Полимерный пресс-материал

 

Сущность изобретения: полимерный пресс-материал содержит 30-40 мас.% термореактивного связующего на основе эпоксидианового олигомера, отверждаемого м-фенилендиамином и 60-70 мас,% 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 связующем избыток мфенилендиамина в количестве 115-125 мас.% от стехиометрического. 8 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ (21) 4873378/05 (22) 20.08,90 (46) 23.01.93. Бюл. № 3 (71) Днепропетровский химико-технологический институт им. Ф.Э.Дзержинского (72) P.Ë.Ìîêèåíêî и Н,Г.Черкасова (73) Днепропетровский химико-технологический институт (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:

В ища школа, 1973, вып. 30, с. 147.

Макиенко Р,Л., Карпова Е.3., Ваштанник П.И., Соколова Т.С., Толкачев Ю.А„ИГнатенко Н.Г. Органопластики на основе термостойких полиамидных волокон, Химические волокна, 1980, 2, с. 34, Авторское свидетельство СССР

¹ 11666699994455,, кКл, С 08 1 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-20, отверждае„5U „, 1790583 АЗ (я)л С 08 L 63/02, С 08 G 59/50 (54) ПОЛИМЕРНЫЙ ПРЕСС-МАТЕРИАЛ (57) Сущность изобретения: полимерный пресс-материал содержит 30-40 мас.7, термореактивного связующего на основе эпоксидианового олигомера, отверждаемого м-фенилендиамином и 60 — 70 мас, (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 связующем избыток 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.

1790583

Наиболее 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 ЭД20, отвержденную м-фенилендиамином (МФДА) в стехйОметрическом соотношении и 60 — 70 мас;% хаотически расположенного

s нем рубленого, поли-м-фениленизофталамидного волокна (фенилон) в виде отрезков комплексной нйти длиной 10 — 30 мм, состоящей из 100 — 300 элементарных нитей с круткой 90 — 120 кручений/м. В этом прессматериале повышен армирующий эффект (прочность, теплостойкость) за счет оптимизации геометрических параметров армирующего элемента и толщины пленки связующего, Однако следует отметить низкую реализацию в композите (прототипе) теплостойкости и прочности волокна, а также водостойкости связующего. Это ограничивает его широкое использование в нагруженных узлах машин и оборудования, работающих в присутствии воды.

Цель изобретения — повышение удельной ударной вязкости, пределов прочности при изгибе и сжатии, водостойкости и теплостойкости в эпоксиоргановолокните.

Поставленная цель достигается тем, что в известном полимерном пресс-материале, включающем 30 — 40 мас,% эпоксидного связующего на основе эпоксидианового олигомера и отвердителя м-фенилендиамина и

60-70 мас.% хаотически расположенного рубленого поли-м-фениленизофталамидного волокна в виде отрезков комплексной нити длиной 10 — 30 мм, состоящей из 100—

300 элементарных нитей с круткой 90-120 кручений/м, согласно изобретению связующее содержит м-фенилендиамина в количестве 115 — 125 мас,% от стехиометрического по отношению к олигомеру, Методами МНПВО и обращенной газовой хроматографий показана селективная адсорбция на поверхности фенилона

МФДА (с точки зрения термодинамики энергетически не выгодная), что приводит к градиенту концентрации отвердителя в связующем.

Из вышеизложенного вытекает, что в полимерном пресс-материале на основе фенилона и эпоксидного олигомера, отверждаемого м-фенилендиамином, соотношение олигомера и отвердителя должно быть нестехиометрическим, Установлено, что изменение содержания этих компонентов в композите за счет предварительной обработки волокна олигомером или МФДА до

55 изобретения.

Пример 2, Полимерные пресс-материалы как в примере 1, но содержащие в составе связующего эпоксидиановую смолу марки ЭД вЂ” 22, в которой количество эпоксигрупп составляло 23,5% (ГО СТ 10587 — 84).

Составы пресс-материалов приведены в табл. 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"0 локно в виде комплексной нити, состоящей из 100-300 элементарных нитей с круткой

90 — 120 кручений/м, пропитывают 40% ным раствором эпоксидного связующего, вклю чающего эпоксидный олигомер и отвердитель

"5 м-фенилендиамин в нужных соотношениях до содержания связующего 30 — 40 мас,%, высушивают до содержания растворимой части 85 — 93% и рубят на отрезки длиной 10 — 30 мм. Полученную композицию (препрег) 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). Водопог30 лощение — ГОСТ 4650 — 80 (СТ СЭВ 1692 — 79), Для пояснения изобретения и доказательства необходимых критериев приведены примеры, Пример 1. Готовят пресс-материалы, включающие 60 мас,% комплексной нити поли-м-фениленизофталамида (ТУ 06-32417-82), 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-20 (ГОСТ 10587 — 84), содержащую 20,5% эпоксигрупп, отвержденную м-фенилендиамином (ГОСТ 5826 — 78), Пресс-материа45 лы отличаются содержанием МФДА в связующем, которое изменялось от 90до 135 мас.% от стехиометрического количества по отношению к эпоксидному олигомеру, В табл. 1 приведены составы, а в табл. 2 — свойства волокнитов, которые являются отличительными характеристиками обьекта

1790583

Таблица1

Состав полимерных пресс-материалов стоящим изобретением и по прототипу приведены в табл. 4.

Пример 3. Готовят пресс-материалы, включающие 65 мас. комплексной нити поли-M-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-20, содержащую 20,5% эпоксигрупп, отвержденную м-фенилендиамином. Пресс-материалы отличаются содержанием МФДА в связующем, которое изменялось от 90 до

135 мас. от стехиометрического количества по отношению к эпоксидному олигомеру, В табл. 5 приведены составы, а в табл.

6 — свойства волокнитов, Пример 4. Полимерные пресс-материалы, как в примере 1, но включающие 30 мас. эпоксидного связующего и 70 мас. хаотически расположенных в нем отрезков

Формула изобретения

Полимерный пресс-материал, включающий 30 — 40 мас. эпоксидного связующего на основе эпоксидианового олигомера и отвердителя — м-фенилендиамина и 60 — 70 мас. 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, состоящей из 300 элементарных нитей с круткой 120 кручений/м.

Свойства и состав пресс-материалов

5 приведены в табл, 7 и 8, Из приведенных данных следует, что количественная характеристика МФДА в связующем пресс-материалов влияет на все значимые характеристики объекта (пределы

10 прочности при сжатии, изгибе, удельная ударную вязкость, теплостойкость и водостойкость), которые увеличиваются соответственно на 28 — 30, 29 — 32, 27 — 32, 40 — 45 С, 37 — 44 при введении избытка МФДА в on15 ределенных пределах, Причем, характер и степень влияния не зависят от содержания связующего и наполнителя в композите, геометрических характеристик последнего и количества эпоксигрупп в олигомере, т,е.

20 данный признак объекта необходим и достаточный для получения положительного эффекта. ментарных нитей с круткой 90 — 120 кручений/м, отличающийся 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 †1 мас. от стехиометрического по отношению к эпоксидиановому олигоме35 ру.

1790583

Таблица2

Физико-механические свойства полимерных пресс-материалов

ТаблицаЗ

Состав полимерных пресс-материалов

Таблица4

Физико-механические свойства полимерных пресс-материалов

1790583

Таблица5

Состав полимерных пресс-материалов

Таблицаб

Физико-механические свойства полимерных пресс-материалов

Таблица7

Состав полимерных пресс-материалов

Та блица 8

Физико-механические свойства полимерных пресс-материалов

1790583

Продолжение табл. 8

Физико-механические свойства полимерных пресс-материалов

15

25

35

Составитель Н.Черкасова

Техред М.Моргентал Корректор Н.Милюкова

Редактор Т.Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, t01

Заказ 366 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5