RU1790583C

RU1790583C - Полимерный пресс-материал

Info

Publication number: RU1790583C
Application number: SU904873378A
Authority: RU
Inventors: Розалия Леонтьевна Мокиенко; Наталья Григорьевна Черкасова
Original assignee: Днепропетровский химико-технологический институт
Priority date: 1990-08-20
Filing date: 1990-08-20
Publication date: 1993-01-23

Abstract

Сущность изобретени : полимерный пресс-материал содержит 30-40 мас.% термореактивного св зующего на основе эпок- сидианового олигомера, отверждаемого м-фенилендиамином и 60-70 мас,% хаотично расположенного в нем рубленого поли- м-фениленизофталамидного волокна в виде отрезков комплексной нити 10-30 мм, состо щей из 100-300 элементарных нитей с круткой 90-120 кручений/м. Дл повышени теплостойкости, водостойкости, прочности к ударным нагрузкам, при изгибе и сжатии содержит в св зующем избыток м- фенилендиамина в количестве 115-125 мас.% от стехиометрического. 8 табл.

Description

Изобретение относитс к полимерным пресс-материалам на основе многокомпонентного эпоксидного св зующего, хаотично армированного дискретным ароматическим полиамидным волокном, обладающим высокой прочностью, тепло- и водостойкостью, предназначенным дл изготовлени методом пр мого прессовани изделий конструкционного назначени , вт.ч. подшипникового, работающих в услови х повышенных температур в присутствии воды.

Известен пресс-материал на основе эпоксидного св зующего, содержащего эпоксидиановую смолу ЭД-20, отверждаемую м-фенилендиамином, в котором хаотично распределено рубленое на отрезки до 10 мм поли-м-фениленизофталамидное волокно линейной плотности 29,4 текс с разрывной прочностью 35-45 г/текс при степени наполнени 60 мас.%. Этот пресс-материал отличаетс более высокой теплостойкостью (136°С) и прочностью (предел прочности при сжати 160 МПа), чем полимерный материал того же состава, но с отвердителем в св зующем - полиэтиленполиамином. К недостаткам этого пресс-материала следует отнести низкую реализацию прочности и теплостойкости волокнистого наполнител , а также св зующего в композите.

VI

О

о ел

00 CJ

со

Наиболее близким по технической сущности и Достигаемому результату к изобретению вл етс полимерный пресс-йатёрйал (прототип), который включает 30-40 мас.% эпоксидного св зующего, представл ющего собой эпоксидиановую смолу марки ЭД- 20, отвержденную м-фенилендиамином (МФДА) в стехйометрическом соотношении и 60-70 хШҐически расположенного в HerJj рубленрТ6лп оли-м-фениленизофтала- миднбго цолокна (фенилон) в виде отрезков комплексной нити длиной 10-30 мм, состо щей из 100-300 элементарных нитей с круткой 90-120 кручений/м. В этом пресс- материале повышен армирующий эффект (прочность, теплостойкость) за счет оптимизации геометрических параметров армирующего элемента и толщины пленки св зующего.

Однако следует отметить низкую реализацию в композите (прототипе) теплостойкости и прочности волокна, а также водостойкости св зующего. Это ограничивает его широкое использование в нагруженных узлах машин и оборудовани , работающих в присутствии воды.

Цель изобретени - повышение удельной ударной в зкости, пределов прочности при изгибе и сжатии, водостойкости и теплостойкости в эпоксиоргановолокните.

Поставленна цель достигаетс тем, что в известном полимерном пресс-материале, включающем 30-40 мас.% эпоксидного св зующего на основе эпоксидианового олиго- мера и отвердител м-фенилендиамина и 60-70 мас.% хаотически расположенного рубленого поли-м-фениленизофталамидно- го волокна в виде отрезков комплексной нити длиной 10-30 мм, состо щей из 100- 300 элементарных нитей с круткой 90-120 кручений/м, согласно изобретению св зующее содержит м-фенилендиамина в количестве 115-125 мас.% от стехиометрического по отношению к олигомеру.

Методами МНПВО и обращенной газовой хроматографии показана селективна адсорбци на поверхности фенилона МФДА (с точки зрени термодинамики энергетически не выгодна ), что приводит к градиенту концентрации отвердител в св зующем .

Из вышеизложенного вытекает, что в полимерном пресс-материале на основе фенилона и эпоксидного олигомера, отвержда- емого м-фенилендиамином, соотношение олигомера и отвердител должно быть не- стехиометрическим. Установлено, что изменение содержани этих компонентов в композите за счет предварительной обработки волокна олигомером или МФДА до

его пропитки св зующим приводит к снижению разрывной прочности и удлинению микропластиков, а также значимых характеристик объекта изобретени . Введение же в

св зующее избытка МФДА в количестве 115-125 мас.% от стехиометрического дало положительный эффект.

Пресс-материал готов т следующим образом: поли-м-фениленизофталамидное волокно в виде комплексной нити, состо щей из 100-300 элементарных нитей с круткой 90-120 кручений/м, пропитывают 40%-ным раствором эпоксидного св зующего, включающего эпоксидный олигомер и отвердитель

м-фенилендиамин в нужных соотношени х до содержани св зующего 30-40 мас.%, высушивают до содержани растворимой части 85-93% и руб т на отрезки длиной 10-30 мм. Полученную композицию (препрег)

прессуют при 155± 5°С и удельном давлении 25-30 МПа, выдержке 2 мин/мм толщины . Определени отличительных характеристик органоволокнитов проводились по ГОСТам дл пластмасс. Уд. ударна

в зкость - ГОСТ 4647-80. Теплостойкость по Мартенсу- ГОСТ 11836-64(СТ СЭВ 1491-79). Разрушающее напр жение при сжатии - ГОСТ 4651-82 (СТ СЭВ 2896-81), при изгибе - ГОСТ 4648-71 (СТ СЭВ 892-78). Водопоглощение-ГОСТ 4650-80 (СТ СЭВ 1692-79). Дл по снени изобретени и доказательства необходимых критериев приведены примеры.

Пример 1. Готов т пресс-материалы,

включающие 60 мас.% комплексной нити поли-м-фениленизофталамида (ТУ 06-32- 417-82), состо щий из 100 элементарных нитей с круткой 90 кручений/м, рубленой на отрезки 10 мм, хаотически расположенные

в 40 мас.% эпоксидного св зующего, представл ющего собой эпоксидиановую смолу ЭД-20 (ГОСТ 10587-84), содержащую 20,5% эпоксигрупп, отвержденную м-фенилендиамином (ГОСТ 5826-78). Пресс-материаЛы отличаютс содержанием МФДА в св зующем, которое измен лось от 90 до 135 мас.% от стехиометрического количества по отношению к зпоксидному олигомеру.

В табл. 1 приведены составы, а в табл. 2

- свойства волокнитов, которые вл ютс отличительными характеристиками объекта изобретени .

Пример 2, Полимерные пресс-материалы как в примере 1, но содержащие в

составе св зующего эпоксидиановую смолу марки ЭД-22, в которой количество эпоксигрупп составл ло 23,5% (ГОСТ 10587-84). Составы пресс-материалов приведены в табл. 3, а сравнительные данные по свойствам пресс-материалов в соответствии с насто щим изобретением и по прототипу приведены в табл. 4.

Пример 3. Готов т пресс-материалы, включающие 65 мас.% комплексной нити поли-м-фениленизофталамида, состо щей из 200 элементарных нитей с круткой 105 кручений/м, рубленой на отрезки 20 мм, хаотично расположенные в 35 мас.% эпок- сидного св зующего, представл ющего собой эпоксидиановую смолу марки ЭД-20, содержащую 20,5% эпоксигрупп, отверж- денную м-фенилендиамином. Пресс-материалы отличаютс содержанием МФДА в св зующем, которое измен лось от 90 до 135 мас.% от стехиометрического количества по отношению к эпоксидному олигомеру.

В табл. 5 приведены составы, а в табл. 6 - свойства волокнитов.

Пример 4. Полимерные пресс-материалы , как в примере 1, но включающие 30 мас.% эпоксидного св зующего и 70 мас.% хаотически расположенных в нем отрезков

комплексной нити длиной 30 мм, состо щей из 300 элементарных нитей с круткой 120 кручений/м.

Свойства и состав пресс-материалов

приведены в табл. 7 и 8.

Из приведенных данных следует, что количественна характеристика МФДА в св зующем пресс-материалов вли ет на все значимые характеристики объекта (пределы

прочности при сжатии, изгибе, удельна ударную в зкость, теплостойкость и водостойкость ), которые увеличиваютс соответственно на 28-30, 29-32, 27-32%, , 37-44% при введении избытка МФДА в определенных пределах. Причем, характер и степень вли ни не завис т от содержани св зующего и наполнител в композите, геометрических характеристик последнего и количества эпоксигрупп в олигомере, т.е.

данный признак объекта необходим и достаточный дл получени положительного эффекта .

Claims

Формула изобретени Полимерный пресс-материал, включающий 30-40 мас.% эпоксидного св зующего на основе эпоксидианового олигомера и от- вердител - м-фенилендиамина и 60-70 мас.% хаотически расположенного рубленого поли-м-фениленизофталамидного волокна в виде отрезков комплексной нити длиной 10-30 мм, состо щей из 100-30 элеСостав полимерных пресс-материалов

ментарных нитей с круткой 90-120 кручений/м , отличающийс тем, что, с целью повышени удельной ударной в зкости, предела прочности при сжатии и изгибе, водостойкости и теплостойкости, св зующее содержит м-фенилендиамин в количестве 115-125 мас.% от стехиометрического по отношению к эпоксидиановому олигоме- РУТ а б л и ц а 1

Физико-механические свойства полимерных пресс-материалов

Состав полимерных пресс-материалов

Физико-механические свойства полимерных пресс-материалов

Таблица2

ТаблицаЗ

Таблица4

Состав полимерных пресс-материалов

Физико-механические свойства полимерных пресс-материалов

Состав полимерных пресс-материалов

Физико-механические свойства полимерных пресс-материалов

ТаблицаБ

Таблицаб

Таблица

Таблицав

Продолжение табл. 8 Физико-механические свойства полимерных пресс-материалов