CS272342B1 - Means for carbon fibres surface treatment - Google Patents
Means for carbon fibres surface treatment Download PDFInfo
- Publication number
- CS272342B1 CS272342B1 CS892266A CS226689A CS272342B1 CS 272342 B1 CS272342 B1 CS 272342B1 CS 892266 A CS892266 A CS 892266A CS 226689 A CS226689 A CS 226689A CS 272342 B1 CS272342 B1 CS 272342B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- substance
- substances
- ethylene glycol
- fibers
- acetone
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Abstract
Pro umožnění manipulace s uhlíkovými vlákny, jejich ochranu vůči poškození a zajištěni adheze k pojivúm, jsou nanášeny povrchové vrstvy na uhlíková vlákna. Předmětem vynálezu je prostředek pro povrchovou úpravu uhlíkových vláken, který se skládá z následujících látek A, B, C, D, E, F, G,kde látka A je destilovaná nebo deionizovaná voda, látka B je organické, ve vodě rozpustné rozpouštědlo - aceton nebo methylethylketon nebo ethylenglykolmonomethylether nebo ethylenglykolmonoethylether nebo methylalkohol nebo ethylalkohol, látky C, D, E, jsou epoxidové pryskyřice chemického vzorce: HO — · ΟΗ2ΟΗ2 — O CH. CH2 - O +. R - <o>- n ” CH2CT2OH’ m kde m = 30 až 120, látka G je alkylpolyglykolethersulfát sodný, rozsah výsledných koncentrací jednotlivých látek ve směsi je k ... základní médium - dopočet do 100 % hmot. B ... 10 až 45 % hmot. C ... 0,05 až 4 % " D ... 0,05 až 4 V E ... 0,01 až 2 % " F ... 0,1 až 10 % " G ... 0,01 až 1 % " — O — přičemž ?“3 -(0)-0-(0)-0-0¾. CH-, CH - CH, I CS 272 342 B1 - O - a pro látku C je n = 0 nebo 1, látku D je n = 2 nebo 3, látku E je n = 5 až 10, látka F je polyethylenglykolTo allow carbon handling fibers, their protection against damage and securing adhesion to binders are applied surface layers on carbon fibers. Subject of the invention is a topical composition carbon fiber treatment that consists of of the following substances A, B, C, D, E, F, G where substance A is distilled or deionized water, substance B is organic, water soluble solvent - acetone or methyl ethyl ketone or ethylene glycol monomethyl ether or ethylene glycol monoethyl ether or methanol or ethyl alcohol, substances C, D, E are chemical epoxy resins formulas: HO - ΟΗ2ΟΗ2 - O CH. CH2 - O +. R - <o> - n ”CH2CT2OH” m where m = 30 to 120, G is alkyl polyglycol ether sulfate sodium, range of final concentrations of individual substances in the mixture is k ... basic medium - up to 100% wt. B ... 10 to 45 wt. C ... 0.05 to 4% " D ... 0.05 to 4 V E ... 0.01 to 2% " F ... 0.1 to 10% " G ... 0.01 to 1% " - O - taking ? ”3 - (0) -0- (0) -0-0¾. CH-, CH-CH, I CS 272 342 B1 - O - and for substance C is n = 0 or 1, substance D is n = 2 or 3, substance E is n = 5 to 10, substance F is polyethylene glycol
Description
Uhlíková vlákna pro vyztužování plastů se vyznačují vysokými meohnniakymi vlastnostmi - pevností v tahu a modulem pružnosti v tahu. Ze struktury uhlíkových vláken vyplývá, že maximální mechanické vlastnosti jsou ve směru rovnoběžném s osou vláken, kolmo na tento směr jsou tyto vlastnosti 10 až 30krát nižší. Běžná uhlíková vlákna mají průměr 5 až 8 /um a pro tuto jemnost a nižší příčné vlastnosti jsou snadno poškoditelná. Pro umožnění manipulace s vlákny, jejich ochranu vůči poškození a v neposlední radě pro zajištění adheze k pojivúm, jsou nanášeny povrchové vrstvy na uhlíková vlákna. V anglické literatuře je tato úprava označována pojmem sizing. Prvotní povrchová úprava firmy Union Carbide byla na bázi roztoku polyvinylalkoholu. Postupně byly vyvinuty různé postupy a odzkoušeny různé látky pro tento typ povrchové úpravy. Látky tvořící ochranné povrchové vrstvy na uhlíkových vláknech musí mít filmotvomé vlastnosti, tedy schopnost tvořit homogenní souvislou vrstvu na všech monofilech svazku vláken, musí pojit monofily k sobě, aby svazek při maní pul ací vystupoval prakticky jako jednotný celek, musí dovolit prostup laminačních pryskyřic při zpracování do kompozitních materiálů a nesmí snižovat výsledné hodnoty smykových pevností kompozitů.Carbon fibers for plastic reinforcement are characterized by high mechanical properties - tensile strength and modulus of elasticity in tension. It follows from the structure of carbon fibers that the maximum mechanical properties are in a direction parallel to the axis of the fibers, perpendicular to this direction these properties are 10 to 30 times lower. Conventional carbon fibers have a diameter of 5 to 8 .mu.m and are easily damaged due to this fineness and lower transverse properties. To allow the fibers to be handled, to protect them from damage and, last but not least, to ensure adhesion to the binders, surface layers are applied to the carbon fibers. In the English literature, this modification is referred to as sizing. The initial coating of Union Carbide was based on a solution of polyvinyl alcohol. Gradually, various methods were developed and various substances were tested for this type of surface treatment. Substances forming protective coatings on carbon fibers must have film-forming properties, ie the ability to form a homogeneous continuous layer on all monofilaments of the fiber bundle, must bond monofilaments together so that the bundle acts practically as a whole into composite materials and must not reduce the resulting values of shear strength of composites.
V laboratořích běžně používané roztoky modifikovaných epoxy pryskyřic v organických rozpouštědlech mají nevýhodu v hořlavosti směsi. Pro průmyslovou výrobu je tento systém nevhodný. Disperse připravované rozmícháním epoxy pryskyřic a neionogenního emulgátoru za velmi účinného míchání (DB 3436211) má omezenou variabilitu možností složení směsí vhodnou k dosažení různých stupňů adhezního chování C-vláken vzhledem ke zpracovatelským technologiím.Solutions of modified epoxy resins commonly used in laboratories in organic solvents have a disadvantage in the flammability of the mixture. This system is unsuitable for industrial production. The dispersion prepared by mixing epoxy resins and a nonionic emulsifier with very efficient mixing (DB 3436211) has a limited variability in the composition possibilities of the mixtures suitable for achieving different degrees of adhesion behavior of C-fibers with respect to processing technologies.
Využití esterů kysel iny olejové nebo oleylalkoholu podle amerického patentového spisu US 4751 258 dá směs s omezeným rozsahem polární složky povrchové energie vlákna, a tím i nižší adhezi pro polárnější pojivá. .The use of oleic acid or oleyl alcohol esters according to U.S. Pat. No. 4,751,258 gives a mixture with a limited range of the polar component of the surface energy of the fiber, and thus lower adhesion for more polar binders. .
Navrhujeme prostředek pro povrchovou úpravu uhlíkových vláken aplikovaný bezprostředně po přípravě vláken a jejich povrchové elektrolytické úpravě. Směs je dostatečně emáčivá pro uhlíková vlákna s jakýmkoliv rozsahem elektrolytické povrchové úpravy, má dostatečně fílmotvorné vlastnosti, dostatečně spojuje monofily v kabílku a je prostupná pro běžné laminační pryskyřice. Její povrchová energie umožňuje dobrou adhezi v kompozitních materiálech vytvořených z epoxidové matrice a touto směsí upravených uhlíkových vláken.We propose a means for surface treatment of carbon fibers applied immediately after the preparation of fibers and their surface electrolytic treatment. The mixture is sufficiently emissive for carbon fibers with any range of electrolytic surface treatment, has sufficient film-forming properties, sufficiently connects the monofilaments in the cable and is permeable to conventional laminating resins. Its surface energy allows good adhesion in composite materials formed from an epoxy matrix and carbon fibers treated with this mixture.
Příklad 1Example 1
Kábílek uhlíkového vlákna připraveného tepelnou stabilizací a karbonizací polyakrylonitrilového vlákna Wolpryla (3k, 1,1dtex) je po karbonizaci a elektrolytické povrchové úpravě veden do lázně s vodní dispersí obsahující 20 % acetonu, 0,16 Ž nízkomolekulární dianové epoxy pryskyřice (n = 0 až 1), 0,18 í středněmolekulární dianové epoxy pryskyřice (n = 2 až 3)» 0,06 $ polyethylenglykolu (n = 34) a 0,02 % alkylpolyglykolethersulfátu sodného.The carbon fiber cable prepared by thermal stabilization and carbonization of Wolpryl polyacrylonitrile fiber (3k, 1.1dtex) is, after carbonization and electrolytic surface treatment, led to a bath with water dispersion containing 20% acetone, 0.16 ® low molecular weight diane epoxy resin (n = 0 to 1 ), 0.18% of medium molecular weight diane epoxy resin (n = 2 to 3), 0.06% polyethylene glycol (n = 34) and 0.02% sodium alkyl polyglycol ether sulfate.
Vlákno po vysušení bylo testováno na smáčivost a na mechanické vlastnosti v kompozitní destičce. Kosinus úhlu smáčení pro vodu byl naměřen v hodnotě 0,64. Množství extrahovatelných látek na vlákně (extrakce Soxhletovým přístrojem v acetonu) bylo nalezeno v hodnotě 1,1 viáknn mělo vhodné vlastnosti pro strojní navíjení přepřegů a interlaminární smyková pevnost v kompozitu složeném z 63 % objemových takto upraveného vlákna a pojivového systému na bázi epoxy novolakové pryskyřice s bismočovinovým tvrdidlem byla naměřena v hodnotě 72 MPa.The fiber after drying was tested for wettability and mechanical properties in a composite plate. The cosine of the wetting angle for water was measured to be 0.64. The amount of extractables on the fiber (extraction with a Soxhlet apparatus in acetone) was found to be 1.1 microns. bismurea hardener was measured at 72 MPa.
Příklad 2Example 2
Uhlíkové vlákno připravené za podmínek příkladu 1 bylo vedeno do lázně obsahující vodní dispersi s 32 95 methylethylketonu, 0,8 % CHS Epoxy 15 (n = 0 až 1), 0,34 « CHS Epoxy 1/33 (n = 2 až 3), 0,07 % CHS Epoxy 1/16 (n = 5 až 10), 0,7 % polyethylenglykolu (n = 34),The carbon fiber prepared under the conditions of Example 1 was introduced into a bath containing an aqueous dispersion of 32 95 methyl ethyl ketone, 0.8% CHS Epoxy 15 (n = 0 to 1), 0.34 CHS Epoxy 1/33 (n = 2 to 3). , 0.07% CHS Epoxy 1/16 (n = 5 to 10), 0.7% polyethylene glycol (n = 34),
CS 272 342 Bl 2CS 272 342 Bl 2
0,1 % alkylpolyglykolethersulfátu sodného.0.1% sodium alkyl polyglycol ether sulfate.
Vlákno po vysušení bylo testováno a vyhodnoceno jako vhodné pro zpracování na textilní útvary. Obsahovalo 1,7 % extrahovatelných podílů v acetonu. Kosinus úhlu smáčení pro vodu byl naměřen v hodnotě 0,81. Interlaminární smyková pevnost jednosměrně uspořádaného kompozitu byla zjištěna v hodnotě 74 MPa.The fiber after drying was tested and evaluated as suitable for processing into textile structures. It contained 1.7% of extractables in acetone. The cosine of the wetting angle for water was measured to be 0.81. The interlaminar shear strength of a unidirectionally arranged composite was found to be 74 MPa.
Příklad 3Example 3
Uhlíkové vlákno připravené za podmínek příkladu 1 bylo vedeno do lázně obsahující vodní dispensi s 10 % ethylalkoholu, 0,06 % CHS Epoxy 15 (n = 0 až 1), 0,06 % CHS Epoxy 1/33 (n = 2 až 3), 0,02 % CHS Epoxy 1/16 (n = 5 až 10), 0,1 % polyethylenglykolu (n = 34) a 0,01 % alkylpolyglykolethersulfátu sodného.The carbon fiber prepared under the conditions of Example 1 was passed to a bath containing an aqueous dispersion with 10% ethyl alcohol, 0.06% CHS Epoxy 15 (n = 0 to 1), 0.06% CHS Epoxy 1/33 (n = 2 to 3) , 0.02% CHS Epoxy 1/16 (n = 5 to 10), 0.1% polyethylene glycol (n = 34) and 0.01% sodium alkyl polyglycol ether sulfate.
Vlákno bylo po vysušení testováno a vyhodnoceno jako vhodné pro přípravu prepregů. Obsah látek extrahovatelných acetonem byl 0,4 %, kosinus úhlu smáčení vodou 0,61 a interlaminární smyková pevnost 72 MPa.After drying, the fiber was tested and evaluated as suitable for the preparation of prepregs. The content of acetone-extractable substances was 0.4%, the cosine of the water wetting angle was 0.61 and the interlaminar shear strength was 72 MPa.
Příklad 4Example 4
Uhlíkové vlákno připravené za podmínek příkladu 1 bylo vedeno do lázně obsahující vodní dispersi s 45 % methylalkoholu, 2,0% CHS Epoxy 15 (n = 0 až 1), 2,0 % CHS Epoxy 1/33 (n = 2 až 3), · - - - - , , .. _The carbon fiber prepared under the conditions of Example 1 was passed to a bath containing an aqueous dispersion with 45% methanol, 2.0% CHS Epoxy 15 (n = 0 to 1), 2.0% CHS Epoxy 1/33 (n = 2 to 3) , · - - - -,, .. _
0,05 % CHS Epoxy 1/16 (n = 5 až 10), .......... .....0.05% CHS Epoxy 1/16 (n = 5 to 10), .......... .....
1,0 % polyethylenglykolu (n = 34) a 0,3 % alkylpolyglykolethersulfátu sodného.1.0% polyethylene glycol (n = 34) and 0.3% sodium alkyl polyglycol ether sulfate.
Vlákno bylo po vysušení vyhodnoceno jako vhodné pro textilní zpracování a pro sekání na materiál pro vyztužování termoplastů. Obsah látek extrahovatelných acetonem byl 3»4 %, kosinus úhlu smáčení vodou 0,82, interlaminární smyková pevnost 71 MPa.After drying, the fiber was evaluated as suitable for textile processing and for chopping into a material for reinforcing thermoplastics. The content of acetone-extractable substances was 3.4%, the cosine of the water wetting angle was 0.82, the interlaminar shear strength was 71 MPa.
Příklad 5Example 5
Uhlíkové vlákno připravené za podmínek příkladu 1 bylo vedeno do lázně obsahující vodní dispersi s 20 % ethylenglykolmonomethyletheru, 0,16 % CHS Epoxy 15 (n = 0 až 1), 0,18 % CHS Epoxy 1/33 (n = 2 až 3), 0,06 % CHS Epoxy 1/16 (n = 5 až 10), 10,0 % polyethylenglykolu (n = 63) a 0,04 % alkylpolyglykolethersulfátu sodného.The carbon fiber prepared under the conditions of Example 1 was passed to a bath containing an aqueous dispersion with 20% ethylene glycol monomethyl ether, 0.16% CHS Epoxy 15 (n = 0 to 1), 0.18% CHS Epoxy 1/33 (n = 2 to 3) , 0.06% CHS Epoxy 1/16 (n = 5 to 10), 10.0% polyethylene glycol (n = 63) and 0.04% sodium alkyl polyglycol ether sulfate.
Vlákno bylo po vysušení testováno a vyhodnoceno jako vhodné pro textilní zpracování i ruční laminaci. Obsah látek extrahovatelných acetonem byl 1,3 %» kosinus úhlu smáčení vodou 0,96, interlaminární smyková pevnost 71 MPa. .After drying, the fiber was tested and evaluated as suitable for textile processing and manual lamination. The content of acetone-extractable substances was 1.3% »cosine of the water wetting angle 0.96, interlaminar shear strength 71 MPa. .
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS892266A CS272342B1 (en) | 1989-04-12 | 1989-04-12 | Means for carbon fibres surface treatment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS892266A CS272342B1 (en) | 1989-04-12 | 1989-04-12 | Means for carbon fibres surface treatment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS226689A1 CS226689A1 (en) | 1990-05-14 |
CS272342B1 true CS272342B1 (en) | 1991-01-15 |
Family
ID=5359282
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS892266A CS272342B1 (en) | 1989-04-12 | 1989-04-12 | Means for carbon fibres surface treatment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CS (1) | CS272342B1 (en) |
-
1989
- 1989-04-12 CS CS892266A patent/CS272342B1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CS226689A1 (en) | 1990-05-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dhakate et al. | Excellent mechanical properties of carbon fiber semi-aligned electrospun carbon nanofiber hybrid polymer composites | |
JPS5841973A (en) | Emulsion type sizing agent for carbon fiber | |
DE102005037108A1 (en) | Process for the preparation of ceramic-matrix composites using a water-based prepreg casting compound | |
Mei et al. | Multiscale carbon nanotube-carbon fiber reinforcement for advanced epoxy composites with high interfacial strength | |
Roy et al. | Effects of moisture on the mechanical properties of glass fibre reinforced vinylester resin composites | |
BR112015014780B1 (en) | composition of liquid binder, fibrous material, and infusible resin preform | |
Varma et al. | Coir fibres II: evaluation as a reinforcement in unsaturated polyester resin composites | |
Wang et al. | Investigation on some matrix‐dominated properties of hybrid multiscale composites based on carbon fiber/carbon nanotube modified epoxy | |
Velmurugan et al. | Influence of epoxy/nanosilica on mechanical performance of hemp/kevlar fiber reinforced hybrid composite with an ultrasonic frequency | |
Divya et al. | Comprehensive characterization of Furcraea selloa K. Koch peduncle fiber-reinforced polyester composites—effect of fiber length and weight ratio | |
Islam et al. | Mechanical and interfacial characterization of jute fabrics reinforced unsaturated polyester resin composites | |
CS272342B1 (en) | Means for carbon fibres surface treatment | |
Vellguth et al. | Thermal stability of natural fibers via thermoset coating for application in engineering thermoplastics | |
Athijayamani et al. | Mechanical properties of randomly oriented Calotropis gigantea fiber-reinforced phenol formaldehyde biocomposites | |
EP3268310B1 (en) | Carbon fibre fibre-sizing containing nanoparticles | |
Safi et al. | Hybrid silane-treated glass fabric/epoxy composites: tensile properties by micromechanical approach | |
Rajulu et al. | Chemical resistance and tensile properties of epoxy/polymethyl methacrylate blend coated bamboo fibres | |
Pati et al. | Development of conductive CFRPs using PANI-P-2M thermoset polymer matrix | |
Yu et al. | Comparison of the suitability of ci bamboo and moso bamboo for manufacturing bamboo-based fiber composites | |
Joshi et al. | Carbon nanofiber reinforced carbon/polymer composite | |
Li et al. | A promising reinforcement for textile composites: Study on the effect of cellulose nanofiber (CNF) content on the mechanical properties of CNF reinforced epoxy resin | |
Kumar et al. | Alkali absorption and durability studies on CFRP laminated composites | |
JP2890436B2 (en) | Carbon fiber reinforced resin composite material and method for producing the same | |
Ali et al. | Mechanical characterization of glass/epoxy polymer composites sprayed with vapor grown carbon nano fibers | |
Alamri et al. | Characterization and properties of recycled cellulose fibre-reinforced epoxy-hybrid clay nanocomposites |