Способ получения армированных пластиков

 

Сущность изобретения: способ получения армированных пластиков, включающий пропитку наполнителей связующим ЭДТ-69НУ, последующий нагрев препрегов от комнатной температуры со скоростью 2,3-2,7 с/мин до температуры максимального отверждения и выдержки на ней до полного отверждения, причем в ходе нагревания непрерывно фиксируют электропроводность и тангенс угла диэлектрических потерь, по достижении которыми постоянных значений судят о завершении процесса отверждения. положительный эффект: сокращение времени отверждения в 3-4 раза, облегчение условий формования, получение визуально однородных, беспористых, без расслоений и короблений, монолитных стекло-углепластиков со степенью отверждения не ниже 96% и гарантированным качеством, возможность экспрес-анализа отверждения в производственных условиях. 2 табл.

Изобретение относится к получению армированных пластиков, применяемых для производства формованных изделий, а именно к способу получения армированных пластиков на основе многокомпонентного эпоксидного связующего ЭДТ-69Н.

Известен способ получения армированных пластиков путем пропитки армирующих волокон растворами связующих, содержащих различные целевые добавки, в том числе окиси и гидроокиси II группы металлов с последующим формованием пропитанного материала, в котором для облегчения формования пропитанного материала к пропиточному раствору добавляют раствор сложного олигоэфира с концевыми малеиновокислыми группами в виниловом мономере (1).

Однако этот способ не распространяется на класс эпоксидных многокомпонентных композиций и не учитывает поведение компонентов материала в процессе формования, а также качество получаемых продуктов, а именно получение беспористого материала при максимально возможном коротком цикле термообработки.

Из известных наиболее близким по технической сущности является способ получения армированных пластиков путем формования изделий на основе связующего ЭДТ-69Н(2), представляющего собой многокомпонентное технологическое связующее, предназначенное для пропитки стеклоуглеармирующих наполнителей (3). Связующее ЭДТ-69Н включает следующие компоненты, мас.ч.: Эпоксидная диановая смола, модифицированная диглицидиловым эфиром диэтиленгликоля (КДА) 19 ± 0,1 Эпокситрифенольная смола (ЭТФ) 19 ± 0,1 Бромсодержащая эпоксидная диановая смола УП-6314 19 ± 0,1 Отвердитель 9 латентного типа (бис-(N, N-диметил- карбамидодифенилметан) 3,1 ± 0,05 Спирт 24 ± 0,1 Ацетон 16 ± 0,1 Этот способ включает в себя ступенчатое автоклавное формование с изотермической выдержкой при 90-100^оС и подачи давления в начальной стадии формования композитов на основе ЭДТ-69Н. Завершающая стадия отверждения осуществляется при максимальной температуре отверждения 125 ± 5^оС в течение 2,5-3,0 ч (в зависимости от толщины изделия и конструктивных особенностей оснастки). Однако процесс формования композиционных материалов (КМ) на основе различных наполнителей отличается различной продолжительностью изотермических выдержек, что усложняет процесс формования, не учитывает поведение материала в процессе формования, может привести к получению пористых продуктов, недоотверждению, короблению и расслоению армированных пластиков. Целью изобретения является сокращение времени термообработки материалов (КМ), облегчение условий формования и проведение одинакового режима отверждения для КМ с различными наполнителями на основе многокомпонентного эпоксидного связующего, а также улучшение качества полученных пластиков.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения армированных пластиков, включающем приготовление препрегов путем пропитки волокнистого наполнителя эпоксидным связующим, содержащим эпоксидную диановую смолу, модифицированную диглицидиловым эфиром диэтиленгликоля, эпокситрифенольную смолу, бромсодержащую эпоксидную диановую смолу и отвердитель 9 латентного типа - бис-(N,N-диметилкарбамид)-дифенилметан в спирто-ацетоновом растворителе, последующий ступенчатый нагрев препрегов от комнатной температуры до температуры максимального отверждения и выдержку при этой температуре до полного отверждения, в связующее дополнительно вводят хлорникелевый комплекс - дихлоро-(бис)-2-меркапто-5-трихлор-ацетиламино-1,3,4-тиадиазол никеля (II) при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Эпоксидная диановая смола,
модифицированная диглицидиловым эфиром диэтиленгликоля 19 ± 0,1 Эпокситрифенольная смола 19 ± 0,1 Бромсодержащая эпоксидная диановая смола 19 ± 0,1 Отвердитель 9 3,1 ± 0,05 Спирт 24 ± 0,1 Ацетон 16 ± 0,1 Хлорникелевый комплекс 0,3-1,0 и последующий нагрев осуществляют со скоростью 2,2-2,7^оС/мин, причем в ходе нагревания непрерывно фиксируют электропроводность и тангенс угла диэлектрических потерь, по достижении которыми постоянных значений судят о завершении процесса отверждения.

Предлагаемое связующее выступает под маркой ЭДТ-6НУ (У-усовершенствованное).

П р и м е р 1. Берут 8 равных частей по 25 мл известного связующего ЭДТ-69НУ (4), содержащего в своем составе 99,5 мас.ч. связующего ЭДТ-69Н и 0,5 мас. ч. хлорникелевого комплекса [NiL₂Cl₂] где α -2-меркапто-5-трихлор-ацетиламино-1,3,4-тиадиазол, на которых отрабатывают оптимальный режим отверждения КМ по качеству полученного продукта, для чего каждую часть связующего ЭДТ-69НУ нагревают в стеклянной электрофизической ячейке с диаметром рабочего электрода 1 см, погруженной в термостатируемую печь от комнатной температуры с различными скоростями от 0,5 до 3,0^оС/мин до температуры максимального отверждения 125^оС с выдержкой на 125 ± 2^оС до полного отверждения, характеризуемого достижением постоянных значений G и tg δ, непрерывно измеряемых в ходе нагревания на измерителе Е-7-8 с помощью плоскопараллельных медных электродов, погруженных в раствор связующего. Данные приведены в таблице. На основании таблице видно, что повышение скорости за 2,7^оС/мин вызывает вспучивание материала, поэтому предельный высшей скоростью нагрева принята 2,7^оС/мин, а при всех скоростях нагрева ниже 2,7^оС/мин материал получается однородный, без пор, так как целью изобретения является не только качество, но и сокращение времени отверждения при сохранении тех же качественных характеристик, поэтому за минимальный предел принята скорость 2,3^оС/мин. Наиболее приемлемой для сохранения однородного продукта при максимальном сокращении времени отверждения при оптимальном режиме выбрана скорость 2,5^оС/мин. Так как свойства армированных пластиков в первую очередь зависят от свойств связующего по отлаженному режиму отверждения самого связующего ЭДТ-69НУ, отверждают препреги на его основе с наполнителями: стеклотканью Т-10-80 (ГОСТ 19170-73) и углелентой ЭЛУР-01 (ТУ-6-06-1181-85).

П р и м е р 2. Стеклоткань Т-10-80 предварительно высушивают в течение 1 ч при 100^оС, затем пропитывают связующим ЭДТ-69НУ в течение 5 мин. Полученный препрег выдерживают под прессом в течение 1 ч для удаления воздуха из стеклоткани, затем нарезают слоями 3 х 6 см толщиной 1,5 см и погружают в форму, в которой при 60^оС нагревают в течение 15 мин для равномерной пропитки слоев препрега и исключения межслойной пористости. Затем препрег вынимают из формы, зажимают между двумя латунными отполированными дисками, являющимися электродами электролитической ячейки для препрегов с диаметром рабочего электрода 25 мм и давлением поджима одного из электродов к другому 2,5 кгс/см. После чего препрег в ячейке подвешивают в центр термостатируемой печи, электроды подключают к измерителю Е-7-8, включают нагрев со скоростью 2,5^оС/мин до 125^оС и выдерживают на 125 ± 2^оС до достижения постоянных значений проводимости и тангенса угла диэлектрических потерь. Время отверждения препрега составляет 1 ч 22 мин. Таким образом, предлагаемый режим позволяет сократить время термообработки препрега до 1 ч 22 мин. Экстракция растворимой части в аппарате Сокслетта полученного армированного стеклопластика показывает степень отверждения порядка 96%.

П р и м е р 3. Готовят заготовку препрега на основе углеленты ЭЛУР-01, пропитанной связующим ЭДТ-69НУ. Слои препрега размером 20 х 40 мм укладывают под углом в 45^о по отношению к предыдущему слою, закладывают препрег в стеклоткань из четырех слоев марки (Т-10-80 предварительно высушенную при 100^оС в течение 1 ч), и пропитанную тем же связующим ЭДТ-69НУ в течение 5 мин, после чего пропитанную стеклоткань выдерживают под прессом в течение 1 ч для удаления воздуха из стеклоткани). Препрег с изолирующей прокладкой из стеклоткани Т-10-80 зажимается между двумя латунными электродами электрофизический ячейки, аналогично примеру 3, рабочим электродом служит электрод диаметром 25 мм, вторым электродом является сама углеткань, пропитанная связующим ЭДТ-69НУ, провод от которой, как и первый латунный электрод, подсоединен к измерителю типа Е-7-8. Ячейка с препрегом ставится в холодную печь и нагревается по заданному режиму под постоянным давлением поджима электродов 2,5 кгс/см со скоростью 2,5^оС/мин до 125^оС с выдержкой на 125 ± 2^оС до постоянных G и tg δ. Степень отверждения, определенная по методу экстракция в аппарате Сокслетта, составляет 96,5%.

Таким образом, авторами предлагается одноступенчатый режим получения пластиков на основе эпоксидного технологичного связующего ЭДТ-69НУ, позволяющий получить практически беспористые композиционные материалы со степенью отверждения не ниже 96%, визуально без воздушных включений, короблений и расслоений; снизить энерго- и трудозатраты, сократить время отверждения режима прототипа, облегчить условия формования, обеспечить проведение одинакового режима для различных наполнителей, применять экспресс-анализ режима отверждения в производственных условиях, и таким образом обеспечить гарантированное качество получаемых армированных пластиков.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРМИРОВАННЫХ ПЛАСТИКОВ, включающий приготовление препрегов путем пропитки волокнистого наполнителя эпоксидным связующим, содержащим эпоксидную диановую смолу, модифицированную диглициловым эфиром диэтиленгликоля, эпокситрифенольную смолу, бромсодержащую эпоксидную диановую смолу и отвердитель латентного типа - бис-(N,N-диметилкарбамид)-дифенилметан в спиртоацетоновом растворителе, последующий ступенчатый нагрев препрегов от комнатной температуры до температуры максимального отверждения и выдержки при этой температуре до полного отверждения, отличающийся тем, что в связующее дополнительно вводят хлорникелевый комплекс - дихлоро-(бис)-2-меркапто-5-трихлорацетиламино-1,3,4-тиадиазол никеля (II) при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Эпоксидная диановая смола, модифицированная диглицидильным эфиром диэтиленгликоля - 19 ± 0,1
Эпокситрифенольная смола - 19 ± 0,1
Бромсодержащая эпоксидная диановая смола - 19 ± 0,1
Отвердитель - 3,1 ± 0,05
Спирт - 24 ± 0,1
Ацетон - 16 ± 0,1
Хлорникелевый комплекс - 0,3 - 1,0
и последующий нагрев осуществляют со скоростью 2,3 - 2,7 град./мин, причем в ходе нагревания непрерывно фиксируют электропроводность и тангенс угла диэлектрических потерь, по достижении которыми постоянных значений судят о завершении процесса отверждения.

РИСУНКИ

Рисунок 1