarin het thermoplastisch polymeer niet oplost, zoals hierboven beschreven.
Het velvormig composietmateriaal volgens de uitvinding combineert een goede elektrische geleidbaarheid met een goede warmte geleidbaarheid. Die gunstige combinatie kan bereikt worden met een geringe hoeveelheid koolstof nanobuizen, hetgeen de uitvinders toeschrijven aan de goede dispersie van de koolstof nanobuizen die verkregen wordt door middel van de werkwijze van de eerste conclusie. De koolstof nanobuizen zijn meestal commercieel beschikbaar als aggregaten van een veelheid van buizen. Door de ultrasone behandeling in de dispersie is het mogelijk deze aggregaten op een efficiënte wijze te desaggregeren. Daardoor is het mogelijk een fijne verdeling van koolstof nanobuizen in de dispersie tot stand te brengen en uiteindelijk een fijne verdeling van de koolstof nanobuizen in het thermoplastisch materiaal te realiseren. De aanwezigheid van elektrische geleidbaarheid eigenschappen maakt het mogelijk het velvormig composietmateriaal te verwarmen tot een vervormbaar vel door een elektrische spanning op het materiaal aan te leggen, en met andere woorden het materiaal op een direct wijze te verwarmen. Een directe verwarming biedt het voordeel ten opzichte van de gebruikelijke verwarming van het vel in een warm waterbad dat het vel na opwarming minder snel afkoelt omdat er geen warmte door verdamping van het water aan het vel wordt onttrokken. Doordat afkoeling trager gebeurt, blijft een langere tijd beschikbaar voor het vormen van het vel op het lichaamsdeel dat geïmmobiliseerd moet worden, tot een vorm die overeenstemt met en aansluit op de vorm van het te immobiliseren lichaamsdeel en die het te immobiliseren lichaamsdeel goed omsluit. Bij het vormen van het vel is het belangrijk dat het vel zo goed mogelijk de vorm kan aannemen van het te immobiliseren lichaamsdeel, om een efficiënte immobilisering mogelijk te maken. Doordat met de uitvinding de afkoeling van het vel trager gebeurt, blijft langere tijd beschikbaar voor het vormen van het vel en wordt dit mogelijk gemaakt.
Andere wijzen om directe verwarming te verkrijgen omvatten verwarmen in een gasatmosfeer, bijvoorbeeld in een oven met lucht of een ander gas.
De aard van thermoplastisch polymeer dat gebruikt wordt voor het vervaardigen van het composietmateriaal van deze uitvinding is niet kritisch voor de uitvinding. Bij voorkeur echter wordt het thermoplastische polymeer gekozen uit de groep thermoplastische elastomeren, thermoplastisch polyurethaan, thermoplastisch polyisopreen, thermoplastische polyesters, thermoplastische polyolefines, Polyvinylchloride, polystyreen, of een mengsel van twee of meer van deze polymeren. Daarbij worden bij voorkeur polymeren gekozen die een relatief lage verwekingstemperatuur hebben waarbij het materiaal vervormbaar is, zodat ze bijzonder geschikt zijn voor het vervaardigen van een immobiliseer element dat direct op het te immobiliseren lichaamsdeel wordt gevormd. Het lichaamsdeel dient daarbij direct als matrijs voor het immobiliseer element. De vakman is in staat om uit de hierboven gegeven groep van materialen het meest geschikte materiaal of mengsel kunnen selecteren.
Binnen het kader van deze uitvinding kan de concentratie koolstof nanobuizen in het composietmateriaal binnen brede grenzen gevarieerd worden. Bij voorkeur is de concentratie koolstof nanobuizen lager dan 2.0 gew. % ten opzichte van het gewicht van het composietmateriaal, bij voorkeur lager dan 1.5 gew. %, met meer voorkeur lager dan 1.0 gew. %. De uitvinders hebben vastgesteld dat een verhoogde elektrische en warmte geleidbaarheid verkregen wordt, bij relatief lage inhoud aan koolstof nanobuizen. Zonder aan deze theorie gebonden te willen worden, nemen zij aan dat dit te wijten is aan de hoge graad van dispersie die met de koolstof nanobuizen bereikt wordt volgens deze uitvinding. De koolstof nanobuizen, die als aggregaten van een veelheid van nanobuizen beschikbaar zijn, desaggregeren door een ultrasone behandeling in dispersie waardoor een uitermate fijnere verdeling van de nanobuizen kan worden bekomen. Daarbij is het mogelijk de dispersiegraad te sturen door de duur en intensiteit van de ultrasone behandeling te sturen. De hoeveelheid koolstof nanobuizen om dit gewenste effect te verwezenlijken en de concentratie koolstof nanobuizen die gedispergeerd kunnen worden is afhankelijk van de keuze van het thermoplastisch polymeer en de compatibiliteit tussen beide. Het verhogen van de concentratie boven de 2.0 gew. % leidt niet tot een noodzakelijkerwijze verhoogde elektrische en warmte geleidbaarheid. Het verder verhogen van de concentratie kan leiden tot een dispersie met een viscositeit die verder verwerking van het materiaal bijzonder moeilijk maakt.
Bij voorkeur is de concentratie koolstof nanobuizen, groter dan 0.05 gew. %, bij voorkeur groter dan 0.1 gew. %, met meer voorkeur groter dan 0.25 gew. %. Bij een hoeveelheid koolstof nanobuizen die lager ligt dan 0.05 gew. % is er een risico dat de elektrische en warmte geleidbaarheid onvoldoende geacht wordt. De uitvinders hebben verder gevonden dat, afhankelijk van de aard van het thermoplastisch polymeer, de elektrische en warmtegeleidbaarheid abrupt stijgen bij het overschrijden van een drempel concentratie. Bij voorkeur is de concentratie aan koolstof nanobuizen in het composietmateriaal ten minste gelijk aan deze drempel concentratie. Bij voorkeur hebben de thermoplastische polymeer, deeltjes een deeltjesgrootte tussen de 1 en de 300 pm, met meer voorkeur tussen de 50 en de 200 pm. De uitvinders hebben gevonden dat in de werkwijze die in deze uitvinding wordt gebruikt, de koolstof nanobuizen op het oppervlak van de thermoplastische polymeer deeltjes geabsorbeerd en geadsorbeerd worden, waardoor de oppervlakte-volume verhouding van de deeltjes belangrijk kan zijn. De uitvinders hebben vastgesteld dat voor deze toepassing de oppervlakte-volume verhouding optimaal is voor een deeltjesgrootte van het thermoplastisch polymeer tussen de 1 en de 300 pm. Dergelijke deeltjes zijn voldoende groot opdat de koolstof nanobuizen erop kunnen geabsorbeerd worden, anderzijds zijn deze deeltjes thermoplastisch polymeer voldoende klein om een goede dispersie van de koolstof nanobuizen in het polymeer mogelijk te maken. Bij de voornoemde deeltjesgrootte wordt aldus voldoende oppervlak per volume eenheid thermoplastisch polymeer beschikbaar gesteld voor absorptie van koolstof nanobuizen. Het polymeer zal meestal partieel kristallijn en partieel niet-kristallijn zijn. De uitvinders nemen aan dat naast oppervlakte adsorptie, de koolstof nanobuizen met de hiervoor genoemde afmetingen ook in staat zijn de amorfe fase te penetreren.
Binnen het kader van deze uitvinding kunnen zowel meerwandige als enkelwandige koolstof nanobuizen gebruikt worden. Bij voorkeur zijn de koolstof nanobuizen meerwandige koolstof nanobuizen aangezien deze eenvoudiger te produceren zijn dan enkelwandige koolstof nanobuizen, hetgeen de kostprijs duidelijk verlaagt.
De afmetingen van de koolstof nanobuizen kunnen binnen ruime grenzen variëren, zonder dat dit de warmte- en elektrische geleidbaarheid al te zeer beïnvloedt. Bij voorkeur hebben de meerwandige koolstof nanobuizen een binnenste diameter van 0.5-15 nm, bij voorkeur 3-7 nm, een buitenste diameter van 1-50 nm, bij voorkeur 5-25 nm, en een lengte van maximaal 100 pm, bij voorkeur maximaal 75 pm, bij meer voorkeur maximaal 50 pm. De uitvinders hebben gemerkt dat meerwandige koolstof nanobuizen met dergelijke afmetingen gemakkelijk te dispergeren zijn, zowel in de dispergeervloeistoffen als in de thermoplastische polymeren waarin ze voor de toepassingen in deze uitvinding gedispergeerd worden. De afmetingen van de koolstof nanobuizen zijn afgestemd op de deeltjesgrootte van bovengenoemde polymeren zodat ze nanobuizen goed op de polymeer deeltjes kunnen absorberen.
Voor het produceren van het velvormig composietmateriaal dat in het immobilisatie element van deze uitvinding gebruikt wordt, kan iedere door de vakman geschikt geachte techniek gebruik worden. Bij voorkeur gebeurt het vormen van het door koolstof nanobuizen geïmpregneeerde thermoplastisch polymeer tot vel door middel van extrusie, meer bepaald directe extrusie van geïmpregneerd polymeer waarvan de dispergeervloeistof verdampt is.
Bij het produceren van de koolstof nanobuizen dispersie worden de koolstofnanobuizen gedispergeerd in een dispergeervloeistof waarin het thermoplastisch polymeer niet oplost. Bij voorkeur wordt de dispergeervloeistof waarin het thermoplastisch polymeer niet oplost, gekozen uit de groep van PDMS, tolueen, methanol, aceton, diethylether, DMF en cyclohexaan. De vakman zal de juiste combinatie van thermoplastische polymeer deeltjes en dispergeervloeistof kunnen maken die voldoet aan de vereisten en de gewenste eigenschappen van de uitvinding. Zo moet bijvoorbeeld de dispergeervloeistof zo gekozen worden dat de koolstof nanobuizen op het oppervlak van de thermoplastische polymeerdeeltjes geabsorbeerd worden.
Volgens deze uitvinding wordt een velvormig composietmateriaal gebruikt voor vervaardigen van een immobilisatie element voor het immobiliseren van een lichaamsdeel.
Voorbeelden van thermoplastische polymeren die van toepassing zijn voor deze uitvinding omvatten thermoplastische elastomeren, thermoplastisch polyuretaan, thermoplastisch polyisopreen, thermoplastische polyesters, thermoplastische polyolefines, Polyvinylchloride, polystyreen, of een mengsel van twee of meer van deze polymeren. Voorbeelden van geschikte thermoplastische polyolefines omvatten polyethyleen, polypolyleen, of ethyleen-propyleen co-polymeren. Voorbeelden van geschikte thermoplastische polyesters omvatten polyethyleenvinylacetaat, polyacrylaat of polymethacrylaat, polymere vetzuur esters, in het bijzonder poly-s-caprolacton. Poly-s-caprolacton is bijvoorbeeld door Perstorp (UK) op de markt gebracht (onder de merknaam Capa). Bij voorkeur wordt thermoplastisch polyuretaan, isotaktisch polypropyleen, een copolymeer van ethyleen met 1-buteen, een co-polymeer van ethyleen met 1-octeen, poly-ε-caprolacton, thermoplastisch polyuretaan dat poly-e-caprolacton bevat alsook een mengsel van twee of meer van deze materialen. Poly-s-caprolacton heeft de bijzondere voorkeur omdat het een laag smeltpunt heeft en vormbaar is bij temperaturen die door het menselijke of dierlijke lichaam verdragen kunnen worden. De thermoplastische polymeren zijn voorzien in de vorm van kleine deeltjes met een deeltjesgrootte begrepen tussen 0, 5 en 500 pm, bij voorkeur tussen 1 en de 300 pm. De kleine deeltjes thermoplastisch polymeer kunnen bijvoorbeeld verkregen worden door het cryogeen malen van het polymeer of door elke andere manier door de vakman geschikt bevonden.
Koolstof nanobüizen zijn één van de koolstof allotropen, die voorkomen als één of meerdere lagen grafiet die in de vorm van een cylinder worden opgerold. Koolstof nanobuizen kunnen met één enkele wand, met een dubbele wand of met meervoudige wanden gevormd zijn, afhankelijk van het aantal lagen grafiet die opgerold zijn. In deze uitvinding worden bij voorkeur meerwandige koolstof nanobuizen gebruikt. Koolstof nanobuizen worden door Nanocyl, Bayer Material Science, Arkema, Cheap Tubes Inc en CNT Ine op de markt gebracht. Koolstof nanobuizen kunnen in zuivere vorm, ongezuiverd of gefunctionaliseerd commercieel beschikbaar zijn. Ongezuiverde koolstof nanobuizen kunnen onzuiverheden zoals amorfe koolstof, pyrolytische koolstof, koolstof nanodeeltjes en koolstofvezels bevatten die bij zuivering niet verwijderd werden.
Koolstof nanobuizen, geschikt voor deze uitvinding, kunnen al dan niet gefunctionaliseerd worden met één of meerdere organische stoffen. Waar nodig kan het oppervlak van de nanobuizen veranderd worden om de compatibiliteit met het thermoplastisch polymeer te verbeteren, om zo een betere dispersie te verkrijgen. Oppervlak veranderingen kunnen bijvoorbeeld het coaten van het opppervlak van de koolstof nanobuizen met organische functionele groepen omvatten, die compatibel zijn met het thermoplastisch polymeer waarin de nanobuizen gedispergeerd moeten worden. Oppervlak veranderingen omvatten ook het coaten van de koolstof nanobuizen met polyethyleen, polypropyleen of poly-e-caprolacton.
Voor het tot stand brengen van een desaggregatie van de geaggregeerde koolstof nanobuizen, worden de ruwe koolstof nanobuizen gedispergeerd in een dispergeervloeistof. De aard van de gekozen dispergeervloeistof is niet kritisch voor deze uitvinding en geschikte voorbeelden zijn poly(dimethylsiloxaan), tolueen, ε-caprolacton, methanol, aceton, diethylether, dimethylformamide, cyclohexaan of water. Bij voorkeur wordt een dispergeervloeistof gekozen die een contacthoek met de koolstof nanobuizen heeft kleiner dan 90° opdat een optimale bevochtiging van de koolstof nanobuizen door de dispergeervloeistof mogelijk is. De dispergeervloeistof wordt verder zodanig gekozen dat het thermoplastisch polymeer er niet in oplost. De vakman is in staat de geschikte combinatie van koolstof nanobuizen en dispergeervloeistof te maken die compatibel is met het thermoplastisch polymeer waarin de nanobuizen opgenomen worden.
Door de nanobuizen te dispergeren in de hierboven beschreven dispergeervloeistof en de dispersie bloot te stellen aan ultrasone golven, kan een zeer fijne deeltjesverdeling bekomen worden. De ultrasone golven kunnen bijvoorbeeld worden opgewekt voor een dispersie op laboratorium schaal door middel van een ultrasone generator, met een vermogen van ongeveer 200 W en een sonde met een punt met ongeveer 12 mm diameter. De vakman is in staat om het vermogen van de ultrasone generator aan te passen rekening houdend met de hoeveelheid dispersie. De vakman is verder in staat de duur van de blootstelling aan ultrasone golven af te stemmen rekening houdend met de aard van de materialen, de beoogde desaggregatie van de koolstof nanobuizen en de beoogde dispersiegraad van de koolstof nanobuizen.
De in de dispergeervloeistof gedispergeerde nanobuizen, verkregen na blootstellen van de dispersie aan ultrasone golven, wordt gemengd met thermoplastische polymeerdeeltjes in fijn verdeelde toestand. De polymeerdeeltjes hebben een deeltjesgrootte begrepen tussen 0, 5 en 500 pm, bij voorkeur tussen 1 en de 300 pm. Door het vermengen worden de polymeerdeeltjes met de koolstof nanobuizen geïmpregneerd. Nadat de polymeerdeeltjes geïmpregneerd zijn wordt de dispergeervloeistof verwijderd, bijvoorbeeld door verdamping.
Het composietmateriaal omvattend een thermoplastisch polymeer geïmpregneerd met koolstof nanobuizen kan op elke door de vakman bekende manier geproduceerd worden. De productie wordt bij voorkeur zodanig gestuurd dat een fijne en homogene verdeling van de koolstof nanobuizen in het polymeer resulteert. Dit kan bijvoorbeeld door extrusie verwezenlijkt worden, door het geïmpregneerde thermoplastische materiaal bij de geschikte temperatuur te smelten en vervolgens te extruderen tot een vel, maar ook andere technieken kunnen gebruikt worden. De concentratie koolstof nanobuizen gedispergeerd in het thermoplastisch polymeer is in het algemeen lager dan 2.0 gew. %, bij voorkeur lager dan 1.5 gew. %, met meer voorkeur lager dan 1.0 gew. % maar groter dan 0.05 gew. %, bij voorkeur groter dan 0.1 gew. %, met meer voorkeur groter dan 0.25 gew. %. De benedengrens wordt bepaald door de minimale concentratie nodig om een sprongsgewijze stijging van de elektrische geleidbaarheid te krijgen, de bovengrens door de waarde van de concentratie waarbij een plateau van de elektrische geleidbaarheid bereikt wordt.
Voor een immobilisatie element vervaardigd van een composietmateriaal kan het composietmateriaal gebruikt worden in de vorm van één enkel vel of een veelheid van geaggregeerd vellen, waarbij de geaggregeerde vellen bij voorkeur met elkaar verbonden zijn, bijvoorbeeld door smelten, door middel van hechtingsmiddelen, door de vellen fysisch met mekaar te verbinden, zoals door stikken, nieten en dergelijke.
Het velvormig composietmateriaal heeft meestal een dikte die aangepast is aan het beoogde gebruik. Bij gebruik van het composietmateriaal voor een immobilisatie element voor het immobiliseren van een lichaamsdeel, zal de dikte meestal variëren tussen, 0.5 en 3.2 mm, bij voorkeur 0.5 en 2.0 mm, meer bij voorkeur 0.8 en 1.5 mm, meest bij voorkeur 1.1 en 1.3 mm. Vaak wordt een dikte van ongeveer 1.2 mm gebruikt. De vakman zal bij de selectie van de geschikte dikte ervoor zorgen dat de dikte groot genoeg is om aan de vereisten voor de beoogde toepassing te voldoen. Voor immobilisatie elementen wordt de dikte meestal zodanig gekozen dat de buigmodulus en de sterkte binnen de vereiste grenzen voor die toepassing vallen en dat de afkoelingstijd van het composietmateriaal na verwarming om het materiaal te verweken of smelten, lang genoeg is om vorming op/rond het te immobiliseren lichaamsdeel toe te laten. De gunstige buigmodulus en de sterkte van het velvormig composietmateriaal laten toe de dikte van het vel te reduceren zonder de stabiliteit van het vel te compromitteren, hetgeen het comfort van de patiënt verbetert.
Het velvormig composietmateriaal kan als een massief vel gebruikt worden, maar kan ook een veelheid perforaties omvatten, die zich door de dikte van het vel uitstrekken en het comfort verbeteren. Een geperforeerd vel draagt de voorkeur weg omdat het lichter is en verdamping toelaat hetgeen het comfort van de patiënt vergroot. Met perforaties wordt een veelheid gaten bedoeld die zich doorheen het materiaal van het vel uitstrekken. Bij vorming zal het composiet materiaal meestal uitgerekt worden en bijgevolg zullen de perforaties mee uitrekken, waardoor de dimensies ervan vergroten. De perforaties kunnen willekeurig of volgens een bepaald patroon aan gebracht worden. De dimensies van de perforaties in het composietmateriaal zullen meestal tussen de 0.5 en 3.0 mm liggen, bij voorkeur tussen de 1 en 2 mm. De dimensies en het patroon van de perforaties zullen meestal gekozen worden zodanig dat de warmte binnen het immobilisatie element gehouden wordt, om voldoende afkoelingstijd voor het composietmateriaal te voorzien, om tijd genoeg te hebben om het immobilisatie element te vormen.
De uitvinding heeft betrekking op het gebruik van een velvormig composietmateriaal voor het vervaardigen van een immobilisatie element voor het immobiliseren van een lichaamsdeel in een vooraf bepaalde positie. Met immobilisatie element wordt bedoeld bijvoorbeeld een spalk voor het immobiliseren van een hand of een deel van de hand, een arm of een deel daarvan, een been of een deel daarvan, een voet of een deel daarvan, en bijvoorbeeld een masker voor het immoboliseren van een hoofd of om het even welk ander deel van het lichaam. Het immobilisatie element kan, indien gewenst, ook uit twee delen bestaan, waarbij een eerste deel dat voorzien is om het te immobiliseren lichaamsdeel te bedekken, vervaardigd is uit het hierboven beschreven velvormig composietmateriaal en het tweede deel dat voorzien is om het eerste deel vast te hechten, bijvoorbeeld aan een steunoppervlak, vervaardigd is uit een thermoplastisch materiaal of uit een andere kunststof.
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een immobilisatie element voor het immobiliseren van een lichaamsdeel in een vooraf bepaalde positie, waarbij het immobilisatie element vervaardigd is door het maken van een velvormig composiet materiaal, waarbij koolstof nanobuizen gedispergeerd worden in een thermoplastisch polymeer door het dispergeren van koolstof nanobuizen in een dispergeervloeistof waarin het thermoplastisch polymeer niet oplost, het onderwerpen van de dispersie aan een behandeling met ultrasone golven, het toevoegen van korrels thermoplastisch polymeer aan de dispersie en dan vermengen met de dispersie van koolstof nanobuizen, het verwijderen van de dispergeervloeistof, het vormen van het door koolstof nanobuizen geïmpregneerde thermoplastisch polymeer tot vel en het vormgeven van het vel tot immobilisatie element.
Om het immobilisatie element te vormen zodanig dat het in staat is het lichaamsdeel te immobiliseren, wordt het velvormig composiet materiaal volgens de uitvinding verwarmd tot een temperatuur die overeenstemt met de smelt- of verwekingstemperatuur van het thermoplastisch polymeer, dat op het te immobiliseren lichaamsdeel is geplaatst ofwel op een positieve matrijs, en na vorming laat men het element afkoelen. Het verwarmen van het immöbilisatie element kan op de gebruikelijke manier gebeuren, namelijk door het velvormig composietmateriaal in een warm waterbad onder te dompelen totdat het thermoplastisch polymeer is gesmolten. Verwarming kan ook door middel van een zogenaamde droge verwarming gebeuren, waarbij het immobilisatie element in een oven verwarmd wordt bij de geschikte temperatuur, of door middel van microgolven of in een warm gas bij de geschikte temperatuur. De goede elektrische en warmte geleidbaarheid toe het velvormig composietmateriaal te verwarmen tot een vervormbaar vel door het aanleggen van een elektrische spanning op het materiaal. Deze directe verwarming biedt het voordeel ten opzichte van de gebruikelijke verwarming van het vel in een warm waterbad dat het vel na opwarming minder snel afkoelt omdat er geen warmte door verdamping van het water aan het vel wordt onttrokken, waardoor een langere tijd beschikbaar is voor het vormen van het vel op het lichaam zodanig dat het te immobiliseren lichaamsdeel nauw omsloten kan worden, waarbij er kan gekozen worden tussen een immobilisatie zonder beweging toe te laten, of een immobilisatie waarbij beperkte beweging is toegelaten.
De uitvinding zal nu nader worden beschreven aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden.
Voorbeeld 1
Een vel van een composietmateriaal werd vervaardigd door het dispergeren van koolstof nanobuizen met verschillende concentraties van 0.25 tot 2.5 gew.%, zoals duidelijk voorgesteld op de x-as in figuur 1, in poly-e-caprolacton (Capa 6506) in poedervorm, verkregen van Perstorp UK Ltd. De koolstof nanobuizen waren meerwandige koolstof nanobuizen (Nanocyl 7000) van Nanocyl.
De koolstof nanobuizen werden gedispergeerd in diethylether en de dispersie werd aan ultrasone golven blootgesteld. Poly-ε-caprolacton in de vorm van fijne deeltjes werd met de dispersie gemengd en de polymeer deeltjes werden met de koolstof nanobuizen geïmpregneerd.
Het composietmateriaal werd vervaardigd door de geïmpregneerde poly-e-caprolacton deeltjes in een ZSK 18 dubbele schroef extrudeermachine (Coperion) met een voor poly-e-caprolacton nanocomposieten geoptimiseerde schroef te extruderen (schroef rotatie snelheid 150 rpm, doorvoersnelheid 2 kg per uur). Het composietmateriaal dat op die manier wordt verkregen, wordt door middel van persgieten tot een vel gevormd bij een temperatuur van 140°C en een druk van 100 bar, met een hydraulische pers van Agila model PE30.
Om de elektrische geleidbaarheid te evalueren werden 4-punt geleidbaarheidsmetingen uitgevoerd op het oppervlak van het velvormig composiet materiaal, met een Keithley 6512 programmeerbare elektrometer (stroombereik 1.1 x 10'6 -1.1 x 10'2 A; spanningsbereik 10^-100 V). Een colloïdale grafiet pasta van Electron Microscopy Science werd gebruikt om geschikt contact tussen het monster en de meetelectrodes te verzekeren. De resultaten van deze metingen zijn samengevat in Figuur 1. Op de x-as staat de hoeveelheid koolstof nanobuizen, uitgedrukt in gewichtspercent ten opzichte van het totale gewicht van het composiet materiaal en op de y-as de elektrische geleidbaarheid, uitgedrukt in Siemens per meter.
Claims (9)
1. Gebruik van een velvormig composietmateriaal voor het vervaardigen van een immobilisatie element voor het immobiliseren van een lichaamsdeel in een voorafbepaalde positie, waarbij het velvormig composietmateriaal vervaardigd is uit een materiaal dat een thermoplastisch polymeer omvat dat koolstof nanobuizen bevat als vezelvormig versterkingsmateriaal, waarbij het composietmateriaal verkrijgbaar is door - het dispergeren van koolstof nanobuizen in een dispergeervloeistof waarin het thermoplastisch polymeer niet oplost; - het onderwerpen van de dispersie aan een behandeling met ultrasone golven; - het toevoegen van deeltjes thermoplastisch polymeer aan de dispersie en het vermengen van het thermoplastisch polymeer met de dispersie van koolstof nanobuizen; - het verwijderen van de dispergeervloeistof; - het vormen van het met koolstof nanobuizen geïmpregneerde thermoplastisch polymeer tot een vel.
2. Gebruik van een velvormig composietmateriaal volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het thermoplastisch polymeer gekozen wordt uit de groep thermoplastisch polyuretaan, isotaktisch polypropyleen, een copolymeer van ethyleen met 1-buteen, een co-polymeer van ethyleen met 1-octeen, poly-s-caprolacton, thermoplastisch polyuretaan dat poly-ε-caprolacton, of een mengsel van twee of meer van deze materialen.
3. Gebruik van een velvormig composietmateriaal volgens conclusies 1-2, daardoor gekenmerkt dat de concentratie koolstof nanobuizen lager dan 2.0 gew. % is, bij voorkeur lager dan 1.5 gew. %, met meer voorkeur lager dan 1.0 gew. % is.
4. Gebruik van een velvormig composietmateriaal volgens conclusies 1-3, daardoor gekenmerkt dat de concentratie koolstof nanobuizen, groter is dan 0.05 gew. %, bij voorkeur groter dan 0.1 gew. %, met meer voorkeur groter dan 0.25 gew. % is.
5. Gebruik van een velvormig composietmateriaal volgens conclusies 1-4, daardoor gekenmerkt dat de thermoplastische polymeer deeltjes een deeltjesgrootte hebben tussen de 1 en de 300 pm, bij voorkeur tussen de 50 en de 200 pm.
6. Gebruik van een velvormig composietmateriaal volgens conclusies 1-5, daardoor gekenmerkt dat de koolstof nanobuizen meerwandige koolstof nanobuizen zijn.
7. Gebruik van een velvormig composietmateriaal volgens conclusies 1-6, daardoor gekenmerkt dat het vormen van het door koolstof nanobuizen geïmpregneeerde thermoplastisch polymeer tot vel door middel van extrusie gebeurt.
8. Gebruik van een velvormig composietmateriaal volgens conclusies 1-7, daardoor gekenmerkt dat de dispergeervloeistof waarin het thermoplastisch polymeer niet oplost, gekozen wordt uit de groep van PDMS, tolueen, methanol, aceton, diethylether, DMF en cyclohexaan.
9. Werkwijze voor het vervaardigen van een immobilisatie element voor het immobiliseren van een lichaamsdeel in een vooraf bepaalde positie, waarbij het immobilisatie element vervaardigd is door - het maken van een velvormig composiet materiaal, waarbij koolstof nanobuizen gedispergeerd worden in een thermoplastisch polymeer door het dispergeren van koolstof nanobuizen in een dispergeervloeistof waarin het thermoplastisch polymeer niet oplost, het onderwerpen van de dispersie aan een behandeling met ultrasone golven, het toevoegen van korrels thermoplastisch polymeer aan de dispersie en dan vermengen met de dispersie van koolstof nanobuizen, het verwijderen van de dispergeervloeistof, het vormen van het door koolstof nanobuizen geïmpregneerde thermoplastisch polymeer tot vel - het vormgeven van het vel tot immobilisatie element.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE2011/0139A BE1019852A3 (nl) | 2011-02-28 | 2011-02-28 | Gebruik van een velvormig koolstof nanobuis-polymeer composiet materiaal. |
| PCT/IB2012/050928 WO2012117349A1 (en) | 2011-02-28 | 2012-02-28 | Sheet-like carbon nanotube-polymer composite material |
| JP2013555976A JP2014516257A (ja) | 2011-02-28 | 2012-02-28 | シート状カーボンナノチューブ−ポリマー複合材料 |
| US14/001,918 US9981057B2 (en) | 2011-02-28 | 2012-02-28 | Sheet-like carbon nanotube-polymer composite material |
| EP12720578.9A EP2681265B1 (en) | 2011-02-28 | 2012-02-28 | Sheet-like carbon nanotube-polymer composite material |
| CN201280018283.1A CN103534298A (zh) | 2011-02-28 | 2012-02-28 | 片状碳纳米管-聚合物复合材料 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE2011/0139A BE1019852A3 (nl) | 2011-02-28 | 2011-02-28 | Gebruik van een velvormig koolstof nanobuis-polymeer composiet materiaal. |
| BE201100139 | 2011-02-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BE1019852A3 true BE1019852A3 (nl) | 2013-01-08 |
Family
ID=44584699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BE2011/0139A BE1019852A3 (nl) | 2011-02-28 | 2011-02-28 | Gebruik van een velvormig koolstof nanobuis-polymeer composiet materiaal. |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9981057B2 (nl) |
| EP (1) | EP2681265B1 (nl) |
| JP (1) | JP2014516257A (nl) |
| CN (1) | CN103534298A (nl) |
| BE (1) | BE1019852A3 (nl) |
| WO (1) | WO2012117349A1 (nl) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8652386B2 (en) | 2010-09-16 | 2014-02-18 | Georgia Tech Research Corporation | Alignment of carbon nanotubes comprising magnetically sensitive metal oxides in nanofluids |
| US9312046B2 (en) | 2014-02-12 | 2016-04-12 | South Dakota Board Of Regents | Composite materials with magnetically aligned carbon nanoparticles having enhanced electrical properties and methods of preparation |
| BE1022172B9 (nl) | 2014-12-31 | 2017-12-15 | Orfit Ind Nv | Werkwijze voor het vervaardigen van een immobilisatie masker |
| CN106589866B (zh) * | 2016-11-21 | 2019-11-05 | 广州医科大学 | 一种pcl导电可塑形材料及其制备方法 |
| IL249400A0 (en) * | 2016-12-05 | 2017-01-31 | Cassit Orthopedics Ltd | Orthopedic splints and methods for their production |
| BR112019024005A8 (pt) * | 2017-05-15 | 2023-03-28 | Nat Res Council Canada | Material tecido nanocompósito elástico de múltiplas camadas, revestimento, estrutura de transformação, estrutura implementável e estrutura |
| US11512180B2 (en) * | 2018-11-14 | 2022-11-29 | Eden Innovations Ltd. | Method for fabricating carbon nanoparticle polymer matrix composites using electromagnetic irradiation |
| CN111410773A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-07-14 | 深圳市通产丽星科技集团有限公司 | 一种热塑性壳聚糖基纳米复合材料及其制备方法 |
| CN114083851A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-02-25 | 苏州盎世新材料有限公司 | 一种半透明片材及其加工工艺 |
| CN116285269B (zh) * | 2023-04-04 | 2023-10-31 | 江苏尚美医疗器械有限公司 | 一种聚己内酯热塑板材及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996011226A2 (en) * | 1994-10-07 | 1996-04-18 | Orfit Industries | Method for producing a thermoplastic synthetic material and immobilization element provided therewith |
| CN1472239A (zh) * | 2003-07-04 | 2004-02-04 | 清华大学 | 一种制备聚合物与活化碳纳米管粉体复合物的方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62261362A (ja) * | 1986-05-08 | 1987-11-13 | 平 邦子 | 通電熱軟化によるプラスチツク副子の整形方法とプラスチツク副子並びに通電装置 |
| DE602004002754T2 (de) * | 2004-04-02 | 2007-08-16 | Orfit Industries | Hybride Immobilisierungsvorrichtung |
| EP1845124A1 (en) * | 2006-04-14 | 2007-10-17 | Arkema France | Conductive carbon nanotube-polymer composite |
| FI125448B (fi) * | 2009-03-11 | 2015-10-15 | Onbone Oy | Uudet materiaalit |
| WO2011113473A1 (en) * | 2010-03-15 | 2011-09-22 | Orfit Industries | Immobilization device |
-
2011
- 2011-02-28 BE BE2011/0139A patent/BE1019852A3/nl not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-02-28 EP EP12720578.9A patent/EP2681265B1/en active Active
- 2012-02-28 CN CN201280018283.1A patent/CN103534298A/zh active Pending
- 2012-02-28 WO PCT/IB2012/050928 patent/WO2012117349A1/en active Application Filing
- 2012-02-28 JP JP2013555976A patent/JP2014516257A/ja active Pending
- 2012-02-28 US US14/001,918 patent/US9981057B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996011226A2 (en) * | 1994-10-07 | 1996-04-18 | Orfit Industries | Method for producing a thermoplastic synthetic material and immobilization element provided therewith |
| CN1472239A (zh) * | 2003-07-04 | 2004-02-04 | 清华大学 | 一种制备聚合物与活化碳纳米管粉体复合物的方法 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| CHAN LUO ET AL: "Flexible Carbon Nanotube-Polymer Composite Films with High Conductivity and Superhydrophobicity Made by Solution Process", NANO LETTERS, vol. 8, no. 12, 10 December 2008 (2008-12-10), pages 4454 - 4458, XP055007677, ISSN: 1530-6984, DOI: 10.1021/nl802411d * |
| D. LAHIRI ET AL.: "Carbon nanotube Reinforced Polylactide-Caprolactone Copolymer: Mechanical Strenghthening and Interaction with human Osteoblasts in Vitro", ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES, vol. 1, no. 11, 2009, pages 2470 - 2476, XP002659602 * |
| GAO J F ET AL: "CNTs/ UHMWPE composites with a two-dimensional conductive network", MATERIALS LETTERS, NORTH HOLLAND PUBLISHING COMPANY. AMSTERDAM, NL, vol. 62, no. 20, 31 July 2008 (2008-07-31), pages 3530 - 3532, XP022695507, ISSN: 0167-577X, [retrieved on 20080401], DOI: 10.1016/J.MATLET.2008.03.053 * |
| I. I. KONSTANTINOV ET AL: "Combining carbon and polymeric particles in an inert fluid as a promising approach to synthesis of nanocomposites", RUSSIAN JOURNAL OF APPLIED CHEMISTRY, vol. 82, no. 3, 1 March 2009 (2009-03-01), pages 483 - 487, XP055007670, ISSN: 1070-4272, DOI: 10.1134/S1070427209030240 * |
| RAMASUBRAMANIAM RAJAGOPAL ET AL: "Homogeneous carbon nanotube/polymer composites for electrical applications", APPLIED PHYSICS LETTERS, AIP, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS, MELVILLE, NY, US, vol. 83, no. 14, 6 October 2003 (2003-10-06), pages 2928 - 2930, XP012035336, ISSN: 0003-6951, DOI: 10.1063/1.1616976 * |
| YUKI USUI ET AL: "Carbon Nanotubes with High Bone-Tissue Compatibility and Bone-Formation Acceleration Effects", SMALL, vol. 4, no. 2, 1 February 2008 (2008-02-01), pages 240 - 246, XP055007679, ISSN: 1613-6810, DOI: 10.1002/smll.200700670 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2014516257A (ja) | 2014-07-10 |
| WO2012117349A1 (en) | 2012-09-07 |
| CN103534298A (zh) | 2014-01-22 |
| EP2681265B1 (en) | 2019-11-27 |
| EP2681265A1 (en) | 2014-01-08 |
| US9981057B2 (en) | 2018-05-29 |
| US20140052037A1 (en) | 2014-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| BE1019852A3 (nl) | Gebruik van een velvormig koolstof nanobuis-polymeer composiet materiaal. | |
| RU2709631C1 (ru) | Электропроводящее формованное изделие с положительным температурным коэффициентом | |
| Shahbazi et al. | Directional freeze‐casting: A bioinspired method to assemble multifunctional aligned porous structures for advanced applications | |
| Biswas et al. | Influence of biobased silica/carbon hybrid nanoparticles on thermal and mechanical properties of biodegradable polymer films | |
| Ji et al. | Review of functionalization, structure and properties of graphene/polymer composite fibers | |
| Moniruzzaman et al. | Polymer nanocomposites containing carbon nanotubes | |
| Cheng et al. | Poly (vinyl alcohol) nanocomposites filled with poly (vinyl alcohol)-grafted graphene oxide | |
| Laird et al. | Structure and morphology control in crystalline polymer–carbon nanotube nanocomposites | |
| Zhang et al. | Tailoring polyacrylonitrile interfacial morphological structure by crystallization in the presence of single-wall carbon nanotubes | |
| Enayati et al. | Crystallinity study of electrospun poly (vinyl alcohol) nanofibers: effect of electrospinning, filler incorporation, and heat treatment | |
| Laird et al. | Polymer single crystal-decorated superhydrophobic buckypaper with controlled wetting and conductivity | |
| JP2005520021A (ja) | 極性重合体及び単層壁炭素ナノチューブを含有する複合体材料 | |
| Tjong et al. | Effects of crystallization on dispersion of carbon nanofibers and electrical properties of polymer nanocomposites | |
| Meer et al. | Attributes of polymer and silica nanoparticle composites: A review | |
| Wang et al. | Flexible electrothermal laminate films based on tannic acid-modified carbon nanotube/thermoplastic polyurethane composite | |
| Wang et al. | Polymer composites reinforced by nanotubes as scaffolds for tissue engineering | |
| Xia et al. | Effects of gamma irradiation on properties of PLA/flax composites | |
| Kalyani et al. | Investigation on the altered properties of PVA filled magnesium oxide composite (PVA@ xMgO) thin films | |
| Yu et al. | Preparation of carbon nanoparticles from activated carbon by aqueous counter collision | |
| Diouri et al. | Effect of carbon nanotubes dispersion on morphology, internal structure and thermal stability of electrospun poly (vinyl alcohol)/carbon nanotubes nanofibers | |
| Hayasaki et al. | Effect of the uniaxial orientation on the polymer/filler nanocomposites using phosphonate-modified single-walled carbon nanotube with hydro-or fluorocarbons | |
| Szymanowski et al. | New biodegradable material based on RF plasma modified starch | |
| Venkatesan et al. | Synthesis, Properties, and Applications of Polymer Nanocomposite Matrices | |
| Fraczek-Szczypta et al. | Manufacturing and physico-mechanical characterization of carbon nanohorns/polyacrylonitrile nanocomposites | |
| Maksimov et al. | Properties of a composite prepared using a concentrate of carbon nanotubes in polyethylene |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20230228 |