Способ получения полимерного композиционного материала
Изобретение относится к области получения полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе сетчатых полимеров, армированных нитями, и может быть использовано для получения изделий методом намотки. Способ включает кратковременную магнитную обработку свежепропитанной раствором эпоксидиеновой смолы армирующей нити путем пропускания через постоянное магнитное поле с последующим отверждением без воздействия магнитным полем, либо отверждение проводят в постоянном магнитной поле. В качестве армирующей нити используют капроновую нить, углеродную нить, диацетатную или триацетатную нить. Данный способ позволяет повысить разрушающее напряжение при статическом изгибе и ударную вязкость на основе эпоксидного связующего. 2 табл., 1 ил.
Изобретение относится к области получения полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе сетчатых полимеров, армированных волокнами.
Известен способ получения волокнонаполненных ПКМ, включающий пропитку однонаправленной армирующей нити олигомерным связующим с последующим формованием путем намотки и термическим отверждением связующего (см. Справочник по композиционным материалам/Под редакцией Дж.Любина и др. -М.: Машиностроение 1988, т. 2, с.580). Этот способ в настоящее время является основным способом получения армированных ПКМ. Известно отверждение ненаполненных эпоксидных смол в постоянном магнитном поле (ПМП) напряженностью 8000 Э (см. Молчанов Ю.М. и др. Структурные изменения полимерных материалов в магнитном поле// Механика полимеров, N 1973, N 4 c. 737-761). Воздействие ПМП приводит к возрастанию прочностных характеристик материала на 35 - 45%. Наиболее близким техническим решением является способ получения волокнонаполненных ПКМ на основе анилино-фенолоформальдегидного связующего и технической нити фенилон, включающий пропитку однонаправленной армирующей нити олигомерным связующим, формование и последующее отверждение, основанный на том, что с целью повышения разрушающего напряжения при статическом изгибе и ударной вязкости, пропитанную анилино-фенолоформальдегидной смолой нить фенилон перед формованием подвергают воздействию ПМП напряженностью 9000-1000 Э в течение 3-20 с при взаимно перпендикулярном расположении армирующих нитей и силовых линий магнитного поля (см. SU, Авторское свидетельство, 1785909 кл. B 29 C 35/08, 1993). Задачей настоящего изобретения является повышение разрушающего напряжения при статическом изгибе и повышение ударной вязкости ПКМ на основе эпоксидного связующего. Для изготовления образцов и изделий из получаемых ПКМ предложено использовать в качестве связующего олигомерные эпоксидиановые смолы ЭД-20, ЭД-16 (ГОСТ 10587-84) и отвердитель полиэтилен полиамин ПЭПА (ТУ 6-02-694-70), в качестве наполнителей - технические нити: капрон (ТУ 15897-79), углеродную, диацетатную (ГОСТ 9513-75) и триацетатную. Для достижения указанной цели одной из стадий процесса получения ПКМ, включающего пропитку армирующей нити олигомерным эпоксидным связующим, формование и отверждение, применяли воздействие ПМП напряженностью 2500-8000 Э либо после пропитки в течение 0,2 - 2 с, либо на стадии отверждения в течение 2-4 ч. Применяемые в прототипе [3] для ПКМ на основе анилино-фенолоформальдегидного связующего напряженности ПМП и продолжительность магнитной обработки свежепропитанной связующим нити излишне велики для ПКМ на основе эпоксидного связующего. Заявляемый способ отличается от прототипа тем, что для повышения прочностных характеристик ПКМ на основе эпоксидного связующего используют магнитную обработку в ПМП напряженностью 2500 - 8000 Э либо в течение 0,2 - 2 с для свежепропитанной нити, либо в течение 2-4 часов для отверждения. Эти отличия позволяют сделать вывод в соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна". Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной области техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию "существенные отличия". Осуществление заявляемого способа иллюстрируется следующими примерами (см.таблицы). Образцы ПКМ с магнитной обработкой свежепропитанной нити получали методом намотки (см. чертеж). Нить с питающей катушки 1 подается в пропиточную ванну 2 с раствором связующего. Пропитанная нить проходит через межполюсное пространство электромагнита 3 и поступает на приемное устройство 4. Напряженность ПМП регулировали изменением силы тока в цепи обмоток электромагнита и расстояния между наконечниками полюсов. Примеры 1 и 2 взяты из прототипа [3]. Примеры 3, 16. Приготавливали 60% по массе раствор связующего в ацетоне (массовый состав связующего ЭД - 20 : ПЭПА = 9:1, ЭД - 16 : ПЭПА = 10 : 1). Этим раствором непрерывно пропитывали технические нити - капрон (пример 3) и углеродную (пример 16). Пропитанную нить наматывали на мотовило с плоскими гранями и получали пластины толщиной 4 - 5 мм. Пластины разрезали и отверждали при температуре 100oC в течение 6 часов. Вырезанные из отвержденных пластин образцы стандартных размеров выдерживали при температуре 23![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/177.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/963.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/961.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/963.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/961.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/177.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/177.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/177.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/177.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/963.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/963.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/963.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/961.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/963.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/963.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/961.gif)
Формула изобретения
Способ получения волокнонаполненного полимерного композиционного материала, включающий пропитку армирующей нити олигомерным связующим, формование, последующее отверждение и магнитную обработку постоянным магнитным полем либо после пропитки, либо на стадии отверждения, отличающийся тем, что в качестве олигомерного связующего используют эпоксидное связующее и воздействуют постоянным магнитным полем напряженностью 2500 - 8000 Э соответственно либо в течение 0,2 - 2 с, либо в течение 2 - 4 ч.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4