Способ изготовления органоволокнитов

О П И С А Н И Е (и) 59048ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскик Социалистических Реслублии(45) Дата опубликовани Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений 3) УДК 678.027,9(088.8) 8. Бюллетень Мо описания 14.02.78 и открытииБ. Тростянская, Г, С, Головкин и А. К, Шибаио сковский авиационный технологический институим. К, Э. Циолковского НОВОЛОКНИТОВ 54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕН Изобретение относится к производству армированных пластиков из органических синтетических волокон (органоволокнитов) и может быть использовано в авиационной и смежных областях промышленности.Известен способ формования изделий из органических синтетических волокон доведением их до предела вынужденной эластичности (течение материала волокон) в процессе формования, под давлением выше 100 кг/см 2 и температурах, близких к температуре плавления волокон, Температуру формования можно несколько понизить (на 50 - 60 С ниже температуры плавления волокон) при соответствующем увеличении давления формования до 350 - 500 кгс/см 1. Недостатком известного способа является значительная дезориентация волокон в процессе формования при высоком давлении в результате течения материала и частичного разрушения волокон, что приводит к получению органоволокнитов с низкими показателями физико-механических свойств.Известен также способ производства армированных пластиков из органических волокон, заключающийся в том, что волокна совмещают со связующим, сушат для удаления растворителя и подотверждения связующего, формуют изделие под давлением, при этом произ 2водят длительную термообработку (1 - 10 ч) для плавления и отверждения связующего 21.Однако в процессе по известному способуиспользование двух компонентов (волокно, связующее) обусловливает многооперационную технологию получения пластика, при которой возможное набухание в компонентах связующего и длительное нагревание органических волокон (необходимое для плавления и отверждения связующего), обусловливает дезориентацию макромолекул в них, Кроме того, возникают сложные проблемы совместимости компонентов и остаточных напряжений на границе контакта между ними, снижается эффективность использования волокон, поскольку из-за различия удлинений компонентов обычно раньше разрушается связующее, нарушая герметичность изделия и равномерное распределение напряжений между волок нами, что в конечном счете приводит к ухудшению физико-механических свойств органоволокнитов.Цель изобретения - улучшение физико-механических свойств армированных пластиков 25 из органических синтетических волокон.Достигается это тем, что поверхность органических волокон обрабатывают раствором полифункционального соединения выбранного из группы, содержащей полиизоционаты, окси соединения, многоосновные кислоты, ангидри590148 ды и хлорангидриды многоосновных кислот, полиамины в низкокипящем растворителе, удаляют растворитель, например, сушкой нагретым воздухом, приводят волокна в плотный контакт давлением формования в пресс-форме или при намотке на оправку, нагревают под давлением формования 4 - 10 кгс/смз до температуры, на 40 - 50 С превышающей температуру стеклования полимера волокон, и выдерживают при этой температуре в течение 20 - 30 с до образования химических связей между реакционными центрами макромолекул поверхностных слоев волокон. При этом органические волокна соединяются непосредственно между собой (без использования связующего), в результате чего существенно повышаются механические свойства и технологичность пластиков,При использовании органических волокон, например, из полиэтилентерефталата на поверхность волокон наносят перекись бензоила или гексаметилендиизоционат из 5%-ного раствора в ацетоне. Затем волокна пропускаТаблица 1 Полиэтилентерефталатные волокна по способуПоказатели известному предлагаемому известному предлагаемому 1,48 18 - 22При изготовлении органоволокнитов из алифатических полиамидных волокон на их поверхность наносят адипиновую кислоту или дифенилолпропан в виде 5 - 10%-ного раствора в ацетоне или хлорокись фосфора в виде 5 - 8%-ного раствора в четыреххлористом углероде. Затем волокна пропускают через термокамеру проходного типа, где при температуре 50 - 60" С удаляют растворитель, Температуру формования органоволокнитов поддерживают в пределах 120 в 1 С, давление формования составляет 4 - 10 кгс/см, время формования 20 - 30 с. При изготовлении органоволокнитов из ароматических полиамидных волокон на поверхность волокон наносят пиромеллитовую кислоту или диангидрид пиромеллитовой кислоты из 10 - 15%-ного раствора в ацетоне. Затемволокна пропускаютчерез термокамеру проходного типа, где при 50 - 60 С удаляют растворитель. Температуру формования органоволокнитов поддерживают в Растворительудаляют сушкой при 50 - 60 С,затем волокна приводят в плотный контакт давлением формования в пресс-форме, равным 40 - 50 кгс/см при 140 - 160 С в течение 65 2 - 3 мин,Плотность, г/смфРазрушающее напряжение при растяжении,кгс/ммУдельная прочность, кмМодуль упругости при растяжении, кгс/ммУдельная жесткость, Х 10 л кмОтносительное удлинение при разрыве, оо ют через термокамеру проходного типа, гдепри температуре 50 - 60 С удаляют растворитель. Температуру формования органоволокнита поддерживают в пределах 140 - 150 С, дав.5 ление формования составляет 4 - 10 кгс/см,время формования 20 - 30 с,При использовании полиимидных волоконна их поверхность предварительно наносятгексаметилендиамин или гексаметилендиизо 10 ционат из 10 - 15% -ного раствора в ацетоне.Температуру формования поддерживают в интервале 210 - 250 С, давление формования составляет 4 - 10 кгс/см, время формования20 - 30 с.15 В табл. 1 приведены сравнительные данныепо физико-механическим свойствам кольцевыхобразцов из полиэтилентерефталатных и полиимидных волокон, полученных намоткой попредлагаемому и известному способам на20 эпоксидном связующем (весовое содержаниесвязующего в образцах 30%)Внутренний диаметр колец 75 мм, толщинастенки 2 мм. Полиимидные волокна по способу 45 пределах 230 - 280 С, давление формованиясоставляет 4 - 10 кгс/смв, время формования20 - 30 с.В табл. 2 приведены сравнительные данныепо физико-механическим свойствам кольцевых50 образцов из алифатических полиамидных волокон и ароматических полиамидных волокон,изготовленных намоткой по предлагаемому иизвестному способам на эпоксидном связующем.55 При изготовлении органоволокнитов из фенолоформальдегидных волокон на их поверхность наносят резорцин из 10 - 15%-ного раствора в ацетоне или гексаметилентетрамин из10 - 15%-ного раствора в этаноле,60590148 Т аблица 2 Алифатические полиамидные волокна по способуАроматические полиамидные волокна по способуПоказатели известному предлагаемому предлагаемому известному 1,2 40 - 442,315 - 17 526 в 1,515 - 20 316 - 7 В табл, 3 приведены сравнительные данные по физико-механическим свойствам пластиков пз фенолоформальдегидных волокон, изготовленных прессованием по известному и предлагаемому способам. Таблица 3 Способ Показатели предлагаемый известный Плотность, г/смзРазрушающее напряжение при растяжении,кгс/ммУдельная прочность, кмМодуль упругости при растяжении, кгс/ммфУдельная жесткость, 10 в кмОтносительное удлинение при разрыве, Ы 1,25 26 - ЗО309007,28 - 10 21 700 5,6 8 - 10 Формула изобретения Способ изготовления органоволокнитов из органических синтетических волокон, включающий обработку поверхности волокон раствором соединения с последующим удалением растворителя и формование под давлением, отличающийся тем, что, с целью улучшения физико-механических свойств органоволокнитов, волокна обрабатывают раствором полифункционального соединения, выбранного из группы, содержащей полиизоцианаты, оксисоединения, многоосновные кислоты, ангидриды и хлорангидриды многоосновных кислот и Составитель В. ЧистяковТехред И. Карандашова сРедактор А. Соловьева Корректоры; Е. Хмелева и 3. ТарасоваПодписное Заказ 3332/2 Изд, 1 Чв 199 Тираж 850 НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушскал паб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 Плотность, г/смзРазрушающее напряжение при растяжении, кгс/ммвУдельная прочность, кмМодуль упругости при растяжении,кгс/ммвУдельная жесткость, 102 км Относительное удлинение приразрыве, о; Как видно из приведенных примеров, изобретение позволяет получить органоволокниты с более высокими физико-механическими свойствами,5 По данным заявителя, себестоимость органоволокнитов снижается на 20 - 30%. полиамины, и формуют при давлении 4 -10 кгс/смз и температуре, на 40 - 50 С превышающей температуру стеклования полимера волокон, в течение 20 - 30 с.10 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Антонов А. М Михайлова Л. П. Исследование в области получения самоармированных и самосвязующихся материалов, в сб. Кон 15 струкционные материалы на основе графита,5, М Металлургия, 1970, с. 6 - 11.2. Пластики конструкционного назначения,под ред, Е, Б, Тростянской, М., Химия, 1974,с, 273.