Полимерный пресс-материал

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ПАТЕ НТУ(56) Фомичев И.А., Мокиенко Р,Л., Трофимович А,Н Приходько О.Г. Исследование армированных пластиков на основе ароматического полиамидного волокна фенилон и применение их в качестве антифрикционного материала./Сб, Вопросы химии и химической технологии, Харьков: Вища школа, 1973, вып. 30, с. 147.Макиенко Р,Л., Карпова Е.ЗВаштанник П.ИСоколова Т.С., Толкачев Ю.АИгнатенко Н,Г. Органопластики на основе термостойких полиамидных волокон, Химические волокна, 1980, 2, с, 34,Авторское свидетельство СССР М 1669945, кл, С 08 ) 63/00, 1989. Изобретение относится к полимерным пресс-материалам на основе многокомпонентного эпоксидного связующего, хаотично армированного дискретным ароматическим полиамидным волокном., обладающим высокой прочностью, тепло- и водостойкостью, предназначенным для изготовления методом прямого прессования изделий конструкционного назначения, вт.ч, подшипникового, работающих в условиях повышенных температур в присутствии воды. Известен пресс-материал на основе эпоксидного связующего, содержащего эпоксидиановую смолу ЭД, отверждае.Б 2 , 1790583 АЗ(54) ПОЛИМЕРНЫЙ ПРЕСС-МАТЕРИАЛ (57) Сущность изобретения: полимерный пресс-материал содержит 30-40 мас. ОД термореактивного связующего на основе эпоксидианового олигомера, отверждаемого м-фенилендиамином и 60 - 70 мас, о хаотично расположенного в нем рубленого полим-фениленизофталамидного волокна в виде отрезков комплексной нити 10 - 30 мм, состоящей из 100-300 элементарных нитей с круткой 90 - 120 кручений/м, Для повышения теплостойкости, водостойкости, прочности к ударным нагрузкам, при изгибе и сжатии содержит в связующемизбыток мфенилендиамина в количестве 115 - 125 мас.% от стехиометрического, 8 табл. мую м-фенилендиамином, в котором хаотично распределено рубленое на отрезки до 10 мм поли-м-фениленизофталамидное волокно линейной плотности 29,4 текс с разрывной прочностью 35 - 45 г/текс при степени наполнения 60 мас,%, Этот пресс-материал отличается более высокой теплостойкостью (136 С) и прочностью (предел прочности при сжатия 160 МПа), чем полимерный материал того же состава, но с отвердителем в связующем - полиэтиленполиамином, К недостаткам этого пресс-материала следует отнести низкую реализацию прочности и теплостойкости волокнистого наполнителя, а также связующего в композите, 3 1790583Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является полимерный пресс-материал(прототип), который включает 30 - 40 мас,%эпоксидного связующего, представляющего собой эпоксидиановую смолу марки ЭД 20, отвержденную м-фенилендиамином(МФДА) в стехйОметрическом соотношениии 60 - 70 мас;% хаотически расположенногов нем рубленого, поли-м-фениленизофталамидного волокна (фенилон) в виде отрезковкомплексной нйти длиной 10 - 30 мм, состоящей из 100 - 300 элементарных нитей скруткой 90 - 120 кручений/м, В этом прессматериале повышен армирующий эффект(прочность, теплостойкость) за счет оптимизации геометрических параметров армирующего элемента и толщины пленкисвязующего,Однако следует отметить низкую реализацию в композите (прототипе) теплостойкости и прочности волокна, а такжеводостойкости связующего. Это ограничивает его широкое использование в нагруженных узлах машин и оборудования,работающих в присутствии воды.Цель изобретения - повышение удельной ударной вязкости, пределов прочностипри изгибе и сжатии, водостойкости и теплостойкости в эпоксиоргановолокните.Поставленная цель достигается тем, чтов известном полимерном пресс-материале,включающем 30 - 40 мас,% эпоксидного связующего на основе эпоксидианового олигомера и отвердителя м-фенилендиамина и60-70 мас.% хаотически расположенногорубленого поли-м-фениленизофталамидного волокна в виде отрезков комплекснойнити длиной 10 - 30 мм, состоящей из 100 -300 элементарных нитей с круткой 90-120кручений/м, согласно изобретению связующее содержит м-фенилендиамина в количестве 115 - 125 мас,% от стехиометрическогопо отношению к олигомеру,Методами МНПВО и обращенной газовой хроматографий показана селективнаяадсорбция на поверхности фенилонаМ ФДА (с точ ки зрения термоди на микиэнергетически не выгодная), что приводит кградиенту концентрации отвердителя в связующем,Из вышеизложенного вытекает, что вполимерном пресс-материале на основе фенилона и эпоксидного олигомера, отверждаемого м-фенилендиамином, соотношениеолигомера и отвердителя должно быть нестехиометрическим, Установлено, что изменение содержания этих компонентов вкомпозите за счет предварительной обработки волокна олигомером или МФДА до50 55 отношению к эпоксидному олигомеру,В табл, 1 приведены составы, а в табл. 2 - свойства волокнитов, которые являются отличительными характеристиками обьектаизобретения.П р и м е р 2, Полимерные пресс-материалы как в примере 1, но содержащие в составе связующего эпоксидиановую смолумарки ЭД - 22, в которой количество эпокси групп составляло 23,5% (ГО СТ 10587-84), Составы пресс-материалов приведены втабл. 3, а сравнительные данные по свойствам пресс-материалов в соответствии с наего пропитки связующим приводит к снижению разрывной прочности и удлинению микропластиков, а также значимых характеристик объекта изобретения. Введение же в связующее избытка МФДА в количестве 115 - 125 мас,% от стехиометрического дало положительный эффект.Пресс-материал готовят следующим образом: поли-м-фениленизофталамидное во локно в виде комплексной нити, состоящейиз 100-300 элементарных нитей с круткой 90 - 120 кручений/м, пропитывают 40%-ным раствором эпоксидного связующего, включающего эпоксидный олигомер и отвердитель 15 м-фенилендиамин в нужных соотношенияхдо содержания связующего 30 - 40 мас,%, высушивают до содержания растворимой части 85 - 93% и рубят на отрезки длиной 10 - 30 мм. Полученную композицию (препрег) 20 прессуют при 155. 5 С и удельном давлении 25 - 30 МПа, выдержке 2 мин/мм толщины. Определения отличительных характеристик органоволокнитов проводились по ГОСТам для пластмасс, Уд, ударная вязкость - ГОСТ 4647 - 80, Теплостойкость по Мартенсу - ГОСТ 11836 - 64 (СТ СЭ В 1491 - 79), Разрушающее напряжение при сжатии - ГОСТ 4651 - 82(СТ СЭВ 2896 - 81), при изгибе - ГОСТ 4648 - 71 (СТ СЭВ 892-78). Водопог лощение - ГОСТ 4650 - 80 (СТ СЭВ 1692 - 79),Для пояснения изобретения и доказательства необходимых критериев приведены примеры,П р и м е р 1, Готовят пресс-материалы, 35 включающие 60 мас,% комплексной нитиполи-м-фениленизофталамида (ТУ 06-32- 417-82), состоящий из 100 элементарных нитей с круткой 90 кручений/м, рубленой на отрезки 10 мм, хаотически расположенные 40 в 40 мас.% эпоксидного связующего, представляющего собой эпоксидиановую смолу ЭД(ГОСТ 10587 - 84), содержащую 20,5% эпоксигрупп, отвержденную м-фенилендиамином (ГОСТ 5826 - 78), Пресс-материа лы отличаются содержанием МФДА всвязующем, которое изменялось от 90 до 135 мас,% от стехиометрического количества по1790583 Таблица 1 Состав полимерных пресс-материалов стоящим изобретением и по прототипу приведены в табл. 4.П р и м е р 3. Готовят пресс-материалы, включающие 65 мас.о комплексной нити поли-м-фениленизофталамида, состоящей из 200 элементарных нитей с круткой 105 кручений/м, рубленой на отрезки 20 мм, хаотично расположенные в 35 мас.о эпоксидного связующего, представляющего собой эпоксидиановую смолу марки ЭД, содержащую 20,5 ф эпоксигрупп, отвержденную м-фенилендиамином. Пресс-материалы отличаются содержанием МФДА в связующем, которое изменялось от 90 до 135 мас. о от стехиометрического количества по отношению к эпоксидному олигомеру,В табл. 5 приведены составы, а в табл.6 - свойства волокнитов,П р и м е р 4. Полимерные пресс-материалы, как в примере 1, но включающие 30 мас, о/о эпоксидного связующего и 70 мас,ф хаотически расположенных в нем отрезков Формула изобретения Полимерный пресс-материал, включающий 30 - 40 мас./О эпоксидного связующего на основе эпоксидианового олигомера и отвердителя - м-фенилендиамина и 60 - 70 мас,о хаотически расположенного рубленого поли-м-фениленизофталамидного волокна в виде отрезков комплексной нити длиной 10 - 30 мм, состоящей из 100 - 30 элекомплексной нити длиной 30 мм, состоящейиз 300 элементарных нитей с круткой 120кручений/м,Свойства и состав пресс-материалов5 приведены в табл, 7 и 8,Из приведенных данных следует, что количественная характеристика МФДА в связующем пресс-материалов влияет на всезначимые характеристики объекта (пределы10 прочности при сжатии, изгибе, удельнаяударную вязкость, теплостойкость и водостойкость), которые увеличиваются соответственно на 28 - 30, 29 - 32, 27 - 32 О, 40 - 45 С,37 - 44 О при введении избытка МФДА в оп 15 ределенных пределах, Причем, характер истепень влияния не зависят от содержаниясвязующего и наполнителя в композите, геометрических характеристик последнего иколичества эпоксигрупп в олигомере, т,е.20 данный признак объекта необходим и достаточный для получения положительного эффекта,ментарных нитей с круткой 90 - 120 кручений/м, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения удельной ударной вязкости, 30 предела прочности при сжатии и изгибе,водостойкости и теплостойкости, связующее содержит м-фенилендиамин в количестве 115 в 1 мас.оь от стехиометрического по отношению к эпоксидиановому олигоме ру.Физико-механические свойства полимерных пресс-материалов Состав полимерных пресс-материалов ко-механ 1790583 ие своиства полимерных пресс-материа Таблица 2 ТаблицаЗ Табли.Гага Заказ 366 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5