RU2067597C1 - Polymeric composition - Google Patents
Polymeric composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2067597C1 RU2067597C1 RU93034858A RU93034858A RU2067597C1 RU 2067597 C1 RU2067597 C1 RU 2067597C1 RU 93034858 A RU93034858 A RU 93034858A RU 93034858 A RU93034858 A RU 93034858A RU 2067597 C1 RU2067597 C1 RU 2067597C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon fiber
- carbon
- crystallite
- modulus
- fiber based
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к полимерным композиционным материалам, в частности к полимерным композициям на основе термопластов, и может быть использовано для изготовления деталей и изделий конструкционного назначения. The invention relates to polymer composite materials, in particular to polymer compositions based on thermoplastics, and can be used for the manufacture of parts and products for structural purposes.
Известна полимерная композиция, содержащая термопластичный полимер (60 - 90 мас. ), углеродное волокно (5 30 мас.) и монокристаллы титаната (5 - 30 мас. ) калия. Изделия, полученные из данной композиции, обладают пределом прочности при изгибе 1820 кгс/см2, ударной вязкостью 31 кгс/см/cм2 и модулем эластичности 74500 кгс/см2.A known polymer composition containing a thermoplastic polymer (60 to 90 wt.), Carbon fiber (5 to 30 wt.) And single crystals of titanate (5 to 30 wt.) Potassium. Products obtained from this composition have a bending strength of 1820 kgf / cm 2 ,
Недостатком известных полимерных композиций является то, что изделия, полученные из них, несмотря на высокие физико-механические и трибологические свойства, обладают высокой ползучестью. A disadvantage of the known polymer compositions is that the products obtained from them, despite the high physical, mechanical and tribological properties, have high creep.
Наиболее близким техническим решением является полимерная композиция, содержащая термопластичный материал (100 мас. ч.), углеродное волокно, обработанное хлоридом хрома (2 10 мас. ч.), низкомодульное углеродное волокно, обработанное смесью тетраборнокислого натрия и диаммоний фосфата (2 - 70 мас. ч.) и фторированное высокомодульное графитированное волокно (1 30 мас. ч. ). В качестве низкомодульного углеродного волокна используют волокна на основе гидратцеллюлозного волокна (ГЦ), полиакрилонитрила (ПАН), пека и термообработанного при 800 1600oС и имеющего прочность 0,2 1,5 ГПА и модуль 6 80 ГПа. В качестве высокомодульного графитированного углеродного волокна используют волокна на основе ПАН или ГЦ, термообработанные при 1800 - 2500oС и обладающие модулем 800 600 ГПа и прочностью 1,5 5,0 ГПа.The closest technical solution is a polymer composition containing thermoplastic material (100 parts by weight), carbon fiber treated with chromium chloride (2 to 10 parts by weight), low-modulus carbon fiber treated with a mixture of sodium tetraborate and diammonium phosphate (2 to 70 parts by weight) hours) and fluorinated high-modulus graphitized fiber (1 30 wt. hours). As a low-modulus carbon fiber, fibers based on hydrated cellulose fiber (HZ), polyacrylonitrile (PAN), pitch and heat-treated at 800 1600 ° C and having a strength of 0.2 1.5 GPA and a modulus of 6 80 GPa are used. As a high-modulus graphitized carbon fiber, fibers based on PAN or HZ are used, heat-treated at 1800 - 2500 o C and having a module of 800 600 GPa and a strength of 1.5 to 5.0 GPa.
Изделия, полученные из данной композиции, обладают коэффициентом трения 0,16 0,26 и интенсивностью износа 0,52 0,78•10-6 мм3/нм.Products obtained from this composition have a friction coefficient of 0.16 0.26 and a wear rate of 0.52 0.78 • 10 -6 mm 3 / nm.
Однако в результате обработок углеродного волокна снижаются упруго-прочностные свойства изделий и изделия обладают повышенной ползучестью. However, as a result of carbon fiber treatments, the elastic-strength properties of the products are reduced and the products have increased creep.
Цель изобретения снижение ползучести при сохранении высоких физико-механических свойств изделий, полученных из полимерных композиций. The purpose of the invention is the reduction of creep while maintaining high physical and mechanical properties of products obtained from polymer compositions.
Поставленная цель достигается тем, что полимерная композиция, включающая алифатический полиамид или полипропилен, низкомодульное углеродное волокно и высокомодульное углеродное волокно, согласно предложению, в качестве низкомодульного углеродного волокна содержит углеродное волокно на основе гидрацеллюлозы линейной плотности 205 520 текс, с круткой 100 180 кр/м, характеризующееся следующей структурой: параметром ориентации кристаллита, равным 0,5 0,8, межплоскостным расстоянием между углеродными слоями 0,34 - 0,35 нм, соотношением ширины к высоте кристаллита 1,0 4,0, а в качестве высокомодульного кристаллического волокна композиция содержит некрученое углеродное волокно на основе полиакрилонитрила тониной 130 410 текс, характеризующееся параметром ориентации кристаллита 0,2 0,5, межплоскостным расстоянием между углеродными слоями 0,36 0,39 нм, и соотношением ширины к высоте кристаллита, равным 1,5 2,0, при следующем соотношении компонентов композиции, мас. ч. алифатический полиамид или полипропилен 70 96; углеродное волокно на основе гидратцеллюлозы вышеуказанной структуры 0,25 - 28,5; углеродное волокно на основе полиакрилонитрила вышеуказанной структуры 0,25 28,5. The goal is achieved in that the polymer composition, including aliphatic polyamide or polypropylene, low-modulus carbon fiber and high-modulus carbon fiber, as proposed, as a low-modulus carbon fiber contains carbon fiber based on hydrocellulose
Массовое соотношение углеродного волокна на основе гидрацеллюлозы с углеродным волокном на основе полиакрилонитрила составляет от 5 95 до 95 5. Массовое соотношение алифатического полиамида или полипропилена с суммарным количеством углеродных волокон составляет от 70 30 до 95 5, соответственно. The weight ratio of carbon fiber based on hydrocellulose to carbon fiber based on polyacrylonitrile is from 5 95 to 95 5. The weight ratio of aliphatic polyamide or polypropylene with a total amount of carbon fibers is from 70 30 to 95 5, respectively.
Углеродное волокно на основе гидрацеллюлозы (УРАЛ-Н-24) получают обработкой гидрацеллюлозного волокна с прочностью 34,5 гс/текс с удлинением 12 катализатором с последующей релаксацией по следующему режиму: нагрев от 20 до 120 300oС в течение 0,4 2,0 ч, охлаждание до комнатной температуры в течение 0,05 0,2 ч и снова нагрев до комнатной температуры до 120 - 300oС в течение 0,4 2,0 ч при общей степени деформации 0 (-10) Затем волокно подвергают карбонизации, при этом в интервале температур 300 - 400oC осуществляют деформацию со степенью (-25) (+30) Графитацию осуществляют при 900 2800oС и степени деформации (-10) (+25) В результате получают углеродное волокно, характеризующееся вышеуказанными свойствами.Hydrocellulose-based carbon fiber (URAL-N-24) is obtained by treating a hydracellulose fiber with a strength of 34.5 gf / tex with an extension of 12 with a catalyst, followed by relaxation in the following mode: heating from 20 to 120 300 o C for 0.4 2, 0 h, cooling to room temperature for 0.05 0.2 h and again warming to room temperature to 120 - 300 o C for 0.4 2.0 h with a total degree of deformation of 0 (-10) Then the fiber is carbonized while in the temperature range 300 - 400 o C carry out deformation with a degree of (-25) (+30) Graphitization is carried out by When 900 2800 o C and the degree of deformation (-10) (+25) The result is a carbon fiber, characterized by the above properties.
Углеродное волокно на основе полиакрилонитрила (УКН) получают окислением некрученого полиакрилонитрильного волокна с прочностью 450 Мн/текс и удлинением 18 в несколько стадий по следующему режиму: первая стадия 1 цикл с температурами нагрева 165 250oC и охлаждением 20 26oС с вытягиванием на (-3) (+170) временем нагрева за цикл 1,5 6 мин и охлаждения 11,7 46,8 мин, вторая стадия 5 циклов с общим вытягиванием на (+0,1) 15 из них: 1 4 циклы с температурами нагрева в каждом цикле 180 240oС, временем нагрева за цикл 3,3 13,2 мин и охлаждения 1,5 6 мин, 5-й цикл с температурой нагрева 180 240oС за 3,3 13,2 мин и охлаждения при температуре 165 225oС за 1,5 6 мин и далее при 20 26oС за 13,5 54 мин, третья стадия 11 циклов, из них: 5 циклов с температурами нагрева в каждом цикле 210 250oС и охлаждения 165 235oС, временем нагрева за цикл 3,3 13,2 мин и охлаждения 1,5 5 мин, 3 цикла с температурами нагрева 235 300oС и охлаждения 165 285oС, временем нагрева за 1 цикл 3,3 13,2 мин и охлаждения 1,5 6 мин, четвертая стадия - выдерживанием при температуре 165 265oС в течение 4,0 16,2 мин. Общее вытягивание на третьей четвертой стадиях составляет (-5) (+10) Далее окисленное волокно подвергают карбонизации в инертной среде. Обработку проводят путем низкотемпературной и/или высокотемпературной карбонизации. Низкотемпературную обработку проводят при 350 800oС в одну или две стадии в диапазоне температур по стадиям соответственно 350 600, 350 - 800oС. Продолжительность обработки на каждой стадии 1,5 20 мин. Высокотемпературную обработку проводят при 1200 2480oС в течение 1 5 мин. При данном способе обработке получают углеродное волокно с вышеуказанными свойствами.Carbon fiber based on polyacrylonitrile (UKN) is obtained by oxidation of untwisted polyacrylonitrile fiber with a strength of 450 Mn / tex and an elongation of 18 in several stages according to the following regime: the
Значения межплоскостного расстояния d002 рассчитываются из рентгеновских данных по формуле Вульфа-Брегга, а высота Lc и ширина кристаллитов La по формуле Селякова-Шеррера:
λ = 2d•sinθ
где λ длина волны рентгеновского излучения;
q угол отражения соответствующей плоскости кристаллита;
b полуширина рефлекса рентгеновского рассеяния, полученного при отражении от плоскостей кристаллита с индексом hkl соответственно 002 и 100 (см. Жумалиева К. Усенбаев К. Касаточкин В. И. Химия твердого топлива. 1974, N 4, с. 104 110) или "Термо-, жаростойкие и негорючие волокна". Под ред. А. А. Конкина. М. Химия. 1978, с. 222 235).The interplanar spacing d 002 is calculated from X-ray data according to the Wulf-Bragg formula, and the height L c and the crystallite width L a according to the Selyakov-Scherrer formula:
λ = 2d • sinθ
where λ is the x-ray wavelength;
q angle of reflection of the corresponding crystallite plane;
b the half-width of the X-ray scattering reflection obtained by reflection from the crystallite planes with the hkl index of 002 and 100, respectively (see Zhumalieva K. Usenbaev K. Kasatokin V. I. Chemistry of solid fuels. 1974,
Изобретение иллюстрируется нижеприведенными примерами и таблицами. The invention is illustrated by the following examples and tables.
Пример 1. Example 1
Полимерная композиция содержит полиамид-6 (ОСТ 6-060-9-85) 70 мас. и углеродный волокнистый наполнитель 30 мас. состоящий из смеси следующего состава: 3,0 мас. ч. углеродного волокна на основе гидрацеллюлозы УРАЛ-Н-24 и 27 мас. ч. углеродного волокна на основе полиакрилонитрила (УКН). Массовое соотношение волокон 10 90. УРАЛ-Н-24 имеет 205 текс, крутку 100 кр/м и структуру волокна и характеризуется параметром ориентации кристаллита 0,5, межплоскостным расстоянием между углеродными слоями 0,34 нм, отношением ширины к высоте кристаллита 1,0. Волокно УКН имеет линейную плотность 410 текс и его структура характеризуется параметром ориентации 0,2, межплоскостным расстоянием между углеродным слоями 0,39 нм и соотношением ширины к высоте кристаллита 1,5. The polymer composition contains polyamide-6 (OST 6-060-9-85) 70 wt. and
Смешение термопластичного полиамида и волокнистого наполнителя проводят на двухшнековом экструдере ZSK-30. На шпулярнике устанавливают 9 катушек УКН и две катушки УРАЛ-Н-24. Температура переработки составляет 220 250oС. Композиционный материал получают в виде гранул, которые можно перерабатывать всеми традиционными методами переработки термопластов.The thermoplastic polyamide and the filler are mixed on a ZSK-30 twin screw extruder. Nine UKN coils and two URAL-N-24 coils are installed on the creel. The processing temperature is 220 250 o C. Composite material is obtained in the form of granules, which can be processed by all traditional methods of processing thermoplastics.
Образцы для испытания были изготовлены методом литья под давлением на литьевой машине KVASSY при температуре 220 260oС и давлении 100 МПа.Samples for testing were made by injection molding on a KVASSY injection molding machine at a temperature of 220 260 o C and a pressure of 100 MPa.
Испытания проводят по действующим стандартам на универсальной разрывной машине VTS и маятниковом копре КМ-05. The tests are carried out according to current standards on the VTS universal tensile testing machine and the KM-05 pendulum head.
Результаты испытаний приведены в табл. 2. The test results are given in table. 2.
Примеры 2 7. Examples 2 to 7.
Композицию получают аналогично примеру 1, но изменяют соотношение углеродных волокон и смеси наполнителя, соотношение термопластичного полимера и углеродного волокнистого наполнителя, а также углеродные волокна используют с различной структурой. Свойства углеродных волокон приведены в табл. 1. Состав композиции и свойства приведены в табл. 2. Образцы для испытаний получают аналогично примеру 1. The composition is obtained analogously to example 1, but the ratio of the carbon fibers and the filler mixture is changed, the ratio of the thermoplastic polymer and the carbon fiber filler, as well as the carbon fibers are used with different structures. The properties of carbon fibers are given in table. 1. The composition and properties are given in table. 2. Samples for testing receive analogously to example 1.
Пример 8. Example 8
Композиция содержит 80 мас. полипропилена (ПП 2160, ГОСТ 26996-86) и 20 мас. углеволокнистого наполнителя, представляющего смесь 50 мас. ч. УКН и 15 мас. ч. УРАЛ-Н-24. Свойства наполнителя приведены в табл. 1. The composition contains 80 wt. polypropylene (PP 2160, GOST 26996-86) and 20 wt. carbon fiber filler, representing a mixture of 50 wt. including UKN and 15 wt. h. URAL-N-24. The properties of the filler are given in table. 1.
Смешение полипропилена с волокнистым наполнителем осуществляют на 2-шнековом экструдере ZSK-30. На шпулярнике устанавливают 5 катушек УКН и 4 катушки УРАЛ-Н-24. Температура переработки составляет 190 240oС. Свойства изделия, полученного аналогично примеру 1, приведены в табл. 2.The mixing of polypropylene with a fibrous filler is carried out on a 2-screw extruder ZSK-30. 5 coils of UKN and 4 coils of URAL-N-24 are installed on the creel. The processing temperature is 190 240 o C. The properties of the product obtained analogously to example 1 are shown in table. 2.
Использование заявленной композиции позволяет снизить ползучесть, характеризующуюся начальной деформацией, при сохранении высоких физико-механических свойств изделий, полученных из данной композиции. Using the claimed composition can reduce creep, characterized by initial deformation, while maintaining high physical and mechanical properties of products obtained from this composition.
Claims (2)
Углеродное волокно на основе гидратцеллюлозы вышеуказанной структуры 0,25 28,5
Углеродное волокно на основе полиакрилонитрила вышеуказанной структуры - 0,25 28,5
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что массовое соотношение углеродного волокна на основе гидратцеллюлозы к углеродному волокну на основе полиакрилонитрила составляет от 5 95 до 95 5.Aliphatic polyamide or polypropylene 70 96
Carbon fiber based on cellulose hydrate of the above structure 0.25 28.5
Carbon fiber based on polyacrylonitrile of the above structure - 0.25 28.5
2. The composition according to p. 1, characterized in that the mass ratio of carbon fiber based on cellulose hydrate to carbon fiber based on polyacrylonitrile is from 5 95 to 95 5.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93034858A RU2067597C1 (en) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | Polymeric composition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93034858A RU2067597C1 (en) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | Polymeric composition |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2067597C1 true RU2067597C1 (en) | 1996-10-10 |
RU93034858A RU93034858A (en) | 1996-12-27 |
Family
ID=20144522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93034858A RU2067597C1 (en) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | Polymeric composition |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2067597C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1041102A1 (en) * | 1999-03-29 | 2000-10-04 | Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co. Ltd. | A resin composition for a non-woven fabric-like design and process for producing a molded article of a resin having a non-woven fabric-like design |
RU2522106C1 (en) * | 2012-12-14 | 2014-07-10 | Сергей Васильевич Моторин | Polyamide-based composite polymer antifriction material |
-
1993
- 1993-07-02 RU RU93034858A patent/RU2067597C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент СССР N 580845, кл. C 08 J 5/06, 1977. Патент США N 3837904, кл. C 08 J 1/44, опубл. 1972. Буря А.И. и др. Эффективность применения углепластиков на основе полиамида 6 в узлах трения сельскохозяйственных машин. Сб. материалов семинара: Антифрикционные самосмазывающиеся пластмассы и их применение в промышленности. МДНТП, М., 1984, с.39-43. Авторское свидетельство СССР N 1239134, кл. C 08 J 5/06, 1988. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1041102A1 (en) * | 1999-03-29 | 2000-10-04 | Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co. Ltd. | A resin composition for a non-woven fabric-like design and process for producing a molded article of a resin having a non-woven fabric-like design |
RU2522106C1 (en) * | 2012-12-14 | 2014-07-10 | Сергей Васильевич Моторин | Polyamide-based composite polymer antifriction material |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ohta | Review on processing ultra high tenacity fibers from flexible polymer | |
Ji et al. | Structural evolution of polyacrylonitrile precursor fibers during preoxidation and carbonization | |
Ruland | Carbon fibers | |
DE60036207T2 (en) | REINFORCED POLYMERS | |
DE3024200C2 (en) | Process for the manufacture of carbon-carbon fiber composites for use as aircraft brake discs | |
US20110284795A1 (en) | Graphitized short fibers and composition thereof | |
US20060147368A1 (en) | Process for producing silicon carbide fibers essentially devoid of whiskers | |
EP0790339B1 (en) | High temperature resistant blended yarn | |
JPS63165541A (en) | Carbon fiber yarn and its production | |
RU2067597C1 (en) | Polymeric composition | |
WO2021044935A1 (en) | Resin composition and molded article | |
EP0372931B1 (en) | Continuous, ultrahigh modulus carbon fiber | |
US3652221A (en) | Process for producing carbon fibers | |
EP0761849B1 (en) | Short carbon fiber bundling mass, process for producing the same and fiber-reinforced resin composition | |
Curtis et al. | Hollow carbon fibres for high performance polymer composites | |
JPH0543763A (en) | Fluororesin composition | |
US4071495A (en) | Reinforced polyvinylidene fluoride molding compositions | |
JPS5861149A (en) | Reinforced thermoplastic resin composition | |
KR100217435B1 (en) | Self lubricating polyphenylene sulfide composite materials and their preparation process | |
JPH0715063B2 (en) | Pitch-based carbon fiber reinforced polyphenylene sulfide resin composition | |
RU2816547C1 (en) | Method for producing polyamide filled with fibrous waste | |
JPH0668073B2 (en) | Polyamide resin composition | |
RU2168567C1 (en) | Method of manufacturing threads based on aromatic copolyamides | |
RU2130470C1 (en) | Polymeric material | |
JPH0247311A (en) | Production of carbon fiber |