Способ обработки волокнистых армирующих наполнителей композиционных материалов

Изобретение относится к способу обработки волокнистых армирующих наполнителей композиционных материалов и может быть использовано при производстве композиционных материалов фрикционного назначения. Обработку поверхности волокнистых армирующих наполнителей осуществляют раствором фенолформальдегидной смолы резольного типа и неионогенного поверхностно-активного вещества в изопропаноле при медленном перемешивании в вакуумном реакторе. Далее осуществляют сушку под вакуумом до полного удаления изопропанола. 1 з.п. ф-лы.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу обработки волокнистых армирующих наполнителей композиционных материалов и может быть использовано при производстве композиционных материалов фрикционного назначения.

Уровень техники

Известно, что при формовании композиционных материалов фрикционного назначения на основе твердых фенолформальдегидных смол время пребывания фенолформальдегидной смолы (ФФС) в расплавленном (жидком) состоянии не превышает нескольких минут [А. Бахман, К. Мюллер. Фенопласты. Пер. с нем. - М.: Химия, 1978. - 288 с.]. Для получения высокого уровня прочностных и трибологических характеристик композиционного материала необходимо, чтобы в течение времени пребывания фенолформальдегидной смолы в расплавленном (жидком) состоянии она заполнила промежутки между частицами наполнителей, в том числе волокнистых армирующих наполнителей, и образовала химические или физико-химические связи между поверхностью волокнистых армирующих наполнителей и смолой. Высокая поверхностная энергия не подготовленных соответствующим образом волокнистых армирующих наполнителей снижает скорость и полноту процесса взаимодействия расплава фенолформальдегидных смол с поверхностью волокнистых армирующих наполнителей [Функциональные наполнители для пластмасс./ Под ред. М. Ксантоса. Пер. с англ. - Спб.: Научные основы и технологии, 210. - 462 с.], что приводит к снижению уровня прочностных и трибологических характеристик композиционных материалов фрикционного назначения.

Известные способы подготовки армирующих волокнистых наполнителей заключаются в аппретировании (замасливании) волокон в процессе вытяжки волокон или как дополнительная стадия. Аппреты (замасливатели) облегчают взаимодействие расплава ФФС с поверхностью волокон, но в то же время не содержат в своем составе ФФС. Аппретированные волокна в процессе формования композиционных материалов лишь в малой степени способны взаимодействовать с частицами порошковых наполнителей композиционных материалов фрикционного назначения (содержание порошковых наполнителей до 70-80 мас.%).

Известен способ подготовки армирующих волокнистых наполнителей для создания препрега [1], однако сфера его применения ограничена замасливателем «парафиновая эмульсия», не применимым для волокон, использующихся для производства композиционных материалов фрикционного назначения.

Раскрытие изобретения

Цель изобретения - нанесения на поверхность волокнистых армирующих наполнителей слоя фенолформальдегидной смолы, снижение поверхностной энергии волокнистых армирующих наполнителей, повышение прочностных и эксплуатационных свойств композиционных материалов фрикционного назначения.

Технический результат - снижение количества подаваемого изопропанола, и соответственно, снижение энергозатрат на сушку.

Дополнительные результаты состоят в том, что:

- способ обеспечивает формирование на волокнах тонкого слоя ФФС, что повышает полноту взаимодействия расплава фенолформальдегидной смолы с волокном в процессе формования и, как следствие, качество формованных композиционных материалов фрикционного назначения;

- способ исключает создание дисперсии волокнистых армирующих наполнителей в растворе ФФС в изопропаноле, что значительно уменьшает время сушки и энергозатраты на нее;

- способ позволяет исключить попадание вредных компонентов фенолформальдегидных смол (свободный фенол, свободный формальдегид) в атмосферу рабочих помещений, что повышает безопасность труда работников.

Вышеуказанные результаты достигнуты благодаря тому, что предложенный способ обработки волокнистых армирующих наполнителей композиционных материалов, включающий в себя обработку поверхности волокнистых армирующих наполнителей 5-20% масс. раствором фенолформальдегидной смолы (ФФС) резольного типа и 0.02-0.05% масс. высокоэффективного неионогенного поверхностно-активного вещества (ПАВ) в изопропаноле при медленном перемешивании волокнистых армирующих наполнителей в вакуумном реакторе при скоростях, исключающих войлокообразование, и абсолютном давлении в реакторе 0,1-0,5 Бар и последующую сушку под вакуумом до полного удаления изопропанола, в котором подачу упомянутого раствора осуществляют через центробежные форсунки, выполненные с возможностью формировать мелкодисперсный аэрозоль упомянутого раствора.

Для уменьшения слипания волокнистых армирующих наполнителей подачу вышеупомянутого раствора и сушку под вакуумом могут осуществлять неоднократно при снижении единовременно подаваемого количества вышеупомянутого раствора и увеличении количества циклов нанесение раствора-сушка.

Вышеописанный способ поясняется ниже на примере конкретного варианта воплощения.

Осуществление изобретения

Волокнистые армирующие наполнители или их смеси обрабатываются раствором фенолформальдегидной смолы (ФФС) резольного типа и высокоэффективного неионогенного поверхностно-активного вещества (ПАВ) в изопропаноле, причем нанесение раствора производится через центробежные форсунки при медленном перемешивании волокнистых армирующих наполнителей в вакуумном реакторе и абсолютном давлении в реакторе 0,1-0,5 Бар, при этом скорость вращения мешалки реактора устанавливают так, чтобы не допускать образования войлокоподобных структур волокнистых армирующих наполнителей. Для избежания нанесения избыточного количества раствора ФФС и ПАВ в изопропаноле, что может привести к слипанию волокнистых армирующих наполнителей и/или существенному увеличению времени сушки, что сопряжено с значительным расходом тепловой энергии на испарение избыточного количества изопропанола, применяются центробежные форсунки, обеспечивающие получение мелкодисперсного аэрозоля раствора ФФС и ПАВ в изопропаноле. При попадании капель аэрозоля на волокна происходит растекание раствора по поверхности волокон, и после удаления изопропанола (сушки) на поверхности волокон образуется тонкий слой твердой ФФС.

Удаление изопропанола производится путем сушки смеси под вакуумом при снижении давления до 0.05 Бар при медленном перемешивании волокнистых армирующих наполнителей и нагреве содержимого реактора до 40-50°С путем подачи в рубашку реактора теплоносителя с температурой 50-60°С.

Вакуум создается водокольцевым насосом с замкнутым циклом водооборота, исключающем попадание фенола и формальдегида в атмосферу, с последующей химической их дезактивацией.

1. Способ обработки волокнистых армирующих наполнителей композиционных материалов, включающий в себя обработку поверхности волокнистых армирующих наполнителей 5-20 мас.% раствором фенолформальдегидной смолы (ФФС) резольного типа и 0.02-0.05 мас.% высокоэффективного неионогенного поверхностно-активного вещества (ПАВ) в изопропаноле при медленном перемешивании волокнистых армирующих наполнителей в вакуумном реакторе при скоростях, исключающих войлокообразование, и абсолютном давлении в реакторе 0,1-0,5 Бар и последующую сушку под вакуумом до полного удаления изопропанола, в котором подачу упомянутого раствора осуществляют через центробежные форсунки, выполненные с возможностью формировать мелкодисперсный аэрозоль упомянутого раствора.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что подачу вышеупомянутого раствора и сушку под вакуумом осуществляют неоднократно при снижении единовременно подаваемого количества вышеупомянутого раствора и увеличении количества циклов нанесение раствора-сушка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу модификации нити полиэтилентерефталата (ПЭТФ) функциональными добавками для повышения термо-, фото-, износо- и гидролитической стойкости.

Изобретение относится к сверхвысокомолекулярным высокопрочным высокомодульным полиэтиленовым волокнам (СВМПЭ-волокна), а именно к области улучшения физико-механических характеристик волокон: к снижению их ползучести и увеличению модуля упругости.

Изобретение относится к технологии получения объемно-армированных углерод-углеродных композиционных материалов, в частности к приготовлению композиций для пропитки углеродных волокон, и может быть использовано при производстве эррозионно-стойких теплозащитных деталей в авиационной, ракетно-космической и химической отраслях промышленности.

Изобретение относится к области получения суперпрочных легких композиционных материалов (КМ) на основе полимерных наполнителей, в частности многофиламентных высокопрочных высокомодульных полиэтиленовых (ВВПЭ) волокон и полимерных связующих, которые могут быть использованы в судостроении, авиастроении, химической промышленности, в том числе для изготовления материалов баллистической защиты.

Изобретение относится к области изготовления упрочняющих элементов, вводимых в изделия на основе каучука - приводных ремней, шлангов, автомобильных шин. .

Изобретение относится к технологии изготовления композиционного материала на основе термопластичных матриц и может быть использовано в машиностроении для изготовления деталей узлов трения.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при получении наполнителей для пластмасс, бумаги, резиновых смесей, волокон и текстильных композиций.

Изобретение относится к технологии получения углеродных волокон, в частности к составам для их аппретирования. .
Изобретение относится к способу получения препрега, который может быть использован в авиа-, ракетостроении и других областях техники для изготовления изделий типа тел вращения (цилиндров, конусов и т.п.).

Изобретение относится к полимерным составам на основе фенолформальдегидной смолы, бутадиен-нитрильного каучука в бутилацетате, порошкообразных и волокнистых наполнителей для изготовления полуфабриката прессовочного материала общепромышленного назначения.

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам, которые могут быть использованы для изготовления изделий конструкционного назначения в авиационной, автомобильной, бытовой и других областях техники.

Изобретение относится к полимерным композициям для получения теплоизоляционного материала, который может быть использован при создании наружных теплоизоляционных и защитных покрытий при возведении и реконструкции зданий и сооружений, теплоизоляции жилых и производственных зданий, магистральных и локальных нефте- и газопроводов и иных энергонеэффктивных конструкций.

Изобретение относится к композиции для получения радиозащитного фенолформальдегидного пенопласта заливочного типа на основе резольных фенолформальдегидных смол холодного отверждения и может быть использовано в тех областях техники, где требуются облегченные негорючие теплоизоляционные радиозащитные материалы, устойчивые к длительным воздействиям высоких температур и агрессивных газовых сред, например авиация, космонавтика, судостроение, машиностроение, транспорт, гражданское и промышленное строительство.
Изобретение относится к области получения органических гелей и органических пен на их основе и может быть использовано при создании мишеней для диагностики плазмы, в производстве катализаторов, сорбентов и носителей.

Изобретение относится к пенопласту на основе фенольной смолы, который может быть использован в качестве теплоизоляционного и огнестойкого материала для строительного и общепромышленного назначения.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при изготовлении фенолоформальдегидного олигомера, применяемого при производстве фанеры и древесностружечных плит.
Изобретение относится к композиции, предназначенной для получения катионообменного волокнистого материала, используемого в процессах водоподготовки и при очистке промышленных сточных вод.

Изобретение относится к получению композиционных материалов для абразивного инструмента и может применятся в производстве жестких отрезных кругов. Связующее содержит, мас.ч.: фенольный новолачный олигомер, смешанный с 8-13% гексаметилентетрамина - 100, бензойную кислоту - 0,5-1,0, порошковый вспученный перлит - 0,5-1,0.
Изобретение относится к композиционным фрикционным неметаллическим материалам на основе полимеров, а именно к материалам на основе фенолформальдегидной смолы, и может быть использовано при изготовлении амортизаторов, муфт сцепления, тормозных узлов и т.п.
Изобретение относится к композиции, предназначенной для получения катионообменного волокнистого материала, используемого в процессах водоподготовки и при очистке промышленных сточных вод.

Изобретение относится к способу обработки волокнистых армирующих наполнителей композиционных материалов и может быть использовано при производстве композиционных материалов фрикционного назначения. Обработку поверхности волокнистых армирующих наполнителей осуществляют раствором фенолформальдегидной смолы резольного типа и неионогенного поверхностно-активного вещества в изопропаноле при медленном перемешивании в вакуумном реакторе. Далее осуществляют сушку под вакуумом до полного удаления изопропанола. 1 з.п. ф-лы.

Наверх