RU2060895C1

RU2060895C1 - Method of production of laminated material

Info

Publication number: RU2060895C1
Application number: RU92015793A
Authority: RU
Inventors: В.И. Щербаков; К.И. Цыганов; М.Ф. Малышева; В.Н. Кургузов
Original assignee: Московская государственная текстильная академия
Priority date: 1992-12-30
Filing date: 1992-12-30
Publication date: 1996-05-27

Abstract

FIELD: technology of production of highly wear-resistant composite materials based on carbon fibres, which can be used as structural materials at operation in corrosive media and at high dynamic loads. SUBSTANCE: textile tape is impregnated with binder, whose mass makes up 20 to 25% of the tape mass, impregnated tape is kept in a mould for 5 to 10 min. Under the action of temperature and pressure a homogeneous composite material with preset physical and mechanical properties is formed. EFFECT: enhanced wear-resistance.

Description

Изобретение относится к технике создания высокопрочных износоустойчивых композиционных материалов на основе углеродных волокон, которые могут быть использованы в качестве конструкционных материалов при работе в агрессивных средах и при высоких динамических нагрузках. The invention relates to techniques for creating high-strength wear-resistant composite materials based on carbon fibers, which can be used as structural materials when working in aggressive environments and at high dynamic loads.

Наиболее близким из известных является способ получения слоистого материала, включающий пропитку углеродной текстильной ленты фенолформальдегидным связующим, укладку слоев пропитанной ленты в обогреваемую пресс-форму с последующим прессованием при 170-180^оС.The closest known a process for producing a laminate, comprising impregnating a carbon textile tape phenol formaldehyde binder, the impregnated tape stacking layers in a heated mold, followed by pressing at 170-180 ° ^C.

Недостаток известного способа низкие физико-механические свойства готового материала. The disadvantage of this method is the low physical and mechanical properties of the finished material.

Техническим результатом изобретения является получение слоистого материала с высокими физико-механическими свойствами. The technical result of the invention is to obtain a layered material with high physical and mechanical properties.

Это достигается тем, что в способе получения слоистого материала, включающем пропитку углеродной текстильной ленты фенолформальдегидным связующим, укладку слоев пропитанной ленты в обогреваемую пресс-форму с последующим прессованием при 170-180^оС, согласно изобретению, текстильную ленту пропитывают связующим в количестве 20-25% от массы ленты с выдержкой пропитанной ленты в пресс-форме в течение 5-10 мин.This is achieved by the method for producing a laminate, comprising impregnating a carbon textile tape phenol formaldehyde binder, the impregnated tape stacking layers in a heated mold, followed by pressing at ^about 170-180 C., according to the invention, the textile tape is impregnated with a binder in an amount of 20-25 % by weight of the tape with the soaking of the soaked tape in the mold for 5-10 minutes

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

Формируют армирующий слой, в качестве которого используют текстильную ленту, полученную ткачеством или трикотажным переплетением. При этом ширина, толщина и плотность ленты может легко меняться в широких пределах в зависимости от области назначения и применения готового композиционного материала и требуемой формы детали. Готовую ленту пропитывают фенолформальдегидной смолой так, чтобы масса наполнителя составляла 20-25% от массы армирующего слоя. Это соотношение является наиболее оптимальным, поскольку задачей наполнителя является надежно соединить армирующие слои. Пропитанную ленту укладывают в обогреваемую пресс-форму и выдерживают в течение 5-10 мин при 170-180^оС. Под действием температуры и давления образуется однородный композиционный материал с заданными физико-механическими свойствами. При этом конфигурация пресс-формы может быть самой разнообразной: круглой, треугольной, прямоугольной, полой и т. д.A reinforcing layer is formed, which is used as a textile tape obtained by weaving or knitting. Moreover, the width, thickness and density of the tape can easily vary over a wide range depending on the area of use and the application of the finished composite material and the desired shape of the part. The finished tape is impregnated with phenol-formaldehyde resin so that the filler mass is 20-25% by weight of the reinforcing layer. This ratio is the most optimal, since the task of the filler is to reliably connect the reinforcing layers. The impregnated strip is placed in a heated mold and left to stand for 5-10 minutes at 170-180 ° ^C. Under the influence of the temperature and pressure produced a homogeneous composite material with desired physical and mechanical properties. In this case, the configuration of the mold can be very diverse: round, triangular, rectangular, hollow, etc.

П р и м е р 1. Углеродную текстильную ленту УРАЛ ГОСТ 28005-88 в виде ленты шириной 40 мм пропитывают фенолформальдегидным связующим в количестве 18% от массы ленты, укладывают в пресс-форму и нагревают до 150^оС, выдерживают в течение 3 мин.PRI me R 1. Carbon textile tape URAL GOST 28005-88 in the form of a tape with a width of 40 mm is impregnated with phenol-formaldehyde binder in the amount of 18% by weight of the tape, placed in a mold and heated to 150 ^° C, kept for 3 min .

По истечении указанного времени сформированный композиционный материал вынимают, а после остывания определяют следующие физико-механические свойства: прочность на разрыв 90 кг/мм²; модуль упругости 10000 кг/мм²; плотность 1,6 г/см³.After the specified time, the formed composite material is removed, and after cooling, the following physical and mechanical properties are determined: tensile strength 90 kg / mm ² ; modulus of elasticity 10,000 kg / mm ² ; density 1.6 g / cm ³ .

П р и м е р 2. Углеродную ленту пропитывают связующим в количестве 20% от массы ленты, выдерживают в пресс-форме при 170^оС в течение 5 мин.PRI me R 2. Carbon tape is impregnated with a binder in an amount of 20% by weight of the tape, kept in the mold at 170 ^about C for 5 minutes

Физико-механические свойства готового материала следующие: прочность на разрыв 130 кг/мм²; модуль упругости 10000 кг/мм²; плотность 1,5 г/см³.Physico-mechanical properties of the finished material are as follows: tensile strength 130 kg / mm ² ; modulus of elasticity 10,000 kg / mm ² ; density 1.5 g / cm ³ .

П р и м е р 3. Углеродную ленту пропитывают связующим в количестве 22% от массы ленты, выдерживают в пресс-форме при 175^оС в течение 7 мин.PRI me R 3. Carbon tape is impregnated with a binder in an amount of 22% by weight of the tape, kept in the mold at 175 ^about C for 7 minutes

П р и м е р 4. Углеродную ленту пропитывают связующим в количестве 25% от массы ленты, выдерживают в пресс-форме при 180^оС в течение 10 мин.PRI me R 4. A carbon tape is impregnated with a binder in an amount of 25% by weight of the tape, kept in the mold at 180 ^about C for 10 minutes

П р и м е р 5. Углеродную ленту пропитывают связующим в количестве 28% от массы ленты, выдерживают в пресс-форме при 190^о в течение 15 мин.PRI me R 5. A carbon tape is impregnated with a binder in an amount of 28% by weight of the tape, kept in the mold at 190 ^about for 15 minutes

Физико-механические свойства готового материала следующие: прочность на разрыв 115 кг/мм²; модуль упругости 9000 кг/мм²; плотность 1,6 г/см³.Physico-mechanical properties of the finished material are as follows: tensile strength 115 kg / mm ² ; modulus of elasticity 9000 kg / mm ² ; density 1.6 g / cm ³ .

Из приведенных примеров видно, что наиболее близкие и высокие физико-механические свойства готового материала получаются при следующих оптимальных параметрах: пропитка углеродной ленты связующим в количестве 20-25% от массы ленты, выдержка в пресс-форме при 170-180^оС в течение 5-10 мин.From the above examples it is seen that the closest and highest physical and mechanical properties of the finished material are obtained with the following optimal parameters: impregnation of a carbon tape with a binder in an amount of 20-25% by weight of the tape, holding in a mold at 170-180 ^о С for 5 -10 min.

Как видно из примера 1, снижение температуры прессования до 150^оС и выдержки до 3 мин существенно снижает физико-механические характеристики готового материала, а из примера 5 следует, что физико-механические характеристики существенно не улучшаются, при этом значительно увеличиваются энергозатраты. Увеличение количества связующего свыше 25% повышает хрупкость и снижает проч-ность готового материала.As can be seen from Example 1, reducing the pressing temperature to 150 ^C and holding for 3 minutes before substantially reduces the physical and mechanical characteristics of the finished material, and of Example 5 that physical and mechanical properties were not significantly improved, while significantly increasing power consumption. An increase in the amount of binder over 25% increases brittleness and reduces the strength of the finished material.

Предлагаемый способ экономичен и технологичен. Материал обладает высокой прочностью и износостойкостью, может работать в широком температурном интервале и устойчив к действию агрессивных сред. Способ позволяет изготавливать детали определенной формы, что исключает затраты на дальнейшую технологическую обработку. The proposed method is economical and technological. The material has high strength and wear resistance, can work in a wide temperature range and is resistant to aggressive environments. The method allows to manufacture parts of a certain shape, which eliminates the cost of further processing.

Claims

A method of obtaining a layered material, comprising impregnating a carbon textile tape with a phenol-formaldehyde binder, laying the layers of the impregnated tape into a heated mold followed by pressing at 170-180 ^° C, characterized in that the textile tape is impregnated with a binder in an amount of 20 25% by weight of the tape with exposure soaked tape in the mold for 5 to 10 min.