Полиимидное связующее для слоистых пластиков

 

Союз Советских

Социалистических .

Республик

ОПИСАНИЕ

И 3 О Б Р ЕТ Е Н И Д 1 63406

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву

I (22) Заявлено03.02.78 (21) 2575291/23-05 (51)м. к.

С 08 L 79/08 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.09,80. Бюллетень 14о 34

Дата опубликования описания 18. 09. 80 (53) УДК 678.675 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. Н. Тюкаев, Б. В. Ерж, И. Н. Логачев, И. П. Ивакина, А. Д. Марков, A. M. Егоров, И. С. Епифановский и В. A. Полозов (7! ) Заявитель (54 ) ПОЛИИМИДНОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ СЛОИСТЫХ

ПЛАСТИКОВ

50-20

Известно связующее, включающее продукт взаимодействия N,N - бисимида

1 ненасыщенной дикарбоновой кислоты, растворитель и модифицирующую добавку, в качестве которой используют преполимер политетрагидрофурана 31 .

Однако,,известное связующее обладает невысокой теплостойкостью.

Цель изобретения — повышение теплостойкости слоистых пластиков.

Укаэанная цель достигается тем, Изобретение относится к составам полиимидных связующих, используемы с для изготовления теплостойких слоистых пластиков на основе стеклянных, углеродистых, борных и органических наполнителей, применяемых в области машиностроения.

Известно полиимидное связующее,содержащее продукт взаимодействия диан- -„

10 гидрида ненасыщенной дикарбоновой кислоты и диамина в среде полярного инертного растворителя(1) .

Растьоры связующих являются нестабильными, слоистые пластики на их основе обладают невысиким уровнем механических характеристик. с

Наиболее близким по составу является полиимидное связующее, содержащее продукт взаимодействия М,N -- бис- -2Р ! имида ненасыщенной дикарбоновой кислоты с диамином и инертный апретонный растворитель амидного типа,например N-метилпирролидон, диаметилформамид(2). 25

Компоненты в связующем берутся в следующем соотношении, вес.ч.:

Продукт взаимодействия

N,й -бисимида ненасыщенной дикарбоновой кислоты и диамина

Инертный растворитель амидного типа 50-80

Недостатком этого связующего является сравнительно низкая теплостойкость(температурный предел эксплуатации слоистых пластиков на основе указанного связующего составляет

230-250оС).Кроме того, невозмож ность использования этого связующего для изготовления слоистых пластиков методом пропитки под давлением в замкнутой форме,так как для получения качественного материала необходимо удаление из него пассивного апротонного растворителя, что сделать в замкнутой форме не представляет возможности.

763406

50 что в качестве растворителя связующего и одновременно модифицирующей добавки используют фурфурол и компоненты связующего берутся в следующих соотношениях,вес.ч.:

Продукт взаимодействия

N,N -бисимида ненасыV щенно-дикарбановой кислоты и диамина 90-50

Фурфурол 10-50

Предлагаемое связующее пригодно для изготовления материала и иэделий методом пропитки под давлением в замкнутой форме, Количество вводимого фурфурола определяется требуемой вязкостью связующего, обеспечивающей качественную пропитку армирующего наполнителя слоистого пластика и методом изготовления материала или изделий из него.

Разработанное связующее пригодно для изготовления слоистых пластиков как методом пропитки под давлением в за мкнутой форме, так и методом прямого формования препрега.

При использовании связующего для изготовления слоистых пластиков или изделий иэ них методом пропитки под давлением в замкнутой форме процесс осуществляют следующим образом.

Создают заготовку плиты(детали) иэ послойно уложенного намотанного непропитанного армирующего наполнителя на основе стеклянных, углеродных, борных, органических волокон или их сочетаний. Заготовку помещают в замкнутую форму, которую закрывают и герметизируют. К форме с одной стороны присоединяются трубопроводы для подвода связующего, а с противоположной стороны трубопроводы для удаления воздуха и лишнего связующего. С помощью вакуумного насоса удаляют воздух из внутренней полости формы, после чего в форму подают связующее под давлением до завершения качественной пропитки армирующего наполнителя. По завершении пропитки осуществляют отверждение связующего ,в замкнутой форме по определенному температурному режиму, после чего форму охлаждают и из нее извлекают готовую плиту(деталь) . Применение предлагаемого полиимидного связующего с активным растворителем позволяет получать композиционные материалы и ,изделия из них с низкой пористостью (3-6Ъ)и высоким уровнем механических характеристик.

При использовании связующего для изготовления слоистых пластиков и изделий иэ них методом прямого формования препрегов процесс осуществляют следующим образом.

Изготавливают препрег на основе стеклянных, углеродных, борных, органических наполнителей путем их пропитки связующим, приготовленным пред. лагаемым способом. Пропитку осущест5 !

О

40 вляют вручную, на пропиточных машинах или на намоточных станках до нанесения связующего 30-50 вес.Ъ. Изготовленный препрег сушат до содержания летучих 7-15%, разрезают на листы требуемых размеров, из которых выкладывают заготовку плиты или иэделия на форме или осуществляют намотку заготовки изделия на намоточных станках. Полученную заготовку подвергают формованию одним из известных способов: прессовым, вакуумным, автоклавным или пресс-камерным по определенному температурному режиму, Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1. Тщательно перемешивают смесь 71,6r N,N - 4,4 -дифенилметанбисмалемида и 16,0 г 4,4 -диаминодифенилметана, а затем смесь выдерживают при 136-138 С в течение

30 мин. После охлаждения приготовленный олигомер тонко измельчают. Температура его плавления составляет 96107оС

К 50 вес.ч. фурфурола, помещенного в водяную баню, постепенно при помешивании добавляют 50 вес.ч. порошка, полученного выше олигомера. Процесс растворения ведется при 60 С.

Полученное связующее обладает вязкостью 6 с по B3 — 1 при 60оC и используется для изготовления слоистого пластика методом прямого формования препрега.

Для этого стеклоткань марки 1С-1080 пропитывают вручную или на пропиточной машине приготовленным выше связующим и подвергают сушке при комнатной температуре в течение 12 ч и

20 мин при 80 С.Полученный препрег разрезают на заготовки, укладывают в пакет и помещают в пресс-форму, предварительно обработанную антиадгеэионной смазкой. Пресс-форму закрывают и помещают под пресс. Процесс формования ведут по следующему режиму: свободный нагрев до 100 С и выдержка

1 ч; свободный нагрев до 120 С и выдержка 30 ; свободный нагрев до

150оС и выдержка 30 мин; свободный нагрев до 170 С,прокладывают давление из расчета 10 кгс/см2 и дают выдержку 30 мин; свободный нагрев до 220 С и выдержка 2 ч; свободный нагрев до

250оС и выдержка 2 ч.

После этого производят охлаждение пресс-формы в прессе под давлением до

40-50 С.

Изготовленный стеклопластик обладал плотностью 1,9 г/см,пористостью

4,3%, пределом прочности при изгибе при 20 С 6500 кгс/см, при 200 С

5100 кгс/см, при ЗОООС - 3600кгс/см.

Пример 2. Прйготавливают связующее как и в примере 1, на 10 вес.ч фурф. рола берут 90 вес.ч. порошка олигомера. Полученное связующее при

60оС шпателем наносят на предвари763406

950 (13) 6700 4250 (100) (64) В соответствии с известным,растворитель- диметилформамид

Стеклопластик на основе ткани

T-10-80

5100

3600

6500

Предлагаемое (100) (78) (55) тельно нарезанные заготовки стеклоткани марки Т-10-80. Пропитанные заготовки укладывают в пакет, помещают в пресс-форму и прессуют по режиму, приведенному в примере 1. Изготовленный стеклопластик обладал прочностью при изгибе при 20 С-6300 кг/см, при

200 С-4900 кг/см, при 300 С3500 кг/см

Пример 3. Приготавливают связующее как в примере 1, но на

33 вес. ч. фурфурола берут 67 вес.ч. порошка олигомера. Полученное связующее обладает вязкостью 30 с по ВЗ1 при 60 С и используется для изготовления слоистого пластика методом пропитки под давлением. Для этого стеклоткань марки T-10-80 нарезают на прямоугольные заготовки, которые собирают в пакет и укладывают в металлическую форму, предварительно покрытую антиадгезионной смазкой.

Форму герметизируют и нагревают до

60-80 С. При помощи подведенных труо бопроводов из формы откачивают воздух и подают приготовленное выше связующее под давлением 3-20 кг/cM до полной пропитки пакета стеклоткани и заполнения формы. Затем перекрывают трубопроводы, форму помещают в термог;каф и проводят отверждение по следующему режиму: свободный подъем температуры до 100 С и выдержка

1 ч;свободный подъем температуры до

120 С и выдержка 1 ч; свободный подъем температуры до 150 С и выдержка

1 ч; свободный подъем температуры до

170 С и выдержка 1 ч; свсбодный подъем температуры до 220 С и выдержка 2 ч; свободный подъем температуры до 250 С и выдержка 2 ч. Затем форму охлаждают до 30-40 С.

Изготовленный стеклопластик обладает плотностью 1,8 r cM, пористостью 5Ъ и пределом прочности при из— гибе при 20 C — 6000 кгс/см, при

200 C — 4906 кгс/см и при 700 С

3400 кгс/см

Кроме того, были изготовлены слоистые пластики на основе углеродных, борных и органических волокон.

Пример 4. Приготовление связующего и изготовление пластика производится так же, как в примере 1, только вместо стеклоткани T-10-80 берется углеродная лента ЛУ-3. Характеристики полученного углепластика приведены в таблице.

Пример 5. Приготовление связующего и приготовление пластика так же, как в примере 1, только вместо

15 стеклоткани T-10-80 берется ткань из органических волокон CBM. Характеристики полученного органопластика приведены в таблице.

Пример 6. Приготовление свяЩ0 зующего производится так же как в примере 1. Для изготовления слоистого пластика берут комплексную боростеклонить КБСН-7/4. Для изготовления препрега борную нить наматывают на цилиндрическую оправку плотно друг к другу. Прогитку наполнителя связующим осуществляют при 60-70 С, либо о кистью после завершения намотки. Полученный препрег срезают с оправки, сушат, разрезают на заготовки и формуют по режимам, приведенным в примере 1.

Характеристики полученного боропластика приведены в таблице.

35 Как видно иэ таблицы, стеклопластик на основе предлагаемого связующего обладает значительно большей теплостойкостью, чем на основе известного. Так при 200 С и 3 00 С

40 .стеклопл; ".тик на основе предлагаемого связующего сохраняет прочность при изгибе на 78 и 55% соответственно, в то время как стеклопластик на основе известного всего 64 и 13Ъ соответственно.

763406

Про

200

300

Углепластик на1 Предлагаемое основе ленты

ЛУ-3

4900 4800 (100) (97) 3900 (80) Боропластик на Предлагаемое основе нити

КБСН-7/4

10700 9200

8000 (100) (86) (75) Органопластик на Предлагаемое основе ткани из волокна СВМ

4150 3190 1250 (100) (77) (30) Составитель Л. Платонова

М. Вигула

Редактор П. Макаревич Техред A.Koøòóðà Корректор

Заказ 6575 10 Тираж 54 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, Формула изобретения

Полиимидное связующее для слоистых пластиков, содержащее продукт взаимодействия N,N - бисимида иена- 25 сыщенной дикарбойовой кислоты с диамином, химически активную модифицирующую добавку, растворитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения теплостойкости слоис- Зо тых пластиков, в качестве модифицирующей добавки и растворйтеля она содержит фурфурол при следующих соотношениях компонентов, вес.ч.:

Продукт взаимодействия

N,N -бисимида ненасыщенной дикарбоновой кислоты с диамином 90-50

Фурфурол 50-10

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Патент ФРГ Р 1770866, С 08 g 20/32, 07.11.74.

2. Патент Франции 9 1555564, кл. С 08 g 20/00, 23.12.78.

3. Авторское свидетельство СССР

9 537090, кл. С 08 G 73/10,31.12.74.