Препрег

баф5 ляот.-ка МЬА,и 1653273 Союз СоветсеаСоциалистическихРеспублик Дополнительно вт. свил.вуХ явлено 21,07.76 (21) 2389772 С 08 Э 5/24 С 08 К 7/02 В 32 В 5/08 исоедииеиием. заявкисударственньй номнтет 23) При т 3.79.Бюллетень1ия описания 28.03,79 оваио 25. е делам нзобретений н открытий(71) За явител а 1 .: 2Предлагается композиционный мате-. 57-63 об,% 111. Технология полученияриал конструкционного назначения на ос ориентированного композиционного матенове полимерного связующего и комбини- риала состойтиз следуюших операций:рованной нетканой ленты иэ углеродныхнамотка на цилиндрический барабаннитей в сочетании со стеклянными,исполь-жгута углеродных волокон с одновремензуемый при изготовлении крупногабарит- .5 ным нанесением на него раствора полиных деталей газотурбинных двигателей, мерного свяауюшего;таких как корпус вентилятора, простаэ- снятие намотанного препрега с барака направляюшего аппарата, лопатки вен- бана и подсушка на воздухе для удалетилятора и т. д. ния растворителя из полуфабриката;В настбяшее время в авиационной тех 10 раскрой препрега на нужные заготовнике широко используются композицион- , ки и сборка пакета в пресс-форму;ные материалы на основе высокомодуль прессование кбмпозиционного материаных высокопрочных углеродных нацепи- л,телей и полимерных связующих, примень Однако испольэование такого компожние которых позволяет,сушественно сни .т 5 ционного материала ограниченоиз-за труджать вес изделий, повышать их жесткость настей выкладки препрегов иэ жгутов прии увеличивать ресурс их работы,изготовлении крупногабаритных изделий,Известны композиционные материалытак как размер препрега определяетсяконструкционного назначения марки КМУ размером барабана, Кроме того, следуетна основе углеродных высокомодульньтх ;отметить низкую производительность провысокопрочных жгутов марки ВМН и тто цесса, связанную с продолжительностьюлимерных связуюших с оптимальной сте- сушки препрега на воздухе в течение супенью наполнения углеродного волокна ток для полного удаления растворителя,3 6532сложностью выкладки препрега при изготовлении деталей сложной конфигурации,а так же низкую трансверсальную прочность композиционного материала,Ближайшим к предлагаемому являетсяпрепрег, содержащий 20-45 вес.% термореактивного связующего и 55-80 вес,%комбинированной нетканой ленты, состоящей иэ системы продольных угчеродныхнитей - основы - и поперечных низко-10модульных нитей - утка, взятых в соотношении 99: 1-85: 15 соответственно Я .Однако материална основе известногопрепрега обладает недостаточной трансверсальной прочностью. 15 Кроме того, известный композиционный материал получают методом намоткипропитанного пучка волокон на круглуюоправку с последующими выкладкой паке Ота из препрега и прессованием, При изготовлении крупногабаритных деталейсложной конфигурации, таких как корпусвентилятора, лопатки вентилятора, прос тавка направляющего аппарата, применение данного материала связано с труд- ностями выкладки препрегов из-за ихкраткомерности, так как размер препрегаопределяется:размером барабана, а так-.- же вследствие того, что в препреге отсутствует поперечная скрепляющая нйть,что приводит к разериентации волокон.В связи с тем, что препреги получаютметодом мокрой намотки, необходима ихсушка на воздухе в течение суток для35.полногоудаления растворителя, что обус-ловливает низкую производительностьпроцесса.Белью изобретения является повышение40трансверсальной прочности, упрощение технологии и улучшение качества материалана основе предлагаемого препрега.Предлагаемый препрег, сбдержащийтермореактивное связующее и нетканую45комбинированную ленту, состоящую изсистемы продольных углеродных нитейосновы - и системы поперечных стеклянных нитей - утка, отличается тем, чтоон содержит ленту, состоящую из,систе 50мы продольных углеродных нитей - основы - и системы поперечных стеклянных нитей - утка, склеенных термоплас- тичной нитьювзятых в соотношении93;3,5;1,5-95:5;3,5 соответственно приследующем соотношении компонентов препрега, об,%,Связующее35-45Лента Остальное 73 4Комбинированная нетканая углеродностеклянная лента представляет собой ма териал со строго ориентированной структурой продольных высокомодульных углеродных жгутов - основы, склеенных термопластичными нитями в сочетаний сединственной стеклянной нитью. Содержание углеродного волокна в ленте 9395 вес,%, стеклянного волокна 3,55 вес,%, термопластичной нити 1,5-3,5 вес,% Содержание составляющих компонентовв ленте постоянно, что гарантируется технологией ее получения, Лента поставляется в виде рулонного материала шириной 1000 мм.Получение композиционного материала на основе нетканой комбинированной углеродно-стеклянной ленты включает следующие операции;получение предварительно пропитанного препрега на прожиточной машине;раскрой препрега на заготовки и выкладка пакета в пресс-форму.Получение композиционного материала на основе комбинированной углеродностеклянной, нетканой ленты позволяет использовать пропиточную машину, что дает возможность увеличить производительность процесса в 4 раза эа счет, того, что в процессе пропитки на машине происходит одновременное удаление растворителя иэ препрега в сушильных камерах. Кроме того, использование нетканогонаполнителя позволяет получать крупногабаритные иэделия сложной конфигурации, что обеспечивает увеличение производительности процесса и получение материала с высокими упругопрочностными свойствами за счет сохранения высокой степени наполнения углеродных волокон вследствие отсутствия текстильных изгибов, которые наблюдаются в тканях.П р и м е р 1. Получение композиционного материала конструкционного назначения со следующим количеством составляющих компонентов: наполнитель 65 об,%, связующее 35 об.% с использованием апоксифенольного связующего и комбинированной углеродно-стеклянной нетканой ленты, состоящей из 95 вес,% углеродного волокна, 3,5 вес.% стеклянного волокна и 1,5 вес,% термопластичного волокна.Нетканую углеродно-стеклянную ленту пропитывают на пропиточной машине эпоксифенольным связующим 50%-ной концентрации. Полученный полуфабрикат раскраивают на заготовки размером 250 х 250 мм,казат Соде ните ие наб% 60 55 6 Содержание связующего, об.% 45 4 с тно 4 95100 100 105 100105 105 1 Предел прочностпри изгибе, кг/м,Модуль упрупри изгибе,13500 14000 14000 15000 35 Предел прочности ри сжатии, кг/мм 2 0 едел прочностии сдвиге, кг/мм Трансверсальнапрочность 8 2,5 0 Б 65327Далее композиционный материал прессуютпри подьеме температуры в прессе доо150 С и выдержке при етой температуре в течение 4 ч при удельном давлении5 кг/мм, 3Получают композиционный материалтолщиной 1;5 мм, содержащий, обЛ:Наполнител 65Связующее 35П р и м е р 2. Получение композйщонного материала конструкционного назначения с содержанием компонентов: на-,полнитель 60 об,%, связующее 40 обЛс использованием связующего и углерод-,,но-стекляннойнетканой ленты в качест:ве наполнителя, состоящей из 95 вес.%углеродного волокна, 3,5 вес.% стеклянного волокна и 1,5 вес.% термопластичного волокна,Аналогично примеру 1 с использова Онием связующего 45/о-ной концентрацииполучают композиционный материал толщиной 15 мм, содержащий, об.%;Наполнитель 60Связующее 402 36П р и м е р 3. Получение композиционного материала с содержанием компонентов: наполнитель 55 об,% связующее 45 об,% с использованием полиимидного связующего и углеродно-стеклянной нетканой ленты, состоящей из 95 вес.% углеродного волокна, 3,5 вес.% стеклянного волокна и 1,5 весЛ термопластичного волокна.Нетканую ленту пропитывают на пропиточной машине полимерным связующим 45%-ной концентрации.Полученный полуфабрикат раскраивают на нужные заготовки размером 250 х 250 мм.Композиционный материал прессуют пооследуоюшему режиму: 160 С х 30 мин;250 С х 4 ч. Удельное давление прессования 15 кг/ммПолучают компоэипионный материал с толщиной 1 мм, содержащий, об.%:Наполнитель 5 5Связующее 45физико механические свойства композиционных материалов приведены в табл. 1,; Углеродное волокно 93Стеклянное волокно 3,5 3 Термопластичная нить 3,5Соотношение в материале связующегои наполнителя 40-60. Свойства полученного материала и известного приведеныв табл. 2,10 Таблица 2 100 70 Углепластик содержащий 3 вес.7стекловолокна 0,8 8 800+3,5 вес,% термопластичной нити 4 0 3,5 В качестве склеиваюшей термопластичной нити использовали полиамидное волок- но, ВнивлОновое волокно, лавсановое во локно иполипропиленовое волокно.Волокна, предназначенные для переработки в нетканую ленту, должйы удовлетворять следующим основным требованиям:температура плавления нити не должнапревышать 270 С;расплавленная нить должна иметь хорошую адгеэию к углеродному волокну и склеивать его;.термопластичная нить должна вь скаться промышленностью высокого метрического номера. 1 пу ание, дб,% П Нить чн ости сдвигекг/мм ф очности пр свяэу при изгиюшеебе, кгУмм нано тель Миамидноеолокно 105 150 3 4,1 Внивлоновое . 65волокно 80 Лавсановоеволокно 15000 3 3,9 олипропильовое волокно,6 3 П р и м е р 4. Получают материал на основе полимерного связующего слеф дующего состава, вес.ч:,ЭД Отвердитель анилинофенолформальдегидная смола5-211 Б) Иэ данных табл. 2 видно, что на физико-механические свойства композицион-.ных материалов не влияет тип выбранной термопластичной нити при условии, что она удовлетворяет указанным требовациям,В табл. 3 для сравнения приведены физико-механические свойства компоэи ционных материалов на основе полимерного апоксифенольного связуюшего и комбинированной углеродно-стеклянной ленты с различными термопластичными нитями. Соотношение компонентов наполнителя в ленте, вес.%: углеродйое волокно 94, стеклянное волокно 3,5, термопластичнаянить 2,5.Таблица 33273 ленту, состоящую из системы продольныхуглеродных нитей - основы - и системыпоперечных стеклянйьх нитей - утка, о ълича 1 ошийся тем, что,сцельюповышения трансвефсиьной прочности,упрощения технаюжй и улучшенйя качест- ва материала на его основе, препрег содержйт леЖу; состойщуо из скстеьй про-дольных углеродных нятей - основы - и16 системы поперечнььа стекляйных нитейутка, склеенных термо 11 ластйЖой нитью,взятых в соотношении 93;3,5;1,595:5:3,5 соответственно при следующемсоотношении компонентов прейрвга, об.%:И связующее 35-45Лента Остальное,26Формула изобретеняя Составитель В, ЧистяковаТехред Э. Чужих Корректор Л, Небола Редактор О. Кузйецова Заказ 1223/20 Тираж 584 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва,Ж, Раушская набд. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 9 65Как видно яз табл. 3 предлагаемый .композиционный материал обладает высо. кими упругопрочностными свойствами, соизмеримыми со свойствами композиционных материалов на основе высокомодульных углеродных жгутов, а по неко- торым параметрам превосходит их, Прочность матерйала при сдвиге повышается на 10-20%, резко (в 3-3,5 раза) возрастает его трансверсальная прочность, Кроме того, следуетотметить улучшение качества композиционного материала, что связано с текстильной структурой ленты. Отсутствие текстильных перегибов, улучшение выкладки лрепрегов положительно сказываются на свойствах композиционного материала, так как удается избежать разориентации выеокоанизотронных углеродных волокон. Препрег, содержащий термореактивноесвязующее и нетканую комбинированную Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе 1. Пластические массы % 7, 1974,М., Химия, с. 27,2. Авторское свидетельство% 558927,кл, С 08 К 7/02, 1975.