способ получения армированных полимерных материалов
Классы МПК: | C08J5/06 с использованием предварительно обработанных волокнистых материалов C08J5/24 пропитка материалов форполимерами, способными полимеризоваться на этих материалах, например изготовление препрегов C08L63/02 простые полиглицидные эфиры бисфенолов C08G59/56 в сочетании с прочими отвердителями |
Автор(ы): | Студенцов В.Н., Карпова И.В. |
Патентообладатель(и): | Карпова Ирина Вячеславовна |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-09-26 публикация патента:
27.08.1999 |
Описывается способ получения армированных полимерных материалов на основе эпоксидного связующего, содержащего эпоксидную диановую смолу, отверждающую систему, наполнитель, а именно вискозную нить, или капроновую нить, нитрилоакрилонитрильную нить, включающий пропитку наполнителя смолой, термообработку, пропитку отверждающей системой. Используют капроновую нить, обработанную магнитным полем перед пропиткой ее отверждающей системой, в отверждающую систему вводят защитный полимер: бутадиенстирольный латекс или клей КМЦ, при следующем массовом соотношении компонентов в отверждающей системе: вода, отвердитель, защитный полимер 1,7-2,3:0,5-1,5:0:7-1,3; термообработку проводят в интервале 60-80°С. Технический результат - повышение разрушающего напряжения при статическом изгибе и повышение удельной вязкости полимерных композиционных материалов при одновременном удешевлении материалов. 2 табл., 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7
Формула изобретения
1. Способ получения армированных полимерных материалов на основе эпоксидного связующего, содержащего эпоксидную диановую смолу и отверждающую систему, состоящую из воды, полиэтиленполиамина и бустилата, включающий предварительную пропитку капроновой нити эпоксидной смолой, термообработку и последующую пропитку отверждающей системой, отличающийся тем, что используют отверждающую систему, состоящую из воды, полиэтиленполиамина, бустилата или карбоксиметилцеллюлозы при массовом соотношении компонентов в отверждающей системе 1,7-2,3: 0,5-1,5: 0,7-1,3, а термообработку осуществляют при 60 - 80oC. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пропитанную эпоксидной смолой капроновую нить перед пропиткой отверждающей системой дополнительно обрабатывают магнитным полем.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области получения полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе сетчатых эпоксидных полимеров, армированных химическими волокнами. Предлагаемый способ рекомендуется использовать для получения конструкционных материалов и изделий из ПКМИзвестен способ получения волокнонаполненных ПКМ (традиционный), включающий совмещение смеси эпоксидиановой смолы и отвердителя холодного отверждения, взятых в стехиометрических соотношениях (смесевой способ), с техническими нитями с последующим формованием путем прямого прессования, при этом отверждение связующего происходит в самой форме. Справочник по композиционным материалам /Под ред.Дж. Любина. Р.Э.Геллера.- М.: Машиностроение,.-1988, т.2. -580 с. Недостатком этого способа является ограниченность допустимого срока хранения препрегов, содержащих эпоксидную смолу и отвердитель. Известен способ получения армированного полимерного материала, включающий пропитку нитей методом слоевого нанесения компонентов (СНК) в две стадии: сначала пропитывают нить 75% раствором смолы в ацетоне, затем отверждающей системой массового состава воды и отвердителя 1:2, резку волокнистого наполнителя с последующей переработкой прямым прессованием (120oC, 40 МПа в течение 15 мин) (способ-прототип) /Патент 2028322 РФ, МКИ C 08 5/24 Способ получения препрега/ В.Н.Студенцов, Б.А.Розенберг, А.К.Хазизова//БИ.-1995.-N4. Недостатки этого способа - невысокие прочностные характеристики получаемого материала. При создании изобретения ставилась задача получить материалы с улучшенными прочностными характеристиками, удешевление материалов. Это достигается тем, что в предлагаемом способе пропитку наполнителя эпоксидным связующим проводят методом слоевого нанесения компонентов (СНК) в две стадии: сначала пропитывают нить 80% раствором смолы в ацетоне, затем отверждающей системой. Для устранения недостатка в способе-прототипе применяют отверждающую систему массового состава: вода, защитный полимер и отвердитель 1,7-2,3:0,5- 1,5:0,7-1,3. В качестве занятного полимера используют клей КМЦ. Для увеличения разрушающего напряжения при статическом изгибе и удельной ударной вязкости полученного материала применяют магнитную обработку. Предлагаемый способ отличается от прототипа:
- пропитка нитей на первой стадии осуществляется 80% раствором смолы в ацетоне;
- составом отверждающей системы,
- используется межванная термообработка,
- используется магнитная обработка. Заявляемый способ устраняет недостатки традиционного. В качестве наполнителя использовали следующие нити:
- искусственная: вискозная нить (ВН) (ТУ 6-06-Н58-79),
- синтетические: капроновая нить (капрон) (ТУ 15В97-79), полиакрилонитрильная нить (нитрон) (ТУ 6-01-15-70-85), пропитанные эпоксидной смолой ЭД-20 (ГОСТ 10587-84). В отверждающей системе в качестве отвердителя использовали полиэтиленполиамин (ПЭПА) (ТУ 6-02-594-70). В качестве защитных полимеров использовали бутадиенстирольный латекс (бустилат) (ТУ 6-15-1090-77) и клей КМЦ (ТУ 6-12-1020-75). Степень превращения (X,%) олигомерного связующего в сетчатый продукт определены методом экстракции ацетоном. Для определения содержания компонентов связующего контролировали линейную плотность (Т, г/м) нитей, на различных стадиях технологического процесса. В основу предлагаемой технологии положена схема экспериментальной установки, которую использовали для получения экспериментальных образцов. Препрег перерабатывают прямым прессованием. Далее из полученных пластин вырезают стандартных размеров образцы и определяют следующие характеристики:
- разрушающее напряжение при статическом изгибе
![способ получения армированных полимерных материалов, патент № 2135530](/images/patents/336/2135071/963.gif)
- удельную ударную вязкость aуд (ГОСТ 4647-80);
- водопоглощение W (ГОСТ 4650-80);
- плотность
![способ получения армированных полимерных материалов, патент № 2135530](/images/patents/336/2135236/961.gif)
![способ получения армированных полимерных материалов, патент № 2135530](/images/patents/336/2135071/963.gif)
![способ получения армированных полимерных материалов, патент № 2135530](/images/patents/336/2135236/961.gif)
![способ получения армированных полимерных материалов, патент № 2135530](/images/patents/336/2135056/177.gif)
![способ получения армированных полимерных материалов, патент № 2135530](/images/patents/336/2135056/177.gif)
![способ получения армированных полимерных материалов, патент № 2135530](/images/patents/336/2135056/177.gif)
![способ получения армированных полимерных материалов, патент № 2135530](/images/patents/336/2135056/177.gif)
![способ получения армированных полимерных материалов, патент № 2135530](/images/patents/336/2135071/963.gif)
![способ получения армированных полимерных материалов, патент № 2135530](/images/patents/336/2135071/963.gif)
![способ получения армированных полимерных материалов, патент № 2135530](/images/patents/336/2135071/963.gif)
![способ получения армированных полимерных материалов, патент № 2135530](/images/patents/336/2135071/963.gif)
Увеличение температуры обогреваемой трубы приводит к более быстрому удалению летучего растворителя из пропитанной нити. Однако применение температуры 90o и выше неэффективно (прим. 21). Из сравнения физико-механических характеристик образцов, полученных по примерам 22-25, следует, что оптимальным является применение растворов смолы с концентрацией 70-90% (прим. 2, 23, 25) Увеличение разбавления смолы растворителем (прим. 22) приводит к снижению содержания связующего и к снижению прочностных характеристик, а применение более концентрированных растворов (прим. 25) вызывает излишнее повышение содержания связующего в материале и "окрупчивание" материала (прим. 25). Из сравнения физико-механических характеристик образцов, полученных по примерам 26 и 28, можно сделать вывод, что применение СНК с нитроном приводит к увеличению
![способ получения армированных полимерных материалов, патент № 2135530](/images/patents/336/2135071/963.gif)
![способ получения армированных полимерных материалов, патент № 2135530](/images/patents/336/2135071/963.gif)
![способ получения армированных полимерных материалов, патент № 2135530](/images/patents/336/2135071/963.gif)
![способ получения армированных полимерных материалов, патент № 2135530](/images/patents/336/2135071/963.gif)
![способ получения армированных полимерных материалов, патент № 2135530](/images/patents/336/2135071/963.gif)
Класс C08J5/06 с использованием предварительно обработанных волокнистых материалов
Класс C08J5/24 пропитка материалов форполимерами, способными полимеризоваться на этих материалах, например изготовление препрегов
Класс C08L63/02 простые полиглицидные эфиры бисфенолов
Класс C08G59/56 в сочетании с прочими отвердителями