Способ получения углепластика

)5 С 083 5/06, 3/28 РЕТЕНИЯ ныи универ А.И. Семи ко нова, Н,А.Н л. 427-29 ГЛ Е ПЛАСТИКА к способам аррных соединем и может быть дстве углеплам ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕНТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Патент США М 3671411кл, 204-130, опублик. 1972,Патент США М 366014опублик. 1972,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ У (57) Изобретение относится мирования высокомолекуля ний волокнистым материало использовано при произво Изобретение относится к способам армирования высокомолекулярных соединений волокнистым материалом и может быть использовано при пооизводстве угпепластика из эпоксидного связующего с применением трехфтористого бора в качестве катализатора.Цель изобретения - повышение прочности углепластика на растяжение и изгиб,Изобретение поясняется следующи и примерами,П р и м е р 1, 1 г углеродного волокна марки Элур,1 замачивают в течение 30 мин в 100 мл 96/,-ного раствора гидразина Н 2 й-ИН 2 при комнатной температуре. Затем, после тщательной промывки водой, углеродные волокна погружают в водный раствор формалина, содержащий 4 мл 400/О- ного формалина СН 20 на 100 мл воды (1;25), и после декантирования водного слоя через Ы 17422 стика из эпоксидного связующего с применением трехфтористого бора в качестве катализатора. Цель изобретения - повышение прочности углепластика на растяжение и изгиб, Для этого углеродные волокна подвергают обработке последовательно водными растворами гидразина, формалина, бромгидрита натрия, серсуглерода и едкого кали, йода и йодистого кали, а также тиосульфата натрия. После такои модификации волокон их пропитывают эпоксидным связующим и отверждают при внешнем температурном нагреве, пропуская через волокна постоянный ток плотностью 0,62 - 0,67 А/мм . Пол 2 ученные образцы имеют прочность на растяжение 187 кг/мм, прочность на изгиб2198 кг/мм, температуру стеклования 70 С2и температуру плавления 110 С, 1 з.п, ф-лы, 2 табл,30 мин замачивают в течение 2 ч в 10%-ном водном растворе бромгидрита натрия. По- а сле промывки водой углеродные волокна в течение 30 мин попвергают взаимодействию с водным раствором сероуглерода СЯ 2 и едкого кали КОН в массовом соотношении компонентов 10:1:1 соответственно, Затем волокна извлекают из раствора, сушат на воздухе и обрабатывают водным раствором йода 12 и йодистого кали К в массовом соотношении компонентов 10:0,06:0,2 соответственно, Через 5 мин этот раствор сливают и заливают 100/О-ным водным раствором тиосульфата натрия (дпя удаления остатков йода). Через 1 мин углеродные волокна извлекают из раствора, промывают водой и сушат на воздухе. Затем обработанные волокна пропитывают эпоксидным связующим, содержащим 3,6 мас,ч, на 100 мас,ч, трехфтористого бора в качестве катализатора и отверждают (полимеризуют) в течение 4 ч при 170 С, Полученные образцы имеют прочность на растяжение 140 кг/мм, прочг ность на изгиб 165 кг/мм, температуругстеклования полимерной части углепластика 70 С и температуру плавления 110 С, что на 20 С выше соответствующих значений для исходных образцов углепластика. На фоне этих изменений происходит также заметное снижение модуля упругости полученных образцов.П р и м е р 2, Модификацию углеродных волокон марки Элур,1 производят по методике примера 1, Затем мегомметром измеряют суммарное электрическое сопротивление модифицированных волокон, а также определяют эффективную площадь их попоречного сечения, С учетом требуемой плотности тока 0,62 Аlмм определяют величину напряжения, которое необходимо приложить к волокнам, Затем волокна пропитывают эпоксидным связующим ЭНФБ, после чего к ним под натяжением при удельной нагрузке 195 г/ммг прикладывают определенное расчетным путем напряжение от источника постоянного тока и помещают в термостат, Не снимая приложенного напряжения и нагрузки, пропитанные волокна отверждают при 170 С в течение 4 ч, Полученные обгоазцы имеют прочность на изгиб 190 кг/мм и прочность на растяжение 180 кг/мм .гП р и м е р 3, Модификацию углеродных волокон марки Элур,1 производят по методике поимеоа 1, С учетом оебуемой плотности тока 0,645 А/мм определяют величину напряжения, которое необходимо приложить к волокнам (по примеру 2), а затем пропитывают волокна эпоксидным связующим Э Н Ф Б и отверждают под постоянным током плотностью 0,645 А/мм по примеру 2. Полученные обг 0 азцы имеют прочность на изгиб 198 кг/мм и прочность на растяжение 187 кг/ммг. П р и м е р 4. Модификацию углеродныхволокон марки Элур,1 производят по методике примера 1. С учетом требуемой плотности тока 0,67 А/мм определяют величинугнапряжения, которое необходимо приложить к волокнам (по примеру 2), а затемпропитывают волокна эпоксидным связующим ЭНФБ и отверждают под постояннымтоком плотностью 0,67 А/мм по примеру 2,гПолученные образцы имеют прочность наизгиб 199 кг/мм и прочность на растяжегние 189 кг/мм .Качественные характеристики образцов углепластика, получаемых предлагаемым способом, указаны в табл, 1,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Как видно из данных табл. 1, положительный эффект способа при сочетании предварительной модификации волокон и отверждения под постоянным током не является суммой эффектов при использовании отдельно отверждения под током и отдельно предварительной модификации. Этот сверхсуммарный эффект наглядно виден из сравнения значений соответствующих прочностей образцов, полученных по различным технологиям,Параметры модификации углеродных волокон - обработка 96%-ным водным раствором гидразина в течение 30 мин; водным раствором 400-ного формалина в соотношении компонентов 25:1 в течение 30 мин;10%-ным водным раствором бромгидрита натрия в течение 2 ч; водным раствором сероуглерода и едкого кали в массовом соотношении компонентов 10:1:1 в течение 30 мин; водным раствором йода и йодистого кали в массовом соотношении компонентов 10:0,06 - 0,2 в течение 5 мин; 10%-ным водным раствором тиосульфата натрия в течение 1 мин - являются однозначными и подобраны эмпирически, Любое отклонение от указанных параметров модификации ведет к ухудшению конечного результата.Оптимальность заявляемых пределов плотности постоянного тока (с предварительной модификацией волокна) иллюстрирует табл. 2.Как видно из табл. 2, в заявляемых пределах плОтности постоянного тока через волокна при отверждении внешним температурным полем прочность наивысшая, а при значениях плотностии тока выше и ниже заявляемых пределов значения достоверно уменьшаются,Формула изобретения 1, Способ получения углепластика в присутствии трехфтористого бора в качестве катализатора, включающий модификацию поверхности углеродных волокон химическими реагентами, пропитку эпоксидным связующим и отверждение при внешнем температурном нагреве, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности на растяжение и изгиб, модификац ю углеродных волокон осуществляют 960-ным водным раствором гидразина в течение 30 мин, затем волокна промывают и погружают в водный раствор 40%-ного формалина при соотношении воды и формалина 25:1 с последующей выдержкой в течение 30 мин, после чего их извлекают из раствора и помешают в 10%-ный водный раствор бромгидрита натрия на 2 ч, затем промывают водой и подвергают обработке водным раствором сероуглерода и едкого кали в1742283 Таблица 1 Прочность, кг/мм Отве ждение с предварительноймодификацией бездействия тока с предварительной модификацией при воздействии постоянного тока плотностью 0,645 А/мм при одновременном действии постоянного тока плотностью0,645 А/мм без предварительной моди икации На растяжение На изгиб106+2,37 150+3,40 140+3,64 165+4,10 187 -4,67 1984,95 Таблица 2 оставитель В. Чистяехред М,Моргентал Корректор Э. Лончаков едакто льскд каз 2259 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 массовом соотношении компонентов 10:1:1 соответственно при постоянном перемешивании в течение 30 мин, после чего волокна сушат на воздухе при комнатной температуре и обрабатывают водным раствором йода и йодистого кали в массовом соотношении компонентов 10:0,06:0,2 соответственно в течение 5 мин, а затем извлекают их из раствора и подвергают окончательной обработке 10/,-ным водным раствором тиосульфата натрия в течение 1 мин с последующей промывкой и сушкой,2. Способ по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я 5 тем, что при внешнем температурном нагреве в процессе отверждения через пропитанные эпоксидным связующим волокна одновременно пропускают постоянный ток плотностью 0,62 - 0,67 А/мм .10