CZ286935B6 - Composite material reinforced with glass fibers and process for producing thereof - Google Patents
Composite material reinforced with glass fibers and process for producing thereof Download PDFInfo
- Publication number
- CZ286935B6 CZ286935B6 CZ19906484A CZ648490A CZ286935B6 CZ 286935 B6 CZ286935 B6 CZ 286935B6 CZ 19906484 A CZ19906484 A CZ 19906484A CZ 648490 A CZ648490 A CZ 648490A CZ 286935 B6 CZ286935 B6 CZ 286935B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- silane
- group
- fiber
- carbon atoms
- groups
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Abstract
Description
Kompozitní materiál zpevněný skleněnými vlákny a způsob jeho výrobyGlass-fiber-reinforced composite material and process for its manufacture
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká kompozitního materiálu zpevněného skleněnými vlákny a způsobu výroby tohoto kompozitního materiálu. Zejména je tento vynález zaměřen na silanovou úpravu skleněných vláken, pomocí které se podpoří zvýšení rázové houževnatosti takto získaného kompozitního materiálu.The present invention relates to a glass fiber reinforced composite material and to a method of making the composite material. In particular, the present invention is directed to a silane treatment of glass fibers by means of which an increase in the impact strength of the composite material thus obtained is promoted.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Z dosavadního stavu techniky jsou známy postupy výroby kompozitních materiálů vyztužením plastických materiálů sklem nebo jinými vlákny. Mezi plastické materiály, které mohou být vyztuženy tímto způsobem patří polyamidy, termoplastické polyestery, termosetové pryskyřice a polyolefiny.Processes for manufacturing composite materials by reinforcing plastic materials with glass or other fibers are known in the art. Plastic materials that can be reinforced in this way include polyamides, thermoplastic polyesters, thermoset resins, and polyolefins.
Kompozitní materiály s polyolefinovou matricí a s vyztužením skleněnými vlákny mají špatné mechanické vlastnosti ve srovnání s podobnými materiály, které používají jiné druhy matricí z plastových materiálů. Tyto špatné mechanické vlastnosti mohou být přisouzeny vnitřní slabé adhezi mezi polyolefinovou matricí a skleněným vláknem. Polyolefiny a zejména polypropylen mají extrémně nízkou polaritu a tak jejich adheze k jiným materiálům je velmi chabá. Například je dobře známo z průmyslové praxe, že žádná barva nebo těsnicí materiál nepřilnou k polypropylenovému povrchu bez předběžné úpravy tohoto povrchu.Polyolefin matrix composites and glass fiber reinforced composites have poor mechanical properties compared to similar materials used by other types of plastic matrix. These poor mechanical properties can be attributed to poor internal adhesion between the polyolefin matrix and the glass fiber. Polyolefins and especially polypropylene have extremely low polarity and thus their adhesion to other materials is very poor. For example, it is well known in the industry that no paint or sealant will adhere to the polypropylene surface without pretreating the surface.
Až dosud bylo učiněno mnoho pokusů jak dosáhnout zlepšení těchto vlastností v případě polyolefinových materiálů vyztužených skleněnými vlákny modifikováním povrchu skleněného vlákna a/nebo polyolefmu. Například je možno uvést patent Spojených států amerických č. 4 451 592, ve kterém se popisuje úprava skleněného vlákna směsí aminosilanu a karboxylovaného filmotvomého materiálu na bázi polyolefin/latex, současně s úpravou polyolefmu karboxylovou kyselinou, například použitím kyseliny isoftalové nebo tereftalové. Při tomto postupu kyselina reaguje s polypropylenovými řetězci, přičemž se na ně naroubuje, zatímco aminosilan vytváří na povrchu skleněných vláken bazické skupiny. V následné fázi, kdy skleněné vlákno přijde do styku s polyolefínem modifikovaným kyselinou, se vytvoří mezi vláknem a olefinem elektrostatické vazby typu soli, čímž se zvýší rázová houževnatost tohoto kompozitního materiálu.To date, many attempts have been made to improve these properties in the case of glass fiber reinforced polyolefin materials by modifying the glass fiber surface and / or polyolefin. For example, U.S. Patent No. 4,451,592, which discloses glass fiber treatment with a mixture of aminosilane and a carboxylated polyolefin / latex film-forming material, along with a polyolefin treatment with a carboxylic acid, for example using isophthalic or terephthalic acid. In this process, the acid reacts with the polypropylene chains to graft onto them, while the aminosilane forms a basic group on the surface of the glass fibers. In the subsequent phase when the glass fiber comes into contact with the acid-modified polyolefin, electrostatic bonds of the salt type are formed between the fiber and the olefin, thereby increasing the impact strength of the composite material.
Z dosavadního stavu techniky je tedy známo začlenit do polyolefinové kompozice polyolefinové kopolymery roubované kyselinou a použití takto získané výsledné polyolefinové kompozice se skleněnými vlákny upravenými aminosilanem pro zlepšení mechanických vlastností tohoto kompozitního materiálu. Polypropylen modifikovaný tímto způsobem je nazýván v literatuře jako „kuplovaný polypropylen“, přičemž tento materiál je kromě jiného například popisován v patentech Spojených států amerických č. 3 416 990 a 3 849 516.Thus, it is known in the art to incorporate acid-grafted polyolefin copolymers into the polyolefin composition and use of the resulting aminosilane-treated glass fiber polyolefin composition thus obtained to improve the mechanical properties of the composite material. Polypropylene modified in this manner is referred to in the literature as "cupped polypropylene", which is described, for example, in U.S. Patent Nos. 3,416,990 and 3,849,516.
V patentu Spojených států amerických č. 4 455 343 se popisuje postup úpravy pramenů skleněných vláken, která se mají použít v zpevněných rohožích pro termoplastické polymery, včetně polyolefinů. Při tomto postupu se prameny skleněných vláken upraví vodnou směsí obsahující kombinaci organických silanových kuplovacích prostředků, přičemž prvním z těchto silanových kuplovacích prostředků je prostředek s vinylovou skupinou a druhým je nasycený aminosilanový kuplovací prostředek, přičemž uvedený prostředek s vinylovou skupinou je obsažen v množství 60 až 99 % hmotn. a aminosilanový kuplovací prostředek je obsažen v množství 40 až 1 % hmotn. vztaženo na celkovou hmotnost přítomného silanu. Tato vodná směs dále obsahuje tepelně stabilní organický peroxid, lubrikant skleněného vlákna a neiontovýU.S. Pat. No. 4,455,343 describes a process for treating glass fiber strands to be used in reinforced mats for thermoplastic polymers, including polyolefins. In this process, the glass fiber strands are treated with an aqueous mixture comprising a combination of organic silane coupling agents, the first of which is a vinyl grouping agent and the second is a saturated aminosilane coupling agent, wherein the vinyl grouping agent is present in an amount of 60 to 99 % wt. and the aminosilane coupling agent is present in an amount of 40 to 1 wt. based on the total weight of the silane present. The aqueous composition further comprises a thermally stable organic peroxide, a glass fiber lubricant and a nonionic
-1 CZ 286935 B6 povrchově aktivní prostředek. Do této vodné směsi je možno rovněž inkorporovat filmotvomý polymemí a/nebo změkčovací prostředek.A surfactant. A film-forming polymer and / or a plasticizer can also be incorporated into the aqueous mixture.
V patentu Spojených států amerických č. 4 481 322, autor Godlewski a kol., jehož majitelem je stejný majitel jako u předmětné PV, se popisuje kompozice pro zlepšení vazby skleněných vláken k termoplastickým polymerům včetně polyolefinů. Tato kompozice nezávisle na tvorbě elektrostatické vazby typu soli mezi skleněným vláknem a termoplastickým materiálem, ale spíše na tvorbě kovalentní vazby mezi těmito dvěma materiály. Zvýše uvedeného vyplývá, že v případě že se tato směs použije s polypropylenem, není nutno tento polypropylen nijak kuplovat nebo jinak modifikovat. Tato kompozice, která je komerčně prodávána firmou Union Carbide Corporation pod obchodním názvem Ucarsil PC, obsahuje (a) polymerizovatelnou nenasycenou organickou sloučeninu, která má alespoň dvě polymerizovatelné nenasycené skupiny;U.S. Patent 4,481,322 to Godlewski et al., Which is the same as the present PV, discloses compositions for improving the bonding of glass fibers to thermoplastic polymers including polyolefins. This composition independently of the formation of an electrostatic bond of the salt type between the glass fiber and the thermoplastic material, but rather of the formation of a covalent bond between the two materials. It follows that, when used with polypropylene, there is no need to duplicate or otherwise modify the polypropylene. This composition, which is commercially marketed by Union Carbide Corporation under the trade name Ucarsil PC, comprises (a) a polymerizable unsaturated organic compound having at least two polymerizable unsaturated groups;
(b) vinyl-polymerizovatelný nenasycený hydrolyzovatelný silan a (c) generátor volných radikálů.(b) a vinyl-polymerizable unsaturated hydrolyzable silane; and (c) a free radical generator.
Tento třísložkový systém zde bude dále nazýván jako „kovalentní vazebný prostředek pro vlákna“. Tato kompozice se normálně přidá ke skleněným vláknům a olefinu během spojovací operace. (Ve formě popsané ve výše zmíněném patentu Spojených států amerických č. 4 481 322 kovalentní vazebný prostředek pro vlákna také obsahuje anorganické plnivo a povrchově aktivní látku. Ovšem v některých případech může být povrchově aktivní látka vynechána a jestliže se tento kovalentní vazebný prostředek pro vlákna použije k výrobě kompozitního materiálu na bázi skleněných vláken a polyolefmu, potom působí tato skleněná vlákna jako anorganické plnivo, například místo slídy popsané v patentu.)This three-component system will hereinafter be referred to as a "covalent fiber binder". This composition is normally added to the glass fibers and olefin during the bonding operation. (In the form described in the aforementioned U.S. Patent No. 4,481,322, the covalent fiber binder also comprises an inorganic filler and a surfactant. However, in some cases, the surfactant may be omitted and if the covalent fiber binder is used. to produce a composite material based on glass fibers and polyolefin, then these glass fibers act as an inorganic filler, for example, instead of the mica described in the patent.)
Výhody použití tohoto kovalentního vazebného prostředku pro vlákna byly popsány v literatuře; viz například publikace Godlewski, Organosilicon Chemicals in Mica-filled Polyolefins, 3tfh Conference on Reinforced Plastics/Composites, S.P.I., Houston, Texas, 9. únor, 1983, a Guillet, Chemical Conplint with Silanes in Filled and Reinforced Polyolefins, „Coupling 88“, Conference, Londýn, Velká Británie, 16. až 17. únor, 1988. Jak je popsáno v těchto publikacích, kovalentní vazba vlákno-polymer, vytvořená kovalentními vazebnými prostředky pro vlákna (vláknovazebný prostředek) poskytuje stálé fyzikální a mechanické vlastnosti kompozitů ekvivalentní vlastnostem známým z dosavadního stavu techniky, které se získají známým postupem, to znamená vlastnostem produktů na bázi polypropylenu modifikovaného kyselinou a skleněných vláken zpracovaných aminem, ovšem kompozity na bázi kovalentního vazebného prostředku pro vlákna jsou mnohem stabilnější v prostředí, ve kterém panují náročné podmínky. Po určité době stárnutí ve vlhké atmosféře se v případě těchto produktů na bázi skleněných vláken z polypropylenu modifikovaného kyselinou a skleněných vláken upravených aminem projeví dramatické snížení rázové houževnatosti, přičemž za podobných podmínek produkty pojené kovalentním vazebným prostředkem pro vlákna vykazují malou nebo žádnou změnu vlastností.The advantages of using this covalent fiber binder have been described in the literature; see, e.g., Godlewski, Organosilicon Chemicals in Mica-filled Polyolefins, 3R h Conference on Reinforced Plastics / Composites, SPI, Houston, Texas, February 9, 1983, and Guillet, Chemical Conplint with Silanes in Filled and Reinforced Polyolefins, "Coupling 88 "Conference, London, UK, February 16-17, 1988. As described in these publications, a fiber-polymer covalent bond formed by covalent fiber bonding agents (fiber bonding agent) provides consistent physical and mechanical properties of composites equivalent to those of known from the prior art, which are obtained by the known process, i.e. the properties of the acid-modified polypropylene-based products and amine-treated glass fibers, but the covalent fiber-based composites are much more stable in an environment of severe conditions. After some aging in a humid atmosphere, these glass fiber products of acid-modified polypropylene and amine treated glass fibers exhibit a dramatic reduction in impact toughness, and under similar conditions, products bonded with a covalent fiber binder exhibit little or no change in properties.
Protože kovalentní vazebný prostředek pro vlákna působí radikálovými adičními reakcemi mezi sílaném a polyolefinem, není nutné předem upravovat skleněné vlákno aminosilanem. Bohužel ale běžně komerčně dostupná skleněná vlákna jsou obvykle upravována lubrikačními směsmi, které jsou optimalizovány pro použití v kombinaci s běžnými polyolefiny modifikovanými kyselinou. Aby se tedy získaly optimální vlastnosti těchto kovalentních vazebných prostředků pro vlákna při výrobě kompozitů na bázi polyolefinů, je třeba pro tento postup provést předběžnou úpravu (předúpravu) skleněného vlákna, při které se zvýší schopnost takto upraveného vlákna přispívat při kovalentní vazbě k polyolefmové matrici.Since the covalent fiber binder acts by radical addition reactions between the strong and the polyolefin, it is not necessary to pretreat the glass fiber with an aminosilane. Unfortunately, commercially available glass fibers are usually treated with lubricating compositions which are optimized for use in combination with conventional acid-modified polyolefins. Therefore, in order to obtain optimum properties of these covalent fiber bonding agents in the manufacture of polyolefin-based composites, a glass fiber pretreatment needs to be performed for this process, which increases the ability of the treated fiber to contribute covalently to the polyolefin matrix.
-2CZ 286935 B6-2GB 286935 B6
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Předmětný vynález poskytuje způsob výroby kompozitního materiálu vyztuženého skleněným vláknem, ve kterém je zařazena takováto předúprava skleněného vlákna.The present invention provides a method of making a fiberglass reinforced composite material in which such pretreatment of fiberglass is incorporated.
Podstata kompozitního materiálu zpevněného skleněnými vlákny podle předmětného vynálezu spočívá v tom, že obsahuje polyolefinovou matrici, a skleněná vlákna rozptýlená v polyolefinové matrici, přičemž tato skleněná vlákna jsou vázána k polyolefinové matrici reakčním produktem silanové kompozice obsahující silanové molekuly, které mají aminové funkční skupiny, a silanové molekuly, které mají ethylenicky nenasycené funkční skupiny, s vláknovazebným prostředkem obsahujícím (a) od 0,05 % do 15 % hmotn. polymerizovatelné nenasycené organické sloučeniny, která má alespoň 2 polymerizovatelné nenasycené skupiny, a (b) od 0,05 % až 5 % hmotn. nenasyceného hydrolyzovatelného silanu s vinylovými skupinami schopnými polymerace, a dále případně obsahujícím (c) od 0,0025 % do 2,5 % hmotn. látky poskytující volné radikály, přičemž hmotnostní procenta složek (a) až (c) jsou vztažena na celkovou hmotnost upravených skleněných vláken.The glass fiber reinforced composite material of the present invention comprises a polyolefin matrix, and glass fibers dispersed in a polyolefin matrix, the glass fibers being bound to the polyolefin matrix by the reaction product of a silane composition comprising silane molecules having amine functional groups, and silane molecules having ethylenically unsaturated functional groups, with a fibrous binder comprising (a) from 0.05% to 15% by weight of a silane molecule; % of a polymerizable unsaturated organic compound having at least 2 polymerizable unsaturated groups; % of an unsaturated hydrolyzable silane with vinyl groups capable of polymerization, and optionally further comprising (c) from 0.0025% to 2.5% by weight of a polymer; free radicals providing a weight percent of components (a) to (c) based on the total weight of the treated glass fibers.
Ve výhodném provedení je v případě tohoto kompozitního materiálu reakční produkt odvozen od silanové kompozice obsahujíc alespoň jeden silan, který má aminovou funkční skupinu a ethylenicky nenasycenou funkční skupinu v téže molekule.Preferably, for the composite material, the reaction product is derived from a silane composition comprising at least one silane having an amine function and an ethylenically unsaturated function in the same molecule.
Uvedená silanová kompozice ve výhodném provedení obsahuje libovolnou mastnou ethylenickou acylaminoorganosilanovou sloučeninu obecného vzorceSaid silane composition preferably comprises any fatty ethylenic acylaminoorganosilane compound of formula
Y[N(Y)cR^]x[N(W)R’]y[N(Y)bR2 2_b]z(HX)w ve kterém:Y [N (Y) c R ^] x [N (W) R '] y [N (Y) b R 2 2 - b ] z (HX) w in which:
R a R1 jsou jednotlivě vybrány ze skupiny zahrnující dvojvazné alkylenové skupiny obsahující od 2 do 6 atomů uhlíků včetně, dvojvazné arylenové skupiny obsahující od 6 do 12 atomů uhlíku včetně, dvojvazné substituované arylenové skupiny obsahující od 7 do 20 atomů uhlíku včetně a dvojvazné skupiny obecného vzorce -C(=O)R3-, kdeR 1 and R 1 are individually selected from the group consisting of divalent alkylene groups having from 2 to 6 carbon atoms inclusive, divalent arylene groups having from 6 to 12 carbon atoms inclusive, divalent substituted arylene groups having from 7 to 20 carbon atoms inclusive, and divalent radicals of formula -C (= O) R 3 -, wherein
R3 je dvoj vazná alkylenová skupina obsahující 2 až 6 atomů uhlíku včetně,R 3 is a divalent alkylene group having 2 to 6 carbon atoms inclusive,
R2 je jednovazná alkylová nebo arylová skupina obsahující 1 až 10 atomů uhlíku nebo vodík,R 2 is a monovalent alkyl or aryl group containing 1 to 10 carbon atoms or hydrogen,
W je buď vodík, nebo skupina -C(=O)R4-, kde R4 je jednovazná uhlovodíková skupina obsahující 8 až 24 atomů uhlíku a obsahující přinejmenším jednu dvojnou vazbu,W is either hydrogen or -C (= O) R 4 -, wherein R 4 is a monovalent hydrocarbon group containing 8 to 24 carbon atoms and containing at least one double bond,
Y je vybrán ze skupiny zahrnující vodík, skupinu -C(=O)R4-, kde R4 má výše uvedený význam, R2 a -R5Si(OR6)3_a(R7)a, kde R2 má výše uvedený význam, R5 je dvojná alkylenová skupina obsahují 2 až 6 atomů uhlíku včetně,Y is selected from the group consisting of hydrogen, -C (= O) R 4 -, wherein R 4 is as defined above, R 2 and -R 5 Si (OR 6 ) 3 -a (R 7 ) a, wherein R 2 is as defined above R 5 is a double alkylene group containing 2 to 6 carbon atoms inclusive,
-3 CZ 286935 B6-3 CZ 286935 B6
R6 a R7 jsou individuálně alkylové nebo arylové skupiny obsahující 1 až 6 atomů uhlíku včetně, aR 6 and R 7 are individually alkyl or aryl groups having 1 to 6 carbon atoms inclusive, and
R6 může být také část obsahující křemík, kde je atom kyslíku přímo vázán ke křemíkovému atomu R6 v části obsahující křemík, a má hodnotu 0, 1 nebo 2, b má hodnotu 0, 1 nebo 2, c má hodnotu 0 nebo 1, xay mají hodnoty takové, že x + y = 1 až 30 za předpokladu, že x je alespoň 1, z má hodnotu 0 nebo 1R 6 may also be a moiety containing silicon, where the oxygen atom is directly bonded to a silicon atom of R 6 in the silicon-containing and has a value of 0, 1 or 2, b is 0, 1 or 2, c has a value of 0 or 1, x and y have values such that x + y = 1 to 30, provided that x is at least 1, z is 0 or 1
X je atom halogenu nebo esterhydroxylová nebo anhydridová skupina, w má hodnotu rovnou 0 až součet x + y + z za předpokladu, že w nepřevyšuje celkový počet atomů dusíku ve volné aminové formě, s podmínkou, že alespoň jedenX is a halogen atom or an esterhydroxyl or anhydride group, w having a value of 0 to the sum of x + y + z provided that w does not exceed the total number of nitrogen atoms in the free amine form, provided that at least one
Y je skupina -R5Si(OR6)3_a(R7)a a alespoň jeden další Y je skupina -C(=O)R4-, a v případě, že x = 1, y = 0 a z = 0, potom c = 1.Y is -R 5 Si (OR 6 ) 3 -a (R 7 ) and and at least one other Y is -C (= O) R 4 -, and if x = 1, y = 0 and z = 0, then c = 1.
Tato výše uvedená silanová kompozice výhodně obsahuje sloučeninu:The above silane composition preferably comprises a compound:
[CH3(CH2CH=CH)3(CH2)7CO][NCH2CH2NH][CH2CH2CH2Si(OMe)3]2, ve které Me znamená methylovou skupinu.[CH 3 (CH 2 CH = CH) 3 (CH 2 ) 7 CO] [NCH 2 CH 2 NH] [CH 2 CH 2 CH 2 Si (OMe) 3 ] 2 in which Me represents a methyl group.
Podle dalšího výhodného provedení je v tomto kompozitním materiálu zpevněném vlákny použit reakční produkt, který je odvozen od silanové kompozice obsahující první silan, který má aminovou funkční skupinu, a druhý silan, který má ethylenicky nenasycenou funkční skupinu.According to another preferred embodiment, the reaction product is derived from the silane composition comprising a first silane having an amine functional group and a second silane having an ethylenically unsaturated functional group.
Výhodně je tímto prvním silanem alespoň jeden silan ze skupiny zahrnující gama-aminopropyltriethoxysilan, gama-aminopropyltrimethoxysilan, bis(trimethoxysilylpropyl)amin, l,2-bis-(trimethoxysilylpropyl)ethandiamin, a jejich izomery, a trimethoxysilylpropylsubstituovaný diethylentriamin, a podle ještě výhodnějšího provedení je tímto prvním silanem je alespoň jeden silan ze skupiny zahrnující gama-aminopropyltriethoxysilan a gama-am inopropy ltrimethoxysi lan.Preferably, the first silane is at least one silane selected from the group consisting of gamma-aminopropyltriethoxysilane, gamma-aminopropyltrimethoxysilane, bis (trimethoxysilylpropyl) amine, 1,2-bis- (trimethoxysilylpropyl) ethanediamine, and isomers thereof, and trimethoxysilylpropylsubstituted is more preferred, the first silane is at least one silane selected from the group consisting of gamma-aminopropyltriethoxysilane and gamma-amine propyltrimethoxysilane.
Dále je výhodně podle tohoto provedení uvedeným druhým silanem vinylsilan.Further preferably, according to this embodiment, said second silane is vinyl silane.
-4CZ 286935 B6-4GB 286935 B6
Do rozsahu předmětného vynálezu rovněž náleží postu výroby výše definovaného kompozitního materiálu zpevněného skleněnými vlákny jehož podstata spočívá v tom, že seThe present invention also relates to a process for the production of a glass fiber-reinforced composite material as defined above, which comprises:
- skleněná vlákna upraví silanovou kompozicí obsahující molekuly silanu, které mají aminové funkční skupiny, a molekuly silanu, které mají ethylenicky nenasycené funkční skupiny,- treat the glass fibers with a silane composition comprising silane molecules having amine functional groups and silane molecules having ethylenically unsaturated functional groups,
- takto upravená skleněná vlákna se smísí s polyolefinovou piyskyřicí a vláknovazebním prostředkem obsahujícím (a) od 0,05 % do 15 % hmotnostních polymerizovatelné nenasycené organické sloučeniny, mající alespoň 2 polymerizovatelné nenasycené skupiny a (b) od 0,05 % do 5 % hmotnostních nenasyceného hydrolyzovatelného silanu svinylovými skupinami schopnými polymerace, přičemž hmotnostní % komponent (a) a (b) jsou vztažena na celkovou hmotnost upravených skleněných vláken,- the treated glass fibers are mixed with a polyolefin resin and a fiber binder comprising (a) from 0.05% to 15% by weight of a polymerizable unsaturated organic compound having at least 2 polymerizable unsaturated groups and (b) from 0.05% to 5% by weight unsaturated hydrolyzable silane with polymerizable vinyl groups, wherein the weight% of components (a) and (b) are based on the total weight of the treated glass fibers,
- ve výsledné směsi se vytvoří volné radikály nebo se do této směsi tyto volné radikály přidají v množství dostatečném k vytvoření vazby upravených skleněných vláken s polyolefinovou pryskyřicí,- free radicals are formed in the resulting mixture or added to the mixture in sufficient amounts to form the bonded treated glass fibers with the polyolefin resin,
- a výsledná směs skleněných vláken polyolefinové pryskyřice a vláknovazebného prostředku se vystaví působení teplota a tlaku, které jsou dostatečné pro vyvolání tvorby kompozitního materiálu zpevněného vlákny.and the resulting mixture of glass fibers of the polyolefin resin and the fibrous binder is exposed to a temperature and pressure sufficient to induce formation of the fiber-reinforced composite material.
Ve výhodném provedení tohoto postupu se přidávaná látky poskytující volné radikály přimísí jako součást vláknovazebného prostředku v množství 0,0025 % hmotnostního do 2,5 % hmotnostního, vztaženo na celkovou hmotnost upravených skleněných vláken.In a preferred embodiment of the process, the free radical-providing substance is added as part of the fibrous binder in an amount of 0.0025% by weight to 2.5% by weight, based on the total weight of the treated glass fibers.
Podle dalšího výhodného provedení silanová směs obsahuje alespoň jeden silan, který má aminové funkční skupiny a ethylenicky nenasycené funkční skupiny v téže molekule.According to another preferred embodiment, the silane mixture comprises at least one silane having amine functionalities and ethylenically unsaturated functional groups in the same molecule.
Při provádění postupu podle vynálezu je výhodné, jestliže použitá silanová směs obsahuje libovolnou jednu mastnou ethylenickou acylaminoorganosilanovou sloučeninu obecného vzorceIn carrying out the process of the invention, it is preferred that the silane mixture used contains any one fatty ethylenic acylaminoorganosilane compound of the general formula
Y[N(Y)cR2Jx[N(W)R1]y[N(Y)bR22_b]x(HX)w ve kterém:Y [N (Y) c R 2 J x [N (W) R 1 ] y [N (Y) b R 2 2 b ] x (HX) w in which:
R a R1 jsou jednotlivě vybrány ze skupiny zahrnující dvojvazné alkylenové skupiny obsahující od 2 do 6 atomů uhlíků včetně, dvojvazné ary lenové skupiny obsahující od 6 do 12 atomů uhlíku včetně, dvojvazné substituované arylenové skupiny obsahující od 7 do 20 atomů uhlíku včetně a dvojvazné skupiny obecného vzorce -C(=O)R3-, kdeR 1 and R 1 are individually selected from the group consisting of divalent alkylene groups containing from 2 to 6 carbon atoms inclusive, divalent arylene groups containing from 6 to 12 carbon atoms inclusive, divalent substituted arylene groups containing from 7 to 20 carbon atoms inclusive, and divalent groups of the formula -C (= O) R 3 -, wherein
R3 je dvoj vazná alkylenová skupina obsahující 2 až 6 atomů uhlíku včetně,R 3 is a divalent alkylene group having 2 to 6 carbon atoms inclusive,
R2 je jednovazná alkylová nebo arylová skupina obsahující 1 až 10 atomů uhlíku nebo vodík,R 2 is a monovalent alkyl or aryl group containing 1 to 10 carbon atoms or hydrogen,
W je buď vodík, nebo skupina -C(=O)R4-, kde R4 je jednovazná uhlovodíková skupina obsahující 8 až 24 atomů uhlíku a obsahující přinejmenším jednu dvojnou vazbu,W is either hydrogen or -C (= O) R 4 -, wherein R 4 is a monovalent hydrocarbon group containing 8 to 24 carbon atoms and containing at least one double bond,
-5 CZ 286935 B6-5 CZ 286935 B6
Y je vybrán ze skupiny zahrnující vodík, skupinu -C(=O)R4-, kde R4 má výše uvedený význam, R2 a -R5Si(OR6)3_a(R7)a, kde R5 je dvojvazná alkylenová skupina obsahující 2 až 6 atomů uhlíku včetně,Y is selected from the group consisting of hydrogen, -C (= O) R 4 -, wherein R 4 is as defined above, R 2 and -R 5 Si (OR 6 ) 3 -a (R 7 ) a, wherein R 5 is divalent C 2 -C 6 alkylene, inclusive,
R6 a R7 jsou individuálně alkylové nebo arylové skupiny obsahující 1 až 6 atomů uhlíku včetně, aR 6 and R 7 are individually alkyl or aryl groups having 1 to 6 carbon atoms inclusive, and
R6 může být také část obsahující křemík, kde je atom kyslíku přímo vázán ke křemíkovému atomu R6 v části obsahující křemík, a má hodnotu 0, 1 nebo 2, b má hodnotu 0, 1 nebo 2, c má hodnotu 0 nebo 1, x a y mají hodnoty takové, že x + y - 1 až 30 za předpokladu, že x je alespoň 1,R 6 may also be a moiety containing silicon, where the oxygen atom is directly bonded to a silicon atom of R 6 in the silicon-containing and has a value of 0, 1 or 2, b is 0, 1 or 2, c has a value of 0 or 1, x and y have values such that x + y - 1 to 30, provided that x is at least 1,
X je atom halogenu nebo esterhydroxylová nebo anhydridová skupina, w má hodnotu rovnou 0 až součet x + y + z za předpokladu, že w nepřevyšuje celkový počet atomů dusíku ve volné aminové formě, s podmínkou, že alespoň jedenX is a halogen atom or an esterhydroxyl or anhydride group, w having a value of 0 to the sum of x + y + z provided that w does not exceed the total number of nitrogen atoms in the free amine form, provided that at least one
Y je skupina -R5Si(OR6)3_a(R7)a a alespoň jeden další Y je skupina -C(=O)R4-, a v případě, že x = 1, y = 0 a z = 0, potom c = 1.Y is -R 5 Si (OR 6 ) 3 -a (R 7 ) and and at least one other Y is -C (= O) R 4 -, and if x = 1, y = 0 and z = 0, then c = 1.
Tato silanová kompozice obsahuje ve výhodném provedení tohoto postupu sloučeninu vzorce:This silane composition preferably contains a compound of the formula:
[CH3(CH2CH=CH)3(CH2)7CO] [NCH2CH2NH] [CH2CH2CH2Si(OMe)3]2, ve kterém Me znamená methylovou skupinu.[CH 3 (CH 2 CH = CH) 3 (CH 2 ) 7 CO] [NCH 2 CH 2 NH] [CH 2 CH 2 CH 2 Si (OMe) 3 ] 2 in which Me represents a methyl group.
Podle jednoho z výhodných provedení tohoto postupu silanová kompozice obsahuje první silan, který má aminovou funkční skupinu, a druhý silan, který má ethylenicky nenasycenou funkční skupinu. Podle ještě výhodnějšího provedení tento první silan je alespoň jeden silan ze skupiny zahrnující gama-aminopropyltriethoxysilan, gama-aminopropyltrimethoxysilan, bis(trimethoxysilylpropyl)amin, l,2-bis-(trimethoxysilylpropyl)ethandiamin, a jejich izomery, a trimethoxysilylpropylsubstituovaný diethylentriamin, a ještě výhodněji je tento první silan alespoň jeden silan ze skupiny zahrnující gama-aminopropyltriethoxysilan a gama-am inopropy ltrimethoxysi lan.According to one preferred embodiment of the process, the silane composition comprises a first silane having an amine functional group and a second silane having an ethylenically unsaturated functional group. According to an even more preferred embodiment, the first silane is at least one silane selected from the group consisting of gamma-aminopropyltriethoxysilane, gamma-aminopropyltrimethoxysilane, bis (trimethoxysilylpropyl) amine, 1,2-bis- (trimethoxysilylpropyl) ethanediamine, and isomers thereof, and trimethoxysilylpropyentubstituent the first silane is at least one silane selected from gamma-aminopropyltriethoxysilane and gamma-amine propyltrimethoxysilane.
-6CZ 286935 B6-6GB 286935 B6
Nejvýhodněji je uvedeným druhým sílaném je vinylsilan, konkrétně alespoň jeden silan ze skupiny zahrnující vinyltrimethoxysilan, vinyltriethoxysilan, vinyltris(2-methoxyethoxy)silan a gama-methakryloxypropyltrimethoxysilan.Most preferably, said second strong is vinylsilane, in particular at least one silane selected from the group consisting of vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane and gamma-methacryloxypropyltrimethoxysilane.
Podle dalšího výhodného provedení postupu podle předmětného vynálezu uvedený vláknovazebný prostředek dále obsahuje maximálně asi 2,5 % hmotnostního povrchově aktivní látky, vztaženo na hmotnost skleněného vlákna, obsahující (i) siloxan obsahující alespoň jednu na křemík vázanou alkylovou skupinu s alespoň 12 atomy uhlíku, nebo (ii) polyoxyalkylenovou sloučeninu, která má jeden nebo více polyoxyalkylenových bloků, každý vázaný k jednomu konci siloxanového bloku, alkylovou skupinu mající alespoň 12 atomů uhlíku nebo alkenylovou skupinu a vázanou na druhý konec k alkoxyskupině, siloxanovému bloku nebo hydroxyskupině.In another preferred embodiment, the fibrous binder further comprises a maximum of about 2.5% by weight of the glass fiber surfactant, comprising (i) a siloxane containing at least one silicon-linked alkyl group of at least 12 carbon atoms, or (ii) a polyoxyalkylene compound having one or more polyoxyalkylene blocks, each bound to one end of a siloxane block, an alkyl group having at least 12 carbon atoms or an alkenyl group, and bound to the other end to an alkoxy, siloxane block, or hydroxy group.
Podle dalšího výhodného provedení tohoto postupu podle vynálezu uvedený vláknovazebný prostředek dále obsahuje nejvýše asi 15 % hmotnostních inertního nosiče, vztaženo na hmotnost skleněného vlákna. Tento inertní nosič výhodně obsahuje alespoň jednu látky ze skupiny zahrnující porézní oxid křemičitý, křemičitany, oxid hlinitý, hlinitokřemičitan a polymemí materiál.According to a further preferred embodiment of the present invention said fibrous bonding composition further comprises at most about 15% by weight of the inert support, based on the weight of the glass fiber. The inert carrier preferably comprises at least one of porous silica, silicates, alumina, aluminosilicate, and polymeric material.
Podle dalšího výhodného provedení tohoto postupu podle vynálezu se skleněná vlákna upraví množstvím silanu, které se rovná 0,01 až 1 % hmotnostnímu skleněného vlákna.According to a further preferred embodiment of the process according to the invention, the glass fibers are treated with an amount of silane equal to 0.01 to 1% by weight of the glass fiber.
Podle dalšího výhodného provedení tohoto postupu se skleněná vlákna upraví lubrikační lázní, obsahující od 0,1 do 2 % hmotnostního silanu. Tato lubrikační lázeň výhodně dále obsahuje filmotvomý materiál. Výhodně tento filmotvomý materiál obsahuje alespoň jeden materiál ze skupiny zahrnující polyvinylacetát, akrylát, polyolefin, polyester, fenolformaldehydovou pryskyřici, močovinu, polyuretan, epoxidovou pryskyřici a fenoxypryskyřici. Rovněž je výhodné, jestliže tento filmotvomý materiál obsahuje alespoň jednu epoxidovou pryskyřici. Uvedený filmotvomý materiál výhodně obsahuje 1 až 20 % hmotnostních lubrikační lázně.According to a further preferred embodiment of the process, the glass fibers are treated with a lubricating bath containing from 0.1 to 2% by weight of silane. Preferably, the lubricating bath further comprises a film-forming material. Preferably, the film-forming material comprises at least one of polyvinyl acetate, acrylate, polyolefin, polyester, phenol-formaldehyde resin, urea, polyurethane, epoxy resin, and phenoxy resin. It is also preferred that the film-forming material comprises at least one epoxy resin. Said film-forming material preferably comprises 1 to 20% by weight of a lubricating bath.
Podle vynálezu je dále výhodné, jestliže výše uvedenou polyolefinovou pryskyřicí je polypropylen.According to the invention, it is further preferred that the aforementioned polyolefin resin is polypropylene.
Rovněž je podle předmětného vynálezu výhodné, jestliže ve vláknovazebném prostředku se polymerizovatelná nenasycená organická sloučenina, mající alespoň dvě polymerizovatelné nenasycené skupiny vybere ze skupiny zahrnující tri-, tetra- a penta-akryláty polyvinylalkoholu, pentaerythritol, methylopropan a dipentaerythritol, a tri-, tetra- a pentamethakrylátu pentaerythritolu, methylolpropanu a dipentaerythritolu.It is also preferred that in the fiber binder the polymerizable unsaturated organic compound having at least two polymerizable unsaturated groups is selected from the group consisting of polyvinyl alcohol tri-, tetra- and pentaacrylates, pentaerythritol, methylopropane and dipentaerythritol, and tri-, tetra- and pentamethacrylate of pentaerythritol, methylolpropane and dipentaerythritol.
Rovněž je podle předmětného vynálezu výhodné, jestliže ve vláknovazebném prostředku se nenasycený hydrolyzovatelný silan s vinylovými polymeračními skupinami vybere ze skupiny zahrnující gama-methakryloxypropyltrimethoxysilan, vinyltriethoxysilan, vinyltri(2-methoxyethoxy)silan, vinyltrimethoxysilan, vinyltrichlorsilan, gama-akryloxypropyltriethoxysilan, vinyltriacetoxysilan, ethinyltriethoxysilan a 2-propinyltrichlorsilan.It is also preferred that the unsaturated hydrolyzable silane with vinyl polymerization groups is selected from the group consisting of gamma-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltri (2-methoxyethoxy) silane, vinyltrimethoxysilane, vinyltrichlorosilane, vinyltrichlorosilane, vinyltrichlorosilane, vinyltrichlorosilane, vinyltrichlorosilane, vinyltrichlorosilane, -propinyltrichlorosilane.
Podle předmětného vynálezu je dále výhodné, jestliže ve vláknovazebném prostředku se látka poskytující volné radikály vybere ze skupiny zahrnující dikumylperoxid, laurylperoxid, azobisisobutyronitril, benzoylperoxid, tetciámí butylperbenzoát, di(terciámí butyl)peroxid, kumenhydroperoxid, 2,5-dimethyl-2,5-di(terc-butylperoxy)hexan, terciární butylhydroperoxid a isopropylperkarbonát.It is further preferred that in the fiber binder the free radical providing agent is selected from the group consisting of dicumyl peroxide, lauryl peroxide, azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, tertiary butyl perbenzoate, di (tertiary butyl) peroxide, cumene hydroperoxide, 2,5-dimethyl-2,5- di (tert-butyl peroxy) hexane, tertiary butyl hydroperoxide and isopropyl percarbonate.
-7CZ 286935 B6-7EN 286935 B6
Rovněž je při provádění postupu podle předmětného vynálezu výhodné, jestliže se vláknovazebný prostředek přidá v práškovité formě vytvořené absorpcí kapalných složek vláknovazebného prostředku na porézní inertní nosič.It is also preferred in the process of the present invention that the fibrous binder is added in powder form formed by absorbing the liquid constituents of the fibrous binder onto a porous inert support.
Při provádění postupu podle tohoto vynálezu se skleněné vlákno předem upraví silanovou kompozicí, která má jak aminové funkční skupiny, tak ethylenicky nenasycené funkční skupiny. Tato silanová směs může obsahovat alespoň jeden silan, který má aminovou funkční skupinu a ethylenicky nenasycenou funkční skupinu v téže molekule. Alternativně silanová směs může obsahovat první silan, který má aminovou funkční skupinu a druhý silan, který má ethylenicky nenasycenou funkční skupinu.In carrying out the process of this invention, the glass fiber is pretreated with a silane composition having both amine functionalities and ethylenically unsaturated functionalities. The silane mixture may comprise at least one silane having an amine function and an ethylenically unsaturated function in the same molecule. Alternatively, the silane mixture may comprise a first silane having an amine functional group and a second silane having an ethylenically unsaturated functional group.
Výhodné silany, mající aminovou funkční skupinu a ethylenicky nenasycenou funkční skupinu v téže molekule jsou silany popsané v patentech Spojených států amerických č. 4 584 138 a 4 668 716. Tyto silany jsou mastné ethonoidní acylaminoorganosilanové sloučeniny představené obecným vzorcemPreferred silanes having an amine functional group and an ethylenically unsaturated functional group on the same molecule are those described in U.S. Patent Nos. 4,584,138 and 4,668,716. These silanes are fatty ethonoid acylaminoorganosilane compounds represented by the general formula
Y[N(Y)cR2^]xN(W)R1]y[N(Y)bR22_b]x(HX)w, ve kterém:Y [N (Y) c R 2 ^] x N (W) R 1 ] y [N (Y) b R 2 2 b ] x (HX) w , in which:
R a R1 jsou jednotlivě vybrány ze skupiny zahrnující dvojvazné alkylenové skupiny obsahující od 2 do 6 atomů uhlíku včetně, dvojvazné arylenové skupiny obsahující od 6 do 12 atomů uhlíku včetně, dvojvazné substituované arylenové skupiny obsahující od 7 do 20 atomů uhlíku včetně a dvojvazné skupiny obecného vzorce -C(=O)R3-, kdeR 1 and R 1 are individually selected from the group consisting of divalent alkylene groups containing from 2 to 6 carbon atoms inclusive, divalent arylene groups containing from 6 to 12 carbon atoms inclusive, divalent substituted arylene groups containing from 7 to 20 carbon atoms inclusive, and divalent radicals of formula -C (= O) R 3 -, wherein
R3 je dvojvazná alkylenová skupina obsahující 2 až 6 ..íorr : uhlíku' :ně,R 3 is a divalent alkylene group containing from 2 to 6 carbon atoms;
R2 je jednovazná alkylová nebo arylová skupina obsahující 1 až 10 atomů uhlíku nebo vodík,R 2 is a monovalent alkyl or aryl group containing 1 to 10 carbon atoms or hydrogen,
W je buď vodík, nebo skupina -C(=O)R4-, kde R4 je jednovazná uhlovodíková skupina obsahující 8 až 24 atomů uhlíku a obsahující přinejmenším jednu dvojnou vazbu,W is either hydrogen or -C (= O) R 4 -, wherein R 4 is a monovalent hydrocarbon group containing 8 to 24 carbon atoms and containing at least one double bond,
Y je vybrán ze skupiny zahrnující vodík, skupinu -C(=O)R4-, kde R4 má výše uvedený význam, R2 a -R5Si(OR6)3_a(R7)a, kde R5 je dvojvazná alkylenová skupina obsahující 2 až 6 atomů uhlíku včetně,Y is selected from the group consisting of hydrogen, -C (= O) R 4 -, wherein R 4 is as defined above, R 2 and -R 5 Si (OR 6 ) 3 -a (R 7 ) a, wherein R 5 is divalent C 2 -C 6 alkylene, inclusive,
R6 a R7 jsou individuálně alkylové nebo arylové skupiny obsahující 1 až 6 atomů uhlíku včetně, aR 6 and R 7 are individually alkyl or aryl groups having 1 to 6 carbon atoms inclusive, and
R6 může být také část obsahující křemík, kde je atom kyslíku přímo vázán ke křemíkovému atomu R6 v části obsahující křemík, a má hodnotu 0, 1, nebo 2, b má hodnotu 0, 1 nebo 2, c má hodnotu 0 nebo 1, x a y mají hodnoty takové, že x + y = 1 až 30 za předpokladu, že x je alespoň 1,R 6 may also be a moiety containing silicon, where the oxygen atom is directly bonded to a silicon atom of R 6 in the silicon-containing and has a value of 0, 1, or 2, b is 0, 1 or 2; c is 0 or 1 , x and y have values such that x + y = 1 to 30, provided that x is at least 1,
X je atom halogenu nebo esterhydroxylová nebo anhydridová skupina,X is a halogen atom or an esterhydroxyl or anhydride group,
-8CZ 286935 B6 w má hodnotu rovnou 0 až součet x + y + z za předpokladu, že w nepřevyšuje celkový počet atomů dusíku ve volné aminové formě, s podmínkou, že alespoň jedenW6 has a value of 0 to the sum of x + y + z provided that w does not exceed the total number of nitrogen atoms in the free amine form, provided that at least one
Y je skupina -R5Si(OR6)3_.a(R7)a a alespoň jeden další Y je skupina -C(=O)R4-, a v případě, že x = 1, y = 0 a z = 0, potom c = 1.Y is -R 5 Si (OR 6 ) 3 -a (R 7 ) and and at least one other Y is -C (= O) R 4 -, and when x = 1, y = 0 and z = 0 , then c = 1.
Z těchto silanů jsou výhodné látky, která jsou syntetizovány takovým způsobem, aby obsahovaly 2 atomy křemíku v podstatném podílu silanových molekul, protože jak je popsáno ve výše citovaném patentu Spojených států amerických č. 4 668 716, takovéto silany mají lepší vlastnosti. Zvlášť výhodné jsou linolenylamidsilany s bis-silanovou strukturou, přičemž zejména výhodné jsou látky [(MeO)3SiCH2CH2CH2]2[NHCH2CH2NH]a [CH3(CH2CH=CH)3(CH2)7O] [NCH2CH2NH] [CH2NH] [CH2CH2CH2Si(OMe)3]2 ve kterých Me znamená methylovou skupinu, to znamená směs izomerů. Výhodná komerčně dostupnou difunkční silanovou kompozicí je kompozice, která je na trhu k dispozici pod obchodním názvem Y-9708 od firmy Union Carbide Corporation.Among these silanes, substances which are synthesized in such a way as to contain 2 silicon atoms in a substantial proportion of the silane molecules are preferred because, as described in the aforementioned U.S. Patent 4,668,716, such silanes have superior properties. Linolenylamidsilanes with a bis-silane structure are particularly preferred, with [(MeO) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 ] 2 [NHCH 2 CH 2 NH] and [CH 3 (CH 2 CH = CH) 3 (CH 2 ) being particularly preferred 17 O] [NCH 2 CH 2 NH] [CH 2 NH] [CH 2 CH 2 CH 2 Si (OMe) 3 ] 2 wherein Me represents a methyl group, i.e. a mixture of isomers. A preferred commercially available difunctional silane composition is that available under the tradename Y-9708 from Union Carbide Corporation.
V případě, že silanová kompozice obsahuje první sílán, který má aminovou funkční skupinu, a druhý silan, který má ethylenicky nenasycenou funkční skupinu, jsou výhodné aminosilany („A“ a „Y“ symboly uvedené za následujícími chemickými názvy sloučenin jsou obchodní názvy, pod kterými jsou tyto produkty prodávány firmou Union Carbide Corporation);When the silane composition comprises a first silane having an amine functional group and a second silane having an ethylenically unsaturated functional group, the aminosilanes ("A" and "Y" symbols following the chemical names of the compounds below are the trade names, by which these products are sold by Union Carbide Corporation);
gama-aminopropyltriethoxysilan (A-l 100), gama-aminopropyltrimethoxysilan (A-l 110), bis(trimethoxysilylpropyl)amin (Y-9492), l,2-bis(trimethoxysilylpropyl)ethandiamin, a jejich izomery a trimethoxysilylpropyl-substituovaný diethylentriamin (A-l 130), přičemž gama-aminopropyltriethoxysilan a gama-aminopropyltrimethoxysilan jsou zvlášť výhodné.gamma-aminopropyltriethoxysilane (Al 100), gamma-aminopropyltrimethoxysilane (Al 110), bis (trimethoxysilylpropyl) amine (Y-9492), 1,2-bis (trimethoxysilylpropyl) ethanediamine, and their isomers and trimethoxysilylpropyl-substituted 130-diethylentriamine, gamma-aminopropyltriethoxysilane and gamma-aminopropyltrimethoxysilane are particularly preferred.
Výhodné ethylenicky nenasycené silany jsou vinylsilany, například vinyltrimethoxysilan (A-l 71), vinyltriethoxysilan (A-l 51), vinyltris(2-methoxyethoxy)silan (A-l 72) a gama-methakryloxypropyltrimethoxysilan (A-l 74).Preferred ethylenically unsaturated silanes are vinyl silanes, for example, vinyltrimethoxysilane (A-1771), vinyltriethoxysilane (A-1731), vinyltris (2-methoxyethoxy) silane (A-1722) and gamma-methacryloxypropyltrimethoxysilane (A-1774).
Ačkoli kovalentní vláknovazebný prostředek nemusí nutně obsahovat povrchově aktivní látku, je podle předmětného vynálezu výhodné, jestliže tento vláknovazebný prostředek obsahuje maximálně asi 2,5 % hmotnostního, vztaženo na hmotnost skleněného vlákna, povrchově aktivní látky, obsahující (i) siloxan obsahující alespoň jednu alkylovou skupinu vázanou ke křemíku, která má alespoň 12 atomů uhlíku;Although the covalent fiber binder does not necessarily contain a surfactant, it is preferred that the fiber binder contains a maximum of about 2.5% by weight based on the weight of the glass fiber of a surfactant comprising (i) a siloxane containing at least one alkyl group bonded to a silicon having at least 12 carbon atoms;
neboor
-9CZ 286935 B6 (ii) polyoxyalkylenovou sloučeninu, která má alespoň jeden polyoxyalkylenový blok vázaný jedním svým koncem k siloxanovému bloku, kalkylové skupině obsahující alespoň 12 atomů uhlíku nebo alkenylové skupině, a vázaná svým druhým koncem k alkoxyskupině, siloxanovému bloku nebo hydroxyskupině.(Ii) a polyoxyalkylene compound having at least one polyoxyalkylene block bonded at one end thereof to a siloxane block, a alkyl group containing at least 12 carbon atoms or an alkenyl group, and bonded at its other end to an alkoxy group, a siloxane block or a hydroxy group.
Vláknovazebný prostředek může také výhodně obsahovat maximálně asi 15 % hmotnostních, vztaženo na hmotnost skleněného vlákna, inertního anorganického nosiče, přičemž mezi výhodné anorganické nosiče je možno zařadit porézní oxid křemičitý (silika), křemičitany, oxid hlinitý (alumina), hlinitokřemičitany a polymemí materiály.The fibrous binder may also preferably contain a maximum of about 15% by weight, based on the weight of the glass fiber, of an inert inorganic carrier, with preferred inorganic carriers including porous silica, silicates, alumina, aluminosilicates and polymeric materials.
Množství silanu, které by mělo být naneseno na skleněná vlákna při tomto postupu je podobné množství, které se používá v postupech podle dosavadního stavu techniky, popsaných výše, přičemž optimální množství pro každou jednotlivou silanovou směs a skleněná vlákna může být snadno určeno rutinními empirickými zkouškami. Obecně se doporučuje použití množství silanu, které se rovná 0,01 až 1 % hmotnostnímu, vztaženo na množství skleněných vláken. V případě, že silanová směs obsahuje první silan, který má aminovou funkční skupinu a druhý silan, který má ethylenicky nenasycenou funkční skupinu, potom molámí poměr prvního silanu k druhému silanu může kolísat v širokém rozmezí, ale obvykle se pohybuje v rozmezí 1 : 9 až 9 : 1. Optimální poměr pro jakoukoli konkrétní směs může být snadno určen rutinními empirickými metodami. I když v docela malém podílu aminosilan může působit jako katalyzátor, obecně se doporučuje, aby silanová směs obsahovala malý podíl aminosilanu a velký podíl nenasyceného silanu.The amount of silane that should be applied to the glass fibers in this process is similar to that used in the prior art processes described above, and the optimum amount for each individual silane mixture and glass fibers can be readily determined by routine empirical testing. It is generally recommended to use an amount of silane of 0.01 to 1% by weight based on the amount of glass fibers. When the silane mixture comprises a first silane having an amine function and a second silane having an ethylenically unsaturated functional group, the molar ratio of the first silane to the second silane may vary over a wide range, but is usually in the range of 1: 9 to 9: 1. The optimal ratio for any particular mixture can be readily determined by routine empirical methods. Although in quite a small proportion the aminosilane can act as a catalyst, it is generally recommended that the silane mixture contain a small proportion of aminosilane and a large proportion of unsaturated silane.
Stejně jako je to běžné podle dosavadního stavu techniky i v případě předmětného vynálezu může mít silanová směs formu lubrikační lázně obsahující složky jiné než silany. Výhodně taková lubrikační lázeň může obsahovat od 0,1 do 2 % hmotnostních silanu. Obvykle takováto lubrikační lázeň také obsahuje filmotvomou látku, například alespoň jednu látku ze skupiny zahrnující polyvinylacetát, akrylát, polyolefin, polyester, fenoxypryskyřici, fenolformaldehydovou pryskyřici močovinovou pryskyřici, polyuretanovou pryskyřici a epoxidovou pryskyřici. Výhodné filmotvomé materiály pro použití v tomto postupu podle vynálezu jsou epoxidové pryskyřice, protože epoxidové pryskyřice reagují s aminosilany a tato adiční reakce může přinést další výhody ve zvýšení rázové houževnatosti kompozitního materiálu. Výhodně tvoří filmotvomý materiál 1 až 20 % hmotnosti lubrikační lázně.As is conventional in the present invention, the silane composition may be in the form of a lubricant bath containing components other than silanes. Preferably, such a lubricating bath may contain from 0.1 to 2% by weight of silane. Typically, such a lubricating bath also comprises a film-forming agent, for example at least one of polyvinyl acetate, acrylate, polyolefin, polyester, phenoxy resin, phenol-formaldehyde resin, urea resin, polyurethane resin, and epoxy resin. Preferred film forming materials for use in this process of the invention are epoxy resins because the epoxy resins react with aminosilanes, and this addition reaction can bring additional advantages in increasing the impact strength of the composite material. Preferably, the film-forming material constitutes 1 to 20% by weight of the lubricating bath.
Nanášení silanové směsi na skleněná vlákna se může provádět jakoukoli běžně používanou metodou známou odborníkům pracujícím vdaném oboru. Skleněné vlákno, které se má upravovat, může být tedy ve formě spojitých pramenů skleněných vláken, spojitých skleněných vláken, plamenců, rohoží, tkanin nebo sekaných pramenů. Silanová směs může být nanášena na skleněná vlákna přímo po vytvoření vláken pomocí válcového aplikátoru. Alternativně silanová směs může být nanášena stříkáním nebo ponořováním skleněných vláken do silanové směsi buď v okamžiku tvorby skleněného vlákna, nebo po vysušení skleněného vlákna.The deposition of the silane mixture on the glass fibers can be carried out by any conventional method known to those skilled in the art. Thus, the glass fiber to be treated may be in the form of continuous strands of glass fibers, continuous glass fibers, flame retardants, mats, fabrics or chopped strands. The silane mixture can be applied to the glass fibers directly after forming the fibers by means of a roller applicator. Alternatively, the silane mixture may be applied by spraying or dipping the glass fibers into the silane mixture either at the time of the glass fiber formation or after drying the glass fiber.
Jak bylo již zmíněno, silanová kompozice může být začleněna do lubrikační lázně obsahující další složky, jako jsou například filmotvomé materiály. V jiném případě může být silanová směs a běžně používaná lubrikační lázeň nanášena odděleně na skleněná vlákna, jako například pomocí dvojválcového aplikátoru nebo dvěma oddělenými aplikátorovými systémy pro nastřikování, ponořování nebo následnou úpravou skleněných vláken po vysoušení. Ovšem v této souvislosti je třeba poznamenat, že vlastnosti některých kombinací silanů a uvedených dalších složek lubrikační lázně se mohou měnit v závislosti na tom, zda jsou nanášeny společně z jedné lubrikační lázně nebo odděleně. Některé lubrikační lázně nejsou pouze směsmi, takže mezi silanem a dalšími složkami lázně, zejména se to týká filmotvomých materiálů, může docházet k podstatným interakcím. Konkrétně je možno uvést, že zejména aminosilany se přidávají k výhodným epoxidovým pryskyřicím, používaným v lubrikační lázni. Totéž platí při isokyanáAs already mentioned, the silane composition may be incorporated into a lubricating bath containing other ingredients such as film-forming materials. Alternatively, the silane mixture and the commonly used lubricating bath may be applied separately to the glass fibers, such as by means of a twin-cylinder applicator or two separate applicator systems for spraying, dipping or subsequent treatment of the glass fibers after drying. However, it should be noted in this context that the properties of some combinations of silanes and said other components of the lubricating bath may vary depending on whether they are applied together from one lubricating bath or separately. Some lubricating baths are not merely mixtures, so substantial interactions can occur between silane and other bath components, especially in film-forming materials. In particular, aminosilanes are added to the preferred epoxy resins used in the lubricating bath. The same is true for isocyanates
-10CZ 286935 B6 tové předpolymery a formaldehydové pryskyřice. Jestliže se kterýkoli z těchto filmotvomých materiálů použije s aminosilany v lubrikační lázni, pak míra přídavku silanů a filmotvomých materiálů může ovlivnit vlastnosti konečných kompozitních materiálů. V následujících příkladech provedení bude ukázáno, že vliv filmotvomého materiálu je důležitý a mění se jeho koncentrací, přičemž se ukazuje, že existuje konkrétní optimální koncentrace pro každý určitý filmotvomý materiál, což závisí na typu materiálu.-106 286935 B6 Formal prepolymers and formaldehyde resins. If any of these film-forming materials is used with aminosilanes in a lubricating bath, then the rate of addition of silanes and film-forming materials may affect the properties of the final composite materials. In the following examples, it will be shown that the effect of the film-forming material is important and varies in concentration, showing that there is a specific optimum concentration for each particular film-forming material, depending on the type of material.
Ať již je silanová směs ve formě lubrikační lázně nebo nikoliv, může tato směs obsahovat vodu nebo organická rozpouštědla. V případech, kdy má být ve vodné směsi obsažen silan, měl by být přidáván do vody a nikoliv opačně. Navíc, v případě, kdy má být silan vpraven do vodné lubrikační lázně obsahující jiné složky, je žádoucí, aby byl tento silan odděleně hydrolyzován a pak přidán ke zbývajícím složkám lubrikační lázně.Whether or not the silane composition is in the form of a lubricating bath, the composition may comprise water or organic solvents. Where silane is to be included in the aqueous mixture, it should be added to the water and not vice versa. In addition, when the silane is to be incorporated into an aqueous lubricating bath containing other components, it is desirable that the silane be separately hydrolyzed and then added to the remaining components of the lubricating bath.
Ačkoli v postupu podle předmětného vynálezu mohou být použity různé polyolefiny, jako je polyethylen a kopolymery ethylenu a propylenu, výhodnou polyolefinovou piyskyřicí je polypropylen.Although various polyolefins such as polyethylene and ethylene-propylene copolymers may be used in the process of the present invention, the preferred polyolefin resin is polypropylene.
Detaily týkající se kovalentních vláknovazebných prostředků použitých v tomto vynálezu jsou plně obsaženy ve výše uvedeném patentu Spojených států amerických č. 4 481 322 (autor Godlewski), jehož celý obsah zde slouží jako odkazový materiál a z tohoto důvodu zde tyto kompozice nebudou detailněji nijak popisovány. V kovalentních vláknovazebných prostředcích je obsažena polymerizovatelná nenasycená organická sloučenina, která má alespoň dvě polymerizovatelné nenasycené skupiny, přičemž touto sloučeninou je jedna nebo více sloučenin ze skupiny zahrnující tri-, tetra- nebo penta-akryláty poly(vinylalkoholu), pentaerythritolu, methylolpropanu, dipentaerythritolu, nebo tri-, tetra- nebo pentamethakryláty, pentaerythritolu, methylolpropanu nebo dipentaerythritolu.The details of the covalent fiber bonding compositions used in this invention are fully contained in the aforementioned U.S. Patent No. 4,481,322 (Godlewski), the entire contents of which are herein incorporated by reference and, therefore, these compositions will not be described in detail herein. The covalent fiber binder composition comprises a polymerizable unsaturated organic compound having at least two polymerizable unsaturated groups, the compound being one or more of the poly (vinyl alcohol) tri-, tetra- or pentaacrylates, pentaerythritol, methylolpropane, dipentaerythritol, or tri-, tetra- or pentamethacrylates, pentaerythritol, methylolpropane or dipentaerythritol.
Vinylpolymerizovalteným nenasyceným hydrolyzovatelným silanem je výhodně alespoň jeden silan ze skupiny zahrnující gama-methakrylopropyltrimethoxysilan, vinyltriethoxysilan, vinyltri(2-methoxyethoxy)silan, vinyltrimethoxysilan, vinyltrichlorsilan, gama-akryloxypropyltriethoxysilan, vinyltriacetoxysilan, ethinyltriethoxysilan a 2-propinyltrichlorsilan.The vinylpolymerized unsaturated hydrolyzable silane is preferably at least one silane selected from the group consisting of gamma-methacrylopropyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltri (2-methoxyethoxy) silane, vinyltrimethoxysilane, vinyltrichlorosilane, gamma-acryloxypropyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane.
Generátorem volných radikálů je výhodně alespoň jedna látka vybraná ze skupiny zahrnující dikumylperoxid, laurylperoxid, azobisisobutyronitril, benzoylperoxid, terciární butylperbenzoát, di(terciámí butyl)peroxid, kumenhydroperoxid, 2,5-dimethyl-2,5-di(terc.butylperoxy)hexan, terciární butylhydroperoxid a isopropylperkarbonát. Alternativně volné radikály mohou být vytvořeny působením tepla nebo střihu na zpracovatelském zařízení pro plastické hmoty (například v extrudérech používaných pro míchání polyolefinu a skleněného vlákna), čímž se sníží nebo eliminuje potřeba přídavku chemického generátoru volných radikálů.The free radical generator is preferably at least one selected from the group consisting of dicumyl peroxide, lauryl peroxide, azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, tertiary butyl perbenzoate, di (tertiary butyl) peroxide, cumene hydroperoxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butyl peroxy) hexane, tertiary butyl hydroperoxide and isopropyl percarbonate. Alternatively, free radicals may be generated by heat or shear treatment on a plastic processing device (e.g., in extruders used to mix polyolefin and glass fiber), thereby reducing or eliminating the need for the addition of a chemical free radical generator.
Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Postup a kompozitní materiál podle předmětného vynálezu budou v dalším blíže vysvětleny s pomocí konkrétních příkladů, které jsou ovšem pouze ilustrativní a nijak neomezují rozsah tohoto vynálezu, přičemž tyto příklady slouží pouze k ilustrování vhodných použitelných reakčních látek a podmínek postupu. Všechny uvedené díly a podíly jsou hmotnostní, dokud není výslovně uvedeno jinak. Zkratky a zápisy použité v těchto příkladech provedení jsou následující:The process and the composite material of the present invention will be explained in more detail below with reference to specific examples, which are illustrative only and are not intended to limit the scope of the invention in any way. All parts and proportions are by weight unless otherwise indicated. The abbreviations and notations used in these examples are as follows:
LOI - ztráta žíhání při teplotě 540 °C po 2 hodináchLOI - loss of annealing at 540 ° C after 2 hours
LOI vně + LOI uvnitřLOI outside + LOI inside
Migrační index =------------------2 x střední LOIMigration index = ------------------ 2 x medium LOI
-11CZ 286935 B6 kde symboly „vně“ i „uvnitř“ znamenají vnitřní a vnější povrchy formovacího koláče jak je popsáno v příkladu 1, část B.Wherein the symbols "outside" and "inside" mean the inner and outer surfaces of the mold cake as described in Example 1, part B.
Tahové vlastnosti - byly zjišťovány podle ISO R 527-67 za použití vzorků Type I při teplotě 23 °C a tažné rychlosti 50 milimetrů za minutu.Tensile properties - were determined according to ISO R 527-67 using Type I specimens at 23 ° C and a pulling speed of 50 millimeters per minute.
Charpyho zkouška vrubové houževnatosti - zjišťovaná podle ISO 179 - 82 při použití nevrubovaných vzorků.Charpy notch impact test - Determined according to ISO 179-82 using non-notched specimens.
Teplota tepelné deformace (HDT) - zjišťována podle ISO 75-74 za použití vzorků o rozměru 110 x 10x4 milimetrů při výchylce 0,32 milimetru za tlaku 1820 MPa po předpřípravě po dobu 3 minut při teplotě 150 °C, přičemž předpříprava je nutná pro zajištění reprodukovatelných výsledků.Thermal deflection temperature (HDT) - determined according to ISO 75-74 using samples of 110 x 10x4 millimeters at a deflection of 0.32 millimeters at 1820 MPa after pre-treatment for 3 minutes at 150 ° C, with pre-treatment necessary to ensure reproducible results.
V následujících příkladech byly použity dvě odlišné zkoušky pro ztrátu žíháním. První, která je indikována jako „ztráta žíháním u skleněných vláken“ je určena žíháním skleněných vláken samotných a jednoduše určuje lubrikaci skleněného vlákna. Druhá označená jako „kompozitní ztráta žíháním“ (kompozitní LOI) je určena žíháním konečného kompozitního materiálu, přičemž tato hlavní ztráta hmotnosti je ovšem vyvolána vyhořením polyolefinového základu kompozitního materiálu. Tímto způsobem se tedy pomocí kompozitní LOI stanovuje podíl polyolefinu a skleněného vlákna v kompozitním materiálu.In the following examples, two different annealing loss tests were used. The first, which is indicated as the "loss on ignition of glass fibers" is determined by the annealing of the glass fibers themselves and simply determines the lubrication of the glass fiber. The second, referred to as the "composite annealing loss" (composite LOI), is determined by the annealing of the final composite material, but this major weight loss is due to the burn-out of the polyolefin base of the composite material. In this way, the composite LOI is used to determine the proportion of polyolefin and glass fiber in the composite material.
Příklad 1Example 1
Tento příklad ilustruje postup podle vynálezu, ve kterém silanová směs obsahuje jeden silan, který má jak aminové tak vinylové funkční skupiny.This example illustrates a process of the invention in which the silane mixture comprises one silane having both amine and vinyl functional groups.
A. Příprava lubrikační lázněA. Preparation of the lubricating bath
Podle tohoto postupu bylo 50 gramů linolenylamidosilanu přidáno za míchání do 2500 gramů destilované vody a výsledná směs ponechána hydrolyzovat po dobu 30 minut při pH 6. Po přídavku silanu bylo pH nastaveno na tuto hodnotu pomocí zředěné kyseliny octové.50 grams of linolenylamidosilane was added with stirring to 2500 grams of distilled water and the resulting mixture was allowed to hydrolyze for 30 minutes at pH 6. After addition of the silane, the pH was adjusted to this value with dilute acetic acid.
Odděleně bylo přidáno pomalým postupem 150 gramů samodispergovatelné epoxidové pryskyřice (Epikote 255, prodávané firmou Shell Oil Company) zředěné 7 gramy acetonu, za intenzivního míchání do dalších 2500 gramů destilované vody předehřáté na teplotu 40 °C. Získaná Výsledná disperze byla ponechána vychladnout a potom byla smíchána s roztokem silanu. Nakonec bylo pH nastaveno na 5,0 zředěnou kyselinou octovou, čímž se vytvořila konečná lubrikační lázeň.Separately, 150 grams of self-dispersible epoxy resin (Epikote 255, sold by Shell Oil Company) diluted with 7 grams of acetone was added slowly, with vigorous stirring, to a further 2500 grams of distilled water preheated to 40 ° C. The resulting dispersion was allowed to cool and then mixed with the silane solution. Finally, the pH was adjusted to 5.0 with dilute acetic acid to form a final lubrication bath.
B. Příprava lubrikovaného skleněného vláknaB. Preparation of Lubricated Glass Fiber
Skleněné vlákno bylo vyrobeno z E-skla (což je běžně používaný symbol pro sklo vhodné pro elektrotechnické účely pro svoji nízkou elektrickou vodivost a vhodné použití jako dielektrikum), které mělo následující složení (v % hmotnostních):The glass fiber was made of E-glass (which is a commonly used symbol for glass suitable for electrical purposes due to its low electrical conductivity and suitable use as a dielectric), having the following composition (in% by weight):
SiO2 SiO 2
Na2 K2ONa 2 K 2 O
A12O3 A1 2 O 3
Fe2O3 Fe 2 O 3
MgOMgO
54,454.4
0,50.5
0,20.2
14,114.1
0,20.2
0,40.4
-12CZ 286935 B6-12GB 286935 B6
CaO22,4CaO22.4
B2O38,0B 2 O 3 8.0
F20,4.F 2 0.4.
Z tohoto skla byla vytažena skleněná vlákna, která měla jmenovitý titr 68 Tex (což odpovídá průměru vláken 13 mikrometrů), za použití kuličkové pícky s 204 otvory, přičemž teploty desky dne byla 1200 °C, rychlost tažení 1200 metrů za minutu a doba tažení 4 minuty, čímž se získal výtěžek skla 80 gramů za minutu a formovací koláč o hmotnosti 330 gramů. Lubrikační lázeň, připravená podle odstavce A, byla nanesena pomocí válcového aplikátoru, pracujícího 8 metrů za minutu, na vlákna bezprostředně po jejich vytvoření. Tímto způsobem bylo připraveno 40 koláčů, které byly sušeny v sušárně při teplotě 140 °C po dobu 10 hodin a pak při teplotě 120 °C po dobu 2 hodin.Glass fibers having a nominal titre of 68 Tex (corresponding to a fiber diameter of 13 microns) were drawn from this glass using a 204-hole ball oven at a plate temperature of 1200 ° C, a drawing speed of 1200 meters per minute and a drawing time of 4. minutes to give a glass yield of 80 grams per minute and a molding cake of 330 grams. The lubrication bath prepared according to paragraph A was applied to the fibers immediately after formation by means of a cylindrical applicator operating at 8 meters per minute. In this way 40 cakes were prepared, which were dried in an oven at 140 ° C for 10 hours and then at 120 ° C for 2 hours.
Sušárna pak byla ochlazena na teplotu 40 °C, přičemž formovací koláče byly vyjmuty. Ze 36 koláčů byly připraveny pramence o jmenovitém titru asi 2400 Tex pomocí navíjecí rychlosti 30 metrů za minutu. Navíjecí rychlost byla omezena lepením vlákna, tvorbou smyček a usazeninami na brzdných deskách, i když pramence měly správný tvar s lehkým nažloutnutím na svých površích. Vlastnosti vlákna byly následující:The oven was then cooled to 40 ° C and the molding cakes were removed. Of the 36 cakes, strands of a nominal titer of about 2400 Tex were prepared at a winding speed of 30 meters per minute. The winding speed was limited by the bonding of the fibers, the formation of loops and deposits on the brake pads, although the strands had the correct shape with a slight yellowing on their surfaces. The fiber properties were as follows:
LOI skleněných vláken 0,46 % migrační index 1,9 titr vlákna 62,0 Tex pevnost v tahu 53 cN/tex (za použití 500 mm vzorků při rychlosti tažení 200 milimetrů za minutu).LOI glass fibers 0.46% migration index 1.9 fiber titer 62.0 Tex tensile strength 53 cN / tex (using 500 mm samples at a drawing speed of 200 millimeters per minute).
C. Míchání a vstřikovací tvarování kompozituC. Mixing and injection molding of the composite
Pramence připravené v odstavci B byly pak míchány s polypropylenovým homopolymerem (Moplen C 30 G, který má index toku taveniny MFI, při teplotě 230 °C a zatížení 2,16 kilogramu, 6 dg/minutu), v extrudéru Comec Plast EB-386, o délce 38 milimetrů s dvojchodými šneky o poměru délky k průměru 25:1. Tento extrudér byl provozován při 100 otáčkách za minutu při teplotě taveniny 225 °C a tlaku taveniny 4,9 MPa (49 barů). Teplotní profil v extrudéru byl následující:The strands prepared in paragraph B were then blended with a polypropylene homopolymer (Moplen C 30 G having an MFI melt index at 230 ° C and a load of 2.16 kilograms, 6 dg / min) in a Comec Plast EB-386 extruder, with a length of 38 millimeters with twin-screw worms with a length to diameter ratio of 25: 1. This extruder was operated at 100 rpm at a melt temperature of 225 ° C and a melt pressure of 49 bar. The temperature profile in the extruder was as follows:
teplota (°C)temperature (° C)
Kovalentní vláknovazebný prostředek použitý v tomto postupu obsahoval směs 4 dílů směsi v podstatě stejných množství trimethylolpropantriakrylátu a gama-methakryloxypropyltrimethoxysilanu v poměru 1:1 s jedním hmotnostním dílem 8%-ního roztoku dikumylperoxidu ve vinyltriethoxysilanu. Pro snadnou manipulaci byla tato kapalná směs smíchána se stejným hmotnostním množstvím inertního nosiče (prodávaného firmou Degussa pod obchodním názvem Sipemat 22), čímž byl získán 50% suchý práškovitý koncentrát.The covalent fiber binder used in this process contained a mixture of 4 parts of a mixture of substantially equal amounts of trimethylolpropanetriacrylate and gamma-methacryloxypropyltrimethoxysilane in a 1: 1 ratio with one part by weight of an 8% solution of dicumylperoxide in vinyltriethoxysilane. For ease of handling, this liquid mixture was mixed with an equal amount of inert carrier (sold by Degussa under the trade name Sipemat 22) to give a 50% dry powder concentrate.
Podíly použité v extrudéru byly 67,6 % polypropylenu, 30 % skleněných vláknitých pramenců a 2,4 % suchého práškovitého koncentrátu obsahujícího kovalentní vláknovazebný prostředek.The proportions used in the extruder were 67.6% polypropylene, 30% glass fiber strands and 2.4% dry powder concentrate containing a covalent fiber binder.
-13CZ 286935 B6-13GB 286935 B6
Polypropylen byl smíchán s kovalentním vláknovazebným prostředkem ve formě koncentrátu a výsledná směs byla dávkována jako pelety odměmým dávkovačem a odměřována do směšovací linky. Kovalentní vláknovazebný prostředek může být smíchán s jinými složkami kompozitního materiálu jinými metodami. Například tento kovalentní vláknovazebný prostředek může být přidán ke skleněným vláknům, ať jsou skleněná vlákna zaváděna odděleně do extrudéru nebo přidávána v sekané formě do stejné násypky jako polyolefin. Lubrikovaná skleněná vlákna byla zaváděna na konci taviči zóny jako pramence 4 x 2400 tex. Extrudát byl ochlazen ve vodní lázni a nasekán na pelety.Polypropylene was mixed with a covalent fiber binder in the form of a concentrate, and the resulting mixture was dosed as pellets with a metered dispenser and metered into a mixing line. The covalent fiber binder may be mixed with other components of the composite material by other methods. For example, the covalent fibrous binder may be added to the glass fibers whether the glass fibers are fed separately to the extruder or added in chopped form to the same hopper as the polyolefin. The lubricated glass fibers were fed at the end of the melting zone as a 4 x 2400 tex strand. The extrudate was cooled in a water bath and chopped into pellets.
Pelety kompozitu, který byl takto získán, byly tvarovány vstřikováním v 75 tunovém lisu Arburg Allrounder za použití šneku Arbid a válce o průměru 30 milimetrů a polymeru délky/průměr 20, při rychlosti šneku 30 otáček za minutu, doby cyklu 55 sekund a následujícího teplotního profilu.The composite pellets thus obtained were injection molded in a 75 ton Arburg Allrounder press using an Arbid screw and a 30 millimeter diameter cylinder and a 20 length / diameter polymer at a screw speed of 30 rpm, a cycle time of 55 seconds and a subsequent temperature profile. .
Porovnávací příklad AComparative example
Tento příklad ukazuje, že použití silanu obsahujícího jednom aminofunkční skupiny a nikoliv nenasycené funkční skupiny, nevykazuje vlastnosti kompozitu tak dobré, jako byly získány ve výše uvedeném příkladu 1.This example shows that the use of a silane containing one amino-functional group and not an unsaturated functional group does not exhibit the properties of the composite as good as those obtained in Example 1 above.
Podle tohoto příkladu byl zopakován postup podle příkladu 1 s tím rozdílem, že lubrikační lázeň měla následující složení:The procedure of Example 1 was repeated except that the lubricating bath had the following composition:
gama-aminopropyltriethoxysilangamma-aminopropyltriethoxysilane
Epikote 255 vodaEpikote 255 water
0,6 %0.6%
3,0 %3.0%
96,4 %96.4%
Vyrobený tvarovaný kompozitní materiál měl následující vlastnosti:The molded composite material produced had the following properties:
LOI kompozitu pevnost v tahu na mezi kluzu tahové prodloužení pevnost v ohybu na mezi kluzuLOI composite tensile strength at yield strength tensile elongation at yield strength
69,0 %69.0%
MPaMPa
2,2 %2.2%
110 MPa110 MPa
-14CZ 286935 B6 modul ohybu 4470 MPa nevrubová Charpyho rázová houževnatost 25 J/m2 -14GB 286935 B6 bending modulus 4470 MPa non-notched Charpy impact strength 25 J / m 2
Teplota tepelné deformace HDT 161 °CHDT thermal deformation temperature 161 ° C
Index toku taveniny MFI (230 °C, 21,6 N)5,6 g/10 minutMFI (230 ° C, 21.6 N) 5.6 g / 10 min
Při porovnání těchto hodnot s hodnotami uvedenými v příkladu 1 je zřejmé, že ačkoli mnoho vlastností těchto dvou směsí bylo podobných, kontrolní směs, ve které silan neobsahoval nenasycené funkční skupiny, měla Charpyho rázová houževnatost odpovídající asi 70% 5 houževnatosti dosažené v příkladu 1.When comparing these values to those in Example 1, it is apparent that although many of the properties of the two mixtures were similar, a control mixture in which the silane did not contain unsaturated functional groups had a Charpy impact strength equivalent to about 70% of the toughness achieved in Example 1.
Příklad 2Example 2
Tento příklad ilustruje postup podle předmětného vynálezu, přičemž podle tohoto postupu silanová směs obsahovala jeden silan, který má jak aminové skupiny, tak vinylové funkční skupiny, přičemž ale filmotvomý materiál použitý v lubrikační lázni byl rozdílný od materiálu použitého v příkladu 1.This example illustrates the process of the present invention, wherein the silane mixture contained one silane having both amine groups and vinyl functional groups, but the film forming material used in the lubricating bath was different from the material used in Example 1.
Podle tohoto příkladu byl opakován příklad 1 s tím rozdílem, že Epikote 225 byl nahrazen látkou Hordamer PE-03, což je oxidovaná polyethylenová emulze od firmy Hoechst Corporation.Example 1 was repeated except that Epikote 225 was replaced by Hordamer PE-03, an oxidized polyethylene emulsion from Hoechst Corporation.
Složení lubrikační lázně bylo následující (% hmotnostní):The composition of the lubricating bath was as follows (% by weight):
Silan 1,0%Silane 1,0%
Filmotvomý materiál, Hordamer PE-03 3,0 %Film-forming material, Hordamer PE-03 3.0%
Voda 96,0 %Water 96.0%
Použití oxidované polyethylenové emulze jako filmotvomého materiálu mělo tu výhodu, že nebyly zjištěny žádné zpracovatelské problémy při výrobě pramenců, takže pramence mohly být vinuty rychlosti 300 metrů/minutu, přičemž měly dobrou kvalitu.The use of an oxidized polyethylene emulsion as a film-forming material had the advantage that no processing problems were found in the production of strands, so that the strands could be wound at a speed of 300 meters / minute and were of good quality.
Vlastnosti výsledného kompozitu byly následující:The properties of the resulting composite were as follows:
Porovnávací příklad BComparative example
Tento příklad demonstruje tu skutečnost, že použití silanu obsahujícího pouze aminové funkční skupiny a nikoliv nenasycené funkční skupiny nevykazuje vlastnosti kompozitu tak dobré, jako jsou vlastnosti získané ve výši uvedeném příkladu 2.This example demonstrates that the use of a silane containing only amine functionalities and not unsaturated functionalities does not exhibit composite properties as good as those obtained in Example 2 above.
Podle tohoto provedení byl opakován postup podle příkladu 2 s tím rozdílem, že silan byl nahrazen silanem použitým v porovnávacím příkladu A, přičemž lubrikační lázeň měla následující složení (% hmotnostní):The procedure of Example 2 was repeated except that the silane was replaced with the silane used in Comparative Example A, the lubricating bath having the following composition (% by weight):
-15CZ 286935 B6-15GB 286935 B6
Tvarovaný kompozitní materiál, který byl vyroben, měl následující vlastnosti:The shaped composite material that was produced had the following characteristics:
Při porovnání těchto hodnot s hodnotami získanými v příkladu 2 je zřejmé, že ačkoli mnoho vlastností těchto dvou směsí bylo podobných, kontrolní smě, ve které silan neobsahoval nenasycené funkční skupiny, byla Charpyho rázovou houževnatost pouze 80 % rázové houževnatosti dosažené v příkladu 2.When comparing these values to those obtained in Example 2, it is apparent that although many of the properties of the two mixtures were similar, the control direction in which the silane did not contain unsaturated functionalities, Charpy impact strength was only 80% of the impact strength achieved in Example 2.
Porovnávací příklad CComparative Example
Tento příklad demonstruje tu skutečnost, že použití komerčních pramenců skleněného vlákna (které byly pravděpodobně upraveny, aby mohly být použity v kombinaci s polyolefiny modifi15 kovanými kyselinou) nevede k získání vlastností kompozitu tak dobré, jako vlastnosti získané v příkladu 1.This example demonstrates that the use of commercial fiberglass strands (which were probably modified to be used in combination with acid-modified polyolefins) does not result in composite properties as good as those obtained in Example 1.
Při provádění tohoto postupu byl opakován postup podle příkladu 1 s tím rozdílem, že pramence byly nahraženy materiálem Vetrotex P 365, což je komerčně dostupný pramenec (roving) ze 20 skleněných vláken. Vytvarovaný kompozitní materiál měl následující vlastnosti:The procedure of Example 1 was repeated except that the strands were replaced with Vetrotex P 365, a commercially available 20 glass fiber roving. The shaped composite material had the following properties:
LOI kompozitu 69 % pevnost v tahu na mezi kluzu 88 MPa tahové prodloužení 2,0 % pevnost v ohybu na mezi kluzu 100 MPa modul ohybu 4170 MPa nevrubová Charpyho rázová houževnatost 22 J/m2 LOI composite 69% yield strength 88 MPa tensile elongation 2.0% yield strength 100 MPa bending modulus 4170 MPa non-notched Charpy impact strength 22 J / m 2
HDT 160 °C160 ° C
Index toku taveniny MFI (230 °C, 21,6 N)4,4 g/10 minutMFI (230 ° C, 21.6 N) 4.4 g / 10 min
Při porovnání těchto hodnot s hodnotami získanými v příkladu 1 je zřejmé, že ačkoli mnoho vlastností těchto dvou směsí bylo podobných, v případě kontrolní směsi byla Charpyho rázová 25 houževnatost jen asi 60 % houževnatosti získaní v příkladu 1.When comparing these values to those obtained in Example 1, it is apparent that although many of the properties of the two mixtures were similar, in the case of the control mixture, the Charpy impact strength was only about 60% of that obtained in Example 1.
Příklady 3 a 4Examples 3 and 4
Porovnávací příklady D a CComparative Examples D and C
Tyto příklady ilustrují postupy vynálezu, ve kterých silanové směs obsahuje první silan, který má aminové funkční skupiny a druhý silan, který má vinylové funkční skupiny. Pro srovnání bylyThese examples illustrate processes of the invention in which the silane mixture comprises a first silane having amine functional groups and a second silane having vinyl functional groups. For comparison, they were
-16CZ 286935 B6 provedeny porovnávací příklady, ve kterých každý z těchto dvou silanů byl použit samotný v podobné lubrikační lázni.Comparative examples were performed in which each of the two silanes was used alone in a similar lubricating bath.
Postupy byly stejné jako v příkladu 1 stím rozdílem, že v jednotlivých příkladech byl použit následující silan (dané podíly uvádí procentický podíl každého silanu v lubrikační lázni).The procedures were the same as in Example 1 except that the following silane was used in each example (the proportions indicate the percentage of each silane in the lubricating bath).
příklad 3Example 3
Směs 0,35 % vinyl-tris(2-methoxyethoxy)silanu a 0,30 % gama-aminopropyltriethoxysilanu;A mixture of 0.35% vinyl-tris (2-methoxyethoxy) silane and 0.30% gamma-aminopropyltriethoxysilane;
příklad 4Example 4
Směs 0,30 % methakryloxypropyltrimethoxysilanu a 0,30 % gama-aminopropyltriethoxysilanu;A mixture of 0.30% methacryloxypropyltrimethoxysilane and 0.30% gamma-aminopropyltriethoxysilane;
porovnávací příklad DComparative Example D
0,7 % vinyl-tris(2-methoxyethoxy)silanu a porovnávací příklad E0.7% vinyl-tris (2-methoxyethoxy) silane and Comparative Example E
0,6 % methakryloxypropyltrimethoxysilanu.0.6% methacryloxypropyltrimethoxysilane.
Vlastnosti vyrobených kompozitů jsou uvedeny v následující tabulce. Pro přehlednost tato tabulka také opakuje výsledky ze srovnávacího příkladu A, ve kterém byl jako silan použit 0,6 % gama-aminopropyltriethoxysilanu.The properties of the composites produced are shown in the following table. For clarity, this table also repeats the results of Comparative Example A in which 0.6% gamma-aminopropyltriethoxysilane was used as the silane.
Příklad 3 Příklad 4 Porov. příkl. D Porov. příkl. E Porov. příkl. AExample 3 Example 4 Cf. ex. D Cf. ex. E Cf. ex. AND
v příkladech 3 a 4 vykazovaly podstatně vyšší Charpyho rázové houževnatosti než kterýkoli ze základních silanů použitých samostatně.in Examples 3 and 4, they exhibited substantially higher Charpy impact strength than any of the base silanes used alone.
Claims (32)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ19906484A CZ286935B6 (en) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | Composite material reinforced with glass fibers and process for producing thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ19906484A CZ286935B6 (en) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | Composite material reinforced with glass fibers and process for producing thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ648490A3 CZ648490A3 (en) | 2000-04-12 |
CZ286935B6 true CZ286935B6 (en) | 2000-08-16 |
Family
ID=5468482
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ19906484A CZ286935B6 (en) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | Composite material reinforced with glass fibers and process for producing thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ286935B6 (en) |
-
1990
- 1990-12-20 CZ CZ19906484A patent/CZ286935B6/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CZ648490A3 (en) | 2000-04-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100329170B1 (en) | Glass fiber sizing agents, sized glass fiber and polyolefin reinforced products | |
US8293322B2 (en) | Surfaces containing coupling activator compounds and reinforced resins produced therefrom | |
EP2384885B1 (en) | Polymerization initiators for fiber-reinforced polymer composites and materials made from the composites | |
US3674542A (en) | Glass fibers sized with a composition comprising a vinylic aromatic-diolefin copolymer and a hydrolyzable silane | |
EP0982311B1 (en) | Imidosilane compositions | |
US3619229A (en) | Reinforced polystyrene and its copolymers | |
EP2626335B1 (en) | Surfaces containing coupling activator compounds and reinforced composites produced therefrom | |
US5013771A (en) | Process for the production of glass fiber reinforced composite material | |
US4975509A (en) | Silane compositions for reinforcement of polyolefins | |
US3862882A (en) | Glass fiber reinforced elastomers | |
US3661628A (en) | Inorganic oxide substrate coated with water dispersible ethylene and acrylic-methacrylic copolymer salts with siloxane | |
US5300547A (en) | Reinforced polypropylene compounds with improved properties | |
US3630827A (en) | Laminated article comprising a polyolefin and a siliceous material coated with a silane and a chlorinated organic compound | |
US3505279A (en) | Polyolefin-organosilane graft polymers | |
US5272195A (en) | Glass-reinforced chemically coupled branched higher alpha-olefin compounds | |
EP0511235A1 (en) | Polymer composition. | |
CZ286935B6 (en) | Composite material reinforced with glass fibers and process for producing thereof | |
US3865682A (en) | Glass fiber reinforced elastomers | |
CA1115876A (en) | Storage stable polyolefin compatible size for fiber glass strands | |
US3705125A (en) | Material for bonding resins to glass fibers and composites made therefrom | |
JP2001072690A (en) | Imidosilane compound | |
RU2167838C1 (en) | Composition for treating mineral fibers | |
US5405895A (en) | Surface treating compositions and methods of preparation and use in treating long glass fibers | |
KR20040073697A (en) | Size composition for glass fiber and glass fiber coated with said size composition | |
JPS63154755A (en) | Glass fiber-reinforced polypropylene resin composition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
IF00 | In force as of 2000-06-30 in czech republic | ||
MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20031220 |