Полимерный композиционный материал

(19) (11 АЗ ГОСУДАРСТВЕННОВЕДОМСТВО СС(5 ПАТЕНТНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АТЕ(71) Московский авиационный технологический институт им. К.Э. Циолковского(73) Московский авиационный технологический институт им. К.Э. Циолковского(56) Рыбкина Е.Г. и др. Исследование технологических возможностей создания системы воздушного термостатированиясамолета из термопластов, Тезисы межотраслевых научных конференций "Конструкции и технология получения изделий изнеметаллических материалов", ч. 3. Полимерные композиционные материалы, М1990, с. 58.(54) ПОЛИМЕРНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙМАТЕРИАЛ Изобретение относится к полимерным композиционным материалам, в частности к углепластикам на основе полисульфоновой матрицы и углеродных армирующих волокон.Целью изобретения является повышение межслоевой прочности при сдвиге композиционного материала на основе полисульфоновой матрицы и углеродных армирующих волокон.Для достижения указанной цели известный полимерный композиционный материал на основе полисульфоновой матрицы и углеродных армирующих волокон, согласно и бретению дополнительно содержит на(57) Сущность изобретения: композиционный материал содержит полисульфоновую матрицу и углеродные армирующие волокна. Углеродные волокна содержат на поверхности в качестве аппретирующего слоя сополимер, состоящий из звеньев бис-метакрилоилоксидиэтиленгликольфталата и бис-метакрилоилокситриэтиленгликольфталата при соотношении указанных звеньев от 65 - 35 до 85:15 при массовом соотношении наполнителя и сополимера 95-99:1-5 соответственно при соотношении компонентов, мас.: углеродные армирующие волокна, содержащие на поверхности; вышеуказанный сополимер 25 - 75; полисульфоновая матрица (ПС - Н) остальное. Мономеры наносят на углеродные волокна из смеси в ацетоне и термообрабатывают 3 при 115-125 С 20 - 25 мин. Характеристики образцов; межслоевая прочность при сдвиге 36,5 - 59,7 МПа. 1 табл. поверхности армирующих волокон в качестве аппретирующего слоя сополимер. состоящий из звеньев бисметакрилоилоксидиэтиленгликольфталата и бисметакрилоилокситриэтиленгликольфталата при соотношении указанных звеньев (мономеров) от 65:35 до 85:15, в количестве 1,0 - 5,00 от массы волокон при следующем соотношении компонентов материала: углеродные армирующие волокна, содержащие на поверхности вышеуказанный сополимер 25 - 75 мас. полисульфоновая матрица - остальное,Для формирования аппретирующего слоя выбран сополимер ограниченный со 1836394вместимый с полисульфоновой матрицей,Наилучшая совместимость обеспечиваетсяпри выбранном соотношении мономеров.Минимальное количество сополимерана поверхности армирующих волокон выбирается из условия необходимого повышения межслоевой прочности при сдвигеуглепластика. При содержании сополимера. менее 1,0 мас. положительный эффект от. его введения оказмвается минимальным.Максимальное количество определяетсятребованием равномерного распределениясополимера по отдельным монаволокнам иисключения их склеивания между собой;Склеивание волокон при содержании сополимера более 5,0 мас,ф препятствует пропитке матричным полимером и .снижаетсвойства углепластика. Кроме того с увеличением содержания сополимера снижаетсяэффективность перераспределения напряжений между моноволокнами, что такжеприводит к снижению свойств углепластикаСодержание углеродных армирующихволокон с айпретирующим слоем из сополимера на поверхности в углепластике выбирают в пРеделах от 25 до 75 мас.05(преимущественно от 50 до 70 мас Содержание волокон с аппретирующим слоемопределяется исходя из текстуры наполнителя, структурной организации углепласти. ка,. метода переработки и не зависит отколичественного содержания сополимерана волокнах. Остальное приходится на полисульфоновую матрицу.В качестве матрицы используется полисульфон базовой марки ПС-Н (ТУ 6-051969-84) или его модификации, в качествеармирующего наполнителя нити или лентыиз углеродных волокон,Сополимер, используемый в качествеаппретирующего слоя состоит из звеньевбисметакрилоилоксидиэтиленгликольфталата и бисметакрилоилокситриэтиленгликольфталата при соотношении указанныхзвеньев от 65:35 до 85:15 соответственно,Сополимер наносят на поверхность углеродных волокон из раствора в ацетоне.П р и м е р 1. Углепластик, состоящийиз матрицы на основе полисульфона (ПС-Н)ТУ 6-05-1969-84 и углеродной ленты без. Формула йэобретения 30 Полимерный композиционный материал на основе полисульфоновой матрицы и армирующих углеродных волокон, о т л и ча ю щ и й с я тем,что, с целью повышения межслоевой прочности при сдвиге, он вклю чает углеродные волокна, содержащие наповерхности сополимер, состоящий из звеньев бисметакрилоилоксидиэтиленгли-.кольфталата и бисметакрилоилокситриэтиленгликольфталата при соотношении 40 звеньев 65-85:15-35 соответственно, йримассовом соотношении наполнителя и сополимера 95-99:1-5 соответственно, при следующем соотношении компонентов в композиции, мас.%:45 Углеродные армирующие волокна, содержащие на поверхности указанныйсополимер 25-75 50 Полисульфоноваяматрица Остальное замасливателя с промышленной окислительной обработкой, содержит на поверхности волокон 3,0 (от массы волокон) аппретирующего слоя из сополимера бис метакрилоилоксидиэтиленгликольфталата ибисметакрилоилокситриэтиленгликольфталата при соотношении звеньев 75:25 соответственно. Содержание наполнителя с .аппретирующим слоем из вышеуказанного 10 сополимера на волокнах составляет 85мас,ф 6, Свойства композиции приведены в таблице.П.р и м е р ы 2-21. Составы композицийи их свойства приведены в таблице.15 Прототип. Углепластик, состоящий 1 лматрицы на основе полисульфона (ПС-Н) и углеродной ленты без замасливателя (аппрета) с промышленной окислительной обработкой. Содержание матрицы составляет 35 20 мас,оь (содержание наполнителя 65 мас.),Свойства композиции приведены в таблице.Представленные результаты показывают, что использование в качестве аппретирующего слоя вышеуказанного сополимера 25 позволяет в 1,6-1,9 раза повысить межслоевую прочность полисульфоновых углепластиков.1836394 Межслоевая прочность при сдвиге, МПа Содержание аппреСодержа- Содержание напол- ние матринителя,мас. цы, мас.Состав апп- ретирующего слоя, соотношение звеньев Пример тирующего слоя, мас.от наполнителя 1 (контр.ольный)2 (контрольный)3 3,0 31,30,5 37,2 47,8 58,3 1,0 3,0 5,0 49,6 56 (контрольный)7 (контрольный)89 (контрольный)10 6,0 35,9 38,2 0,5 1,0 59,7 37,6 3,0 3,0 58,2 3,0 69,4 1213 (контрольный)14 3,0 55,2 3,0 37,1 5,0 44,8 36,5 1516 (контрольный)17 6,0 0,5 36,1 1,0 40,4 3,0 42,1 1920 (контрольный)Пример 21 (контрольный)Прототип 38,8 5,0. 33,5 6,0 3.0 26,5 36,8 Примечания: Содержание наполнителя в примерах 1-21 дано вместе с аппретирующимслоем.Соотношение звеньев сополимера (аппретирующего слоя) в примерах 1-21: дано в следующей последовательности; мономер 1: мономер 11.Межслоевую прочность при сдвиге определяли методом короткобалочного изгиба согласно РД 50-675-88 Составитель А.ШибановТехред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец Редактор Заказ 3006 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 75:25 75;25 75:25 75:25 75:25 75:25 75:25 75:25 55:45 65:35 75:25, 85:15 95:5 75:25 75:25 75;25 75:25 75:25 75:25 75:25 75:25 85 75 75 75 75 65 65 65 65 65 65 25 25 25 25 15 65 15 25 25 25 25 25 35 35 35 35 35 35 35 35 75 75 75 75 . 75 75 85 35