RU2556109C1 - Method of producing structural thermoplastic carbon fibre reinforced plastic - Google Patents

Method of producing structural thermoplastic carbon fibre reinforced plastic Download PDF

Info

Publication number
RU2556109C1
RU2556109C1 RU2014127992/05A RU2014127992A RU2556109C1 RU 2556109 C1 RU2556109 C1 RU 2556109C1 RU 2014127992/05 A RU2014127992/05 A RU 2014127992/05A RU 2014127992 A RU2014127992 A RU 2014127992A RU 2556109 C1 RU2556109 C1 RU 2556109C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
binder
package
pressure
mpa
temperature
Prior art date
Application number
RU2014127992/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Николаевич Каблов
Мария Игоревна Дыкун
Сергей Владимирович Малышенок
Эдуард Яковлевич Бейдер
Динара Нуримановна Перфилова
Наталья Михайловна Скляревская
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ")
Priority to RU2014127992/05A priority Critical patent/RU2556109C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2556109C1 publication Critical patent/RU2556109C1/en

Links

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: in the method of producing structural thermoplastic carbon fibre reinforced plastic the prepreg is formed by drying the filler, coating it with polyphenylene sulphide binder and impregnating it with the said binder, the prepreg layers are formed and a package collected from them, it is placed between the plates of the mould, preheated at a temperature above the melting point of the binder, the said package is pressed at a temperature above the melting point of the binder, and the resulting carbon fibre reinforced plastic is cooled under pressure. At that polyphenylene sulphide binder under pressure of compressed air is brought into the fluidized state, it is applied to the filler, the package of layers of prepreg is placed between the plates of the mould, preheated to a temperature 10-35°C above the melting point of the binder, air is removed from the said package. Then it is pressed at a temperature 30-50°C above the melting point temperature of the binder, in three stages: the first stage is carried out at a pressure of 1.7-2.1 MPa, the second stage - at a pressure of 2.3-2.7 MPa, a third stage - at a pressure of 2.8-3.2 MPa. The duration of each step is 8-25 minutes, after pressing the package the press plates are cooled at a pressure of 1.7-3.2 MPa.
EFFECT: decrease in density with increasing the mechanical properties of thermoplastic carbon fibre reinforced plastic, based on polyphenylene sulphide.
6 cl, 2 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к технологии изготовления углепластиков, в частности конструкционных пожаробезопасных термопластичных углепластиков на основе полифениленсульфидного связующего с повышенной температурой эксплуатации, и может найти применение в авиационной промышленности при изготовлении основных конструкций, таких как лобовики крыла, зализы мотогондолы и крышки люков, и второстепенных, таких как детали интерьера и защитные экраны от электромагнитных излучений.The invention relates to the manufacturing technology of carbon plastics, in particular structural fireproof thermoplastic carbon plastics based on a polyphenylene sulfide binder with an increased operating temperature, and can find application in the aviation industry in the manufacture of major structures, such as wing wings, engine nacelles and manhole covers, and minor ones, such as interior details and protective shields from electromagnetic radiation.

Длительное время в мировой практике в качестве связующих для углепластиков использовали преимущественно термореактивные смолы, такие как фенолформальдегидные, фурановые, кремнийорганические и другие. Однако данные связующие отличаются рядом недостатков: полуфабрикаты на их основе имеют ограниченное время хранения, применяемые для них растворители токсичны, получаемые углепластики имеют высокую пористость, и при их изготовлении необходимо проводить очень длительные циклы формования.For a long time in world practice, mainly thermosetting resins, such as phenol-formaldehyde, furan, organosilicon and others, were used as binders for carbon plastics. However, these binders have a number of disadvantages: semi-finished products based on them have a limited storage time, the solvents used for them are toxic, the resulting carbon plastics have high porosity, and very long molding cycles must be carried out during their manufacture.

Использование термопластичных связующих позволяет исключить эти недостатки. Кроме того, использование полифениленсульфидного связующего приводит к тому, что углепластик на его основе обладает рядом положительных свойств, а именно: продолжительной эксплуатацией при повышенных температурах, высокой химической стойкостью по отношению практически ко всем растворителям, высокой твердостью и прочностью, низким водопоглощением, ползучестью, повышенной ударной вязкостью, огнестойкостью и хорошей свариваемостью. Основным же недостатком конструкций из термопластичных углепластиков на основе полифениленсульфидного связующего является разброс значений механических характеристик изготавливаемых углепластиков, а также их изменение в процессе эксплуатации, в частности при термовлажностном старении под воздействием внешних факторов.The use of thermoplastic binders eliminates these disadvantages. In addition, the use of a polyphenylene sulfide binder leads to the fact that carbon fiber based on it has a number of positive properties, namely: long-term operation at elevated temperatures, high chemical resistance to almost all solvents, high hardness and strength, low water absorption, creep, increased impact strength, fire resistance and good weldability. The main drawback of structures made of thermoplastic carbon plastics based on a polyphenylene sulfide binder is the spread in the values of the mechanical characteristics of the manufactured carbon plastics, as well as their change during operation, in particular during heat and moisture aging under the influence of external factors.

Известен способ изготовления термопластичного композиционного материала, включающий подачу в экструдер непрерывного волокна, длинного волокна и связующего, состоящего, по крайней мере, из одного термопластичного полимера, экструдирование упомянутых волокон и термопластичного полимера через фильеру с образованием экструдата, в котором наряду с однонаправленными непрерывными волокнами присутствуют длинные волокна, беспорядочно распределенные в термопластичной матрице (WO 2011163365 А2, 29.12.2011).A known method of manufacturing a thermoplastic composite material comprising feeding a continuous fiber, a long fiber and a binder consisting of at least one thermoplastic polymer into an extruder, extruding said fibers and a thermoplastic polymer through a die to form an extrudate, in which, along with unidirectional continuous fibers, are present long fibers randomly distributed in a thermoplastic matrix (WO 2011163365 A2, 12/29/2011).

Недостатком данного способа является плохая повторяемость механических свойств, обусловленная преимущественно беспорядочным распределением волокон в матрице, а также выбранными параметрами процесса изготовления.The disadvantage of this method is the poor repeatability of the mechanical properties, due mainly to the random distribution of fibers in the matrix, as well as the selected parameters of the manufacturing process.

Известен способ получения слоистого пластика, включающий получение препрега путем пропитки углеродного волокнистого наполнителя эпоксидным связующим, сборку препрегов в пакет и формование, при этом в процессе сборки пакета между слоями препрегов размещают термопластичную полиамидную или полисульфоновую пленку с поверхностной энергией не менее 50 мДж/м2 в количестве 1-10 мас.% на 100 мас.% связующего (RU 2271935 С1, 20.03.2006).A known method for producing laminated plastic, including obtaining a prepreg by impregnating a carbon fiber filler with an epoxy binder, assembling the prepregs into a bag and forming, in the process of assembling the bag between the layers of the prepregs, place a thermoplastic polyamide or polysulfone film with a surface energy of at least 50 mJ / m 2 in the amount of 1-10 wt.% per 100 wt.% binder (RU 2271935 C1, 03.20.2006).

Недостатком данного способа является небольшой срок хранения препрега, а также токсичность производства, связанная с вредными испарениями эпоксидных смол.The disadvantage of this method is the short shelf life of the prepreg, as well as the toxicity of production associated with harmful fumes of epoxy resins.

Известен способ изготовления изделий из термопластичных композиций прессованием, включающий пропитку наполнителя в пресс-форме расплавом термопластичного полимера путем течения расплава через весь слой наполнителя с последующим вытеканием избыточного расплава, при этом используется наполнитель с армированием и/или термоэлементами, а избыточный расплав удаляют через отверстия в нижней части пресс-формы (RU 2254237 С2, 20.06.2005).A known method of manufacturing products from thermoplastic compositions by pressing, comprising impregnating the filler in the mold with a melt of the thermoplastic polymer by flowing the melt through the entire filler layer followed by the outflow of excess melt, using filler with reinforcement and / or thermocouples, and the excess melt is removed through holes in the lower part of the mold (RU 2254237 C2, 06/20/2005).

Недостатком данного способа является большой расход связующего и низкая ударная прочность.The disadvantage of this method is the high consumption of binder and low impact strength.

Наиболее близким аналогом предложенного изобретения является способ производства термопластичного композиционного материала, включающий сушку волокнистого наполнителя, его пропитку одним или более термопластичным связующим, преимущественно полифениленсульфидным, сборку пакета из слоев наполнителя, его размещение между плитами пресс-формы, предварительно нагретыми выше температуры плавления связующего, его прессование при температуре, превышающей температуру плавления связующего, и охлаждение полученного углепластика под давлением (US 8158245 В2, 17.04.2012).The closest analogue of the proposed invention is a method for the production of a thermoplastic composite material, including drying a fibrous filler, impregnating it with one or more thermoplastic binders, mainly polyphenylene sulfide, assembling a package of filler layers, placing it between mold plates previously heated above the melting temperature of the binder, its pressing at a temperature higher than the melting temperature of the binder, and cooling the resulting carbon fiber under pressure iem (US 8,158,245 B2, 17.04.2012).

Общим недостатком описанных способов является отсутствие стабильности воспроизводимости механических свойств, что обусловлено выбранными параметрами процесса изготовления, а также низкая степень их сохранения при термовлажностном старении.A common disadvantage of the described methods is the lack of stability of reproducibility of mechanical properties, which is due to the selected parameters of the manufacturing process, as well as the low degree of their conservation during thermal humidity aging.

Задачей предложенного изобретения является разработка недорого способа изготовления конструкционного термопластичного ударостойкого пожаробезопасного углепластика, обладающего высокими прочностными свойствами и стабильностью механических характеристик.The objective of the proposed invention is the development of an inexpensive method of manufacturing a structural thermoplastic shockproof fireproof carbon fiber with high strength properties and stability of mechanical characteristics.

Техническим результатом предложенного изобретения является снижение плотности при повышении механических свойств термопластичного углепластика на основе полифениленсульфида, обеспечение высокой степени их сохранения при термовлажностном старении на уровне не менее 85%, обеспечение стабильности воспроизводимости одновременно прочности при изгибе σизг, прочности при сдвиге τсдв и прочности на сжатие σсж, а также способности сохранять остаточную прочность на сжатие после воздействия удара с энергией 2 Дж/мм2 на уровне не менее 60 %.The technical result of the proposed invention is to reduce density with an increase in the mechanical properties of thermoplastic CFRP based on polyphenylene sulfide, providing a high degree of conservation during hydrothermal aging at a level not less than 85%, ensuring reproducibility stability simultaneously bending strength σ mfd, shear strength τ Sliding and strength compression σ compression channel, and the ability to maintain residual compressive strength after impact with the impact energy of 2 J / mm 2 at a level not less than 60%.

Технический результат достигается в предложенном способе изготовления конструкционного термопластичного углепластика, в котором формируют препрег посредством сушки наполнителя, нанесения на него полифениленсульфидного связующего и пропитки его указанным связующим, формируют слои препрега и собирают из них пакет, размещают его между плитами пресс-формы, предварительно нагретыми выше температуры плавления связующего, прессуют указанный пакет при температуре, превышающей температуру плавления связующего, и охлаждают полученный углепластик под давлением, при этом полифениленсульфидное связующее под давлением сжатого воздуха приводят в псевдоожиженное состояние, наносят его на наполнитель, пакет из слоев препрега размещают между плитами пресс-формы, предварительно нагретыми до температуры на 10-35°С выше температуры плавления связующего, удаляют из указанного пакета воздух, затем прессуют его при температуре, превышающей температуру плавления связующего на 30-50°С, в три стадии: первую стадию проводят при давлении 1,7-2,1 МПа, вторую стадию - при давлении 2,3-2,7 МПа, третью стадию - при давлении 2,8-3,2 МПа, причем продолжительность каждой стадии составляет 8-25 минут, после прессования пакета плиты пресса охлаждают при давлении 1,7-3,2 МПа.The technical result is achieved in the proposed method for the manufacture of structural thermoplastic carbon fiber, in which a prepreg is formed by drying the filler, applying a polyphenylene sulfide binder to it and impregnating it with the specified binder, prepreg layers are formed and a packet is assembled from them, placed between the mold plates previously heated above the melting temperature of the binder, compress the specified package at a temperature higher than the melting temperature of the binder, and cool the resulting coal plastic under pressure, while the polyphenylene sulfide binder under pressure of compressed air is brought into a fluidized state, applied to the filler, a package of prepreg layers is placed between the mold plates preheated to a temperature of 10-35 ° C above the melting temperature of the binder, removed from the specified package of air, then it is pressed at a temperature exceeding the melting temperature of the binder by 30-50 ° C, in three stages: the first stage is carried out at a pressure of 1.7-2.1 MPa, the second stage at a pressure of 2.3-2, 7 MPa, third tadiyu - at a pressure of 2.8-3.2 MPa, and the duration of each step is 8-25 minutes after pressing the plate package is cooled press at a pressure of 1.7-3.2 MPa.

Для более равномерного нанесения связующего его можно нанести на наполнитель методом электростатического напыления.For a more uniform application of the binder, it can be applied to the filler by electrostatic spraying.

Воздух из пакета можно удалить посредством уплотнения пакета, причем пакет лучше уплотнять под давлением 1,3-1,6 МПа не менее 2-х минут.Air from the bag can be removed by sealing the bag, and it is better to seal the bag under a pressure of 1.3-1.6 MPa for at least 2 minutes.

Для полного сшивания полимерной матрицы после прессования плиты пресса лучше охладить до температуры 35-45°С.For complete crosslinking of the polymer matrix after pressing the press plate, it is better to cool to a temperature of 35-45 ° C.

Перед размещением в пресс-форме пакет желательно завернуть в лакоткань на основе стекловолокна и фторопласта-4, которая служит в качестве разделительного антиадгезионного слоя.Before placement in the mold, it is advisable to wrap the bag in a varnish based on fiberglass and PTFE-4, which serves as a release release layer.

Способ изготовления конструкционного термопластичного углепластика осуществляют следующим образом. Слои углеродного наполнителя укладывают в термошкаф и сушат до полного удаления влаги. Под давлением сжатого воздуха полифениленсульфидное связующее приводят в псевдоожиженное состояние и наносят его на наполнитель с последующей пропиткой. Связующее желательно наносить методом электростатического напыления. Это обеспечивает его равномерное распределение на наполнителе, и, кроме того, задавая определенную разность потенциалов между порошком связующего и наполнителем, можно контролировать толщину слоя наносимого связующего. Пропитку наполнителя следует проводить предварительно псевдоожиженным связующим, поскольку это позволяет избежать использования растворителей для полифениленсульфида, которые являются вредными и вместе с тем отрицательно сказываются на качестве получаемого углепластика. Предварительное псевдоожижение связующего также обеспечивает дальнейшую равномерную пропитку наполнителя.A method of manufacturing a structural thermoplastic carbon fiber is as follows. Layers of carbon filler are placed in a heating cabinet and dried until moisture is completely removed. Under pressure of compressed air, the polyphenylene sulfide binder is brought into a fluidized state and applied to the filler, followed by impregnation. It is desirable to apply the binder by electrostatic spraying. This ensures its uniform distribution on the filler, and, in addition, by setting a certain potential difference between the binder powder and the filler, it is possible to control the layer thickness of the applied binder. The filler should be impregnated with a pre-fluidized binder, as this avoids the use of solvents for polyphenylene sulfide, which are harmful and, at the same time, adversely affect the quality of the obtained carbon fiber reinforced plastic. Pre-fluidization of the binder also provides further uniform impregnation of the filler.

Из слоев полученного препрега составляют пакет. Указанный пакет размещают между плитами пресса, которые с целью предотвращения термоокислительной деструкции связующего, которая может происходить во время дальнейшего нагревания, должны быть заранее нагреты до температуры на 10-30°С выше температуры плавления связующего.Of the layers of the obtained prepreg make up the package. The specified package is placed between the plates of the press, which, in order to prevent thermal oxidative degradation of the binder, which may occur during further heating, must be preheated to a temperature of 10-30 ° C above the melting temperature of the binder.

Для интенсификации прогрева, предотвращения термоокислительной деструкции и снижения степени пористости получаемого углепластика из пакета удаляют воздух предпочтительно посредством уплотнения, поскольку вакуумный способ удаления воздуха в какой-то степени влечет небольшую деформацию слоев препрега. Уплотнение желательно проводить под давлением 1,3-1,6 МПа не менее 2-х минут. Более низкие давления могут не обеспечивать полное удаление воздуха их пакета слоев препрега, а более высокие давления могут привести к поломке волокнистого наполнителя.In order to intensify heating, prevent thermal oxidative degradation and reduce the degree of porosity of the resulting carbon fiber, air is preferably removed from the bag by means of compaction, since the vacuum method of air removal to some extent entails a slight deformation of the prepreg layers. Sealing is preferably carried out under a pressure of 1.3-1.6 MPa for at least 2 minutes. Lower pressures may not provide complete air removal of their package of prepreg layers, and higher pressures can lead to breakdown of the fibrous filler.

Далее формуют углепластик посредством прямого ступенчатого прессования при температуре, превышающей температуру плавления связующего на 30-50°С. Данная температура обеспечивает нахождение связующего в состоянии низкой вязкости и вместе с тем не превышает температуру начала деструктивных процессов. Поскольку температура плавления полифениленсульфида ввиду изменения молекулярной массы может различаться, следовательно, температура прессования для каждой марки полифениленсульфидного связующего будет также различаться.Next, carbon fiber is formed by direct step pressing at a temperature exceeding the melting temperature of the binder by 30-50 ° C. This temperature ensures that the binder is in a low viscosity state and at the same time does not exceed the temperature at which the destructive processes begin. Since the melting temperature of polyphenylene sulfide due to changes in molecular weight may vary, therefore, the pressing temperature for each brand of polyphenylene sulfide binder will also vary.

Перед помещением в пресс-форму пакет желательно завернуть в лакоткань на основе стекловолокна и фторопласта-4. Данная лакоткань, являясь гибким пластиком и в то же время обладая способностью сохранять форму, не позволяет пакету расползаться в процессе укладки в пресс-форму, а также во время прессования и вместе с тем служит в качестве разделительного антиадгезионного слоя, поскольку способна сохраняться под действием высоких температур и давлений.Before being placed in the mold, it is advisable to wrap the bag in a varnished cloth based on fiberglass and PTFE-4. This varnish fabric, being a flexible plastic and at the same time possessing the ability to maintain shape, does not allow the package to creep out during laying in the mold, as well as during pressing and, at the same time, serves as a release release layer, since it is able to remain under the action of high temperatures and pressures.

Ступенчатое прессование пакета проводят в три стадии: первую стадию проводят при давлении 1,7-2,1 МПа, вторую стадию - при давлении 2,3-2,7 МПа, третью стадию - при давлении 2,8-3,2 МПа, причем продолжительность каждой стадии составляет 8-25 минут. После прессования пакета плиты пресса охлаждают при давлении 1,7-3,2 МПа.Step pressing of the bag is carried out in three stages: the first stage is carried out at a pressure of 1.7-2.1 MPa, the second stage is at a pressure of 2.3-2.7 MPa, the third stage is at a pressure of 2.8-3.2 MPa, and the duration of each stage is 8-25 minutes. After pressing the package of the plate, the press is cooled at a pressure of 1.7-3.2 MPa.

Постепенное увеличение давлениЯ по указанному режиму не приводит к микротрещинам волокнистого наполнителя и в то же время обеспечивает максимальное сцепление связующего с наполнителем. Это, в свою очередь, позволяет повысить прочностные характеристики и их стабильность воспроизводимости.A gradual increase in pressure in this mode does not lead to microcracks of the fibrous filler and at the same time provides maximum adhesion of the binder to the filler. This, in turn, allows to increase the strength characteristics and their reproducibility stability.

После прессования плиты пресса охлаждают при давлении 1,7-3,2 МПа, желательно до температуры 35-45°С. Это позволяет полифениленсульфидной матрице полностью сшиться, что также необходимо для повышения прочностных характеристик и стабильности их воспроизводимости.After pressing, the press plates are cooled at a pressure of 1.7-3.2 MPa, preferably to a temperature of 35-45 ° C. This allows the polyphenylene sulfide matrix to completely crosslink, which is also necessary to increase the strength characteristics and stability of their reproducibility.

Примеры осуществленияExamples of implementation

Пример 1Example 1

Было изготовлено 3 пластины углепластика на основе термопластичного полифенилсульфидного связующего марки Fortron 0205B4/20 (температура плавления 290°С) размером 100×100×4 мм.Three carbon fiber plates were manufactured based on Fortron 0205B4 / 20 thermoplastic polyphenyl sulfide binder (melting point 290 ° C) with a size of 100 × 100 × 4 mm.

Вначале изготовили препрег методом электростатического напыления. Для этого углеродную ленту-полотно 300-3К-130 Ст-11051 (наполнитель) толщиной 1 см поместили в термошкаф, высушили при температуре 110°С в течение 4-х часов и поместили в рабочую камеру блока электроосаждения, в котором на нее наносили слой полифениленсульфидного связующего, предварительно псевдоожиженного под действием сжатого воздуха. Электростатическое напыление проводили, подавая потенциал на проволочные электроды рабочих камер в размере 30 КВт. Заряженный порошок связующего в потоке воздуха подавали на наполнитель.Initially, a prepreg was made by electrostatic spraying. For this, a carbon tape-cloth 300-3K-130 St-11051 (filler) 1 cm thick was placed in a heating cabinet, dried at a temperature of 110 ° C for 4 hours and placed in a working chamber of the electrodeposition unit, in which a layer was applied polyphenylene sulfide binder, pre-fluidized under the action of compressed air. Electrostatic spraying was performed by supplying a potential of 30 kW to the wire electrodes of the working chambers. The charged binder powder in a stream of air was fed to the filler.

Готовый препрег нарезали и составили из него пакет из 20 слоев. На рабочую поверхность оснастки положили разделительный слой лакоткани марки Ф-4Д-Э01 таким образом, чтобы он перекрывал 100% ее поверхности, выложили на ней пакет из заготовок препрега и накрыли его разделительным слоем лакоткани Ф-4Д-Э01 и верхним прокладочным листом оснастки.The finished prepreg was cut and a packet of 20 layers was made from it. On the working surface of the equipment, a separating layer of varnish of the F-4D-E01 brand was laid so that it overlapped 100% of its surface, a package of prepreg blanks was laid on it and covered with a separating layer of varnish of F-4D-E01 and the upper cushioning sheet of the equipment.

Включили нагрев плит пресса и установили на терморегуляторах температуру предварительного нагрева плит. При достижении заданной температуры поместили оснастку с собранным пакетом между плитами пресса и сомкнули плиты. Пакет предварительно уплотнили и приступили к прессованию углепластика по трехступенчатому режиму.They turned on the heating of the press plates and set the temperature of the preheating of the plates on the thermostats. When the set temperature is reached, a snap with the assembled bag was placed between the press plates and the plates closed. The package was pre-compacted and started pressing CFRP in a three-stage mode.

После завершения процесса отключили обогрев и охладили плиты пресса, не снимая давления. После охлаждения сняли давление, разомкнули плиты пресса и провели распрессовку оснастки.After the completion of the process, the heating was turned off and the press plates were cooled without relieving pressure. After cooling, the pressure was removed, the press plates were opened and the equipment was pressed out.

Вторую и третью пластины углепластика готовили по тем же режимам, что и первую.The second and third plates of carbon fiber were prepared according to the same modes as the first.

Параметры процесса изготовления образцов углепластика приведены в таблице 1.The parameters of the manufacturing process of carbon fiber samples are shown in table 1.

Испытание образцов на прочность на сжатие проводили по ГОСТ 25.602-80, на прочность на изгиб - по ГОСТ 25.604-82. Испытания на прочность при сдвиге проводили методом «в плоскости листа» по ГОСТ 24778-81.The samples were tested for compressive strength according to GOST 25.602-80, for bending strength - according to GOST 25.604-82. Shear strength tests were carried out using the “in the sheet plane” method according to GOST 24778-81.

Свойства полученных образцов приведены в таблице 2.The properties of the obtained samples are shown in table 2.

Пример 2 проводили аналогично примеру 1. В качестве термопластичного связующего использовали полифенилсульфидное связующее марки Fortron 0205 В4/20 (температура плавления 290°С). В качестве наполнителя использовали углеродную ленту-полотно 300-12К-130 Ст-11051.Example 2 was carried out analogously to example 1. As a thermoplastic binder used Fortron 0205 B4 / 20 polyphenyl sulfide binder (melting point 290 ° C). As a filler, a carbon ribbon-cloth 300-12K-130 St-11051 was used.

Как показали полученные данные, предложенный способ позволяет получить углепластик на основе полифениленсульфида с повышенными механическими свойствами, способными сохраняться при термовлажностном старении на уровне не менее 85% от исходных. Предложенный способ также позволяет достичь стабильности воспроизводимости, одновременно прочности при изгибе, прочности при сдвиге и прочности на сжатие и способности углепластика сохранять остаточную прочность на сжатие после воздействия удара с энергией 2 Дж/мм2 на уровне не менее 60 %.As the obtained data showed, the proposed method allows to obtain a carbon fiber based on polyphenylene sulfide with improved mechanical properties that can be stored during thermal humidity aging at least 85% of the original. The proposed method also allows to achieve reproducibility stability, at the same time bending strength, shear strength and compressive strength and the ability of carbon fiber to maintain residual compressive strength after impact with an energy of 2 J / mm 2 at a level of not less than 60%.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (6)

1. Способ изготовления конструкционного термопластичного углепластика, в котором формируют препрег посредством сушки наполнителя, нанесения на него полифениленсульфидного связующего и пропитки его указанным связующим, формируют слои препрега и собирают из них пакет, размещают его между плитами пресс-формы, предварительно нагретыми выше температуры плавления связующего, прессуют указанный пакет при температуре, превышающей температуру плавления связующего, и охлаждают полученный углепластик под давлением, отличающийся тем, что полифениленсульфидное связующее под давлением сжатого воздуха приводят в псевдоожиженное состояние, наносят его на наполнитель, пакет из слоев препрега размещают между плитами пресс-формы, предварительно нагретыми до температуры на 10-35°C выше температуры плавления связующего, удаляют из указанного пакета воздух, затем прессуют его при температуре, превышающей температуру плавления связующего на 30-50°C, в три стадии: первую стадию проводят при давлении 1,7-2,1 МПа, вторую стадию - при давлении 2,3-2,7 МПа, третью стадию - при давлении 2,8-3,2 МПа, причем продолжительность каждой стадии составляет 8-25 минут, после прессования пакета плиты пресса охлаждают при давлении 1,7-3,2 МПа.1. A method of manufacturing a structural thermoplastic carbon fiber, in which the prepreg is formed by drying the filler, applying a polyphenylene sulfide binder to it and impregnating it with the specified binder, form the prepreg layers and collect the bag from them, place it between the mold plates preheated above the melting temperature of the binder press the specified package at a temperature higher than the melting temperature of the binder, and cool the resulting carbon fiber under pressure, characterized in that poly the enylene sulfide binder is pressurized to a fluidized state, applied to the filler, a package of prepreg layers is placed between the mold plates preheated to a temperature of 10-35 ° C above the melting temperature of the binder, air is removed from the package, then pressed it at a temperature exceeding the melting temperature of the binder by 30-50 ° C, in three stages: the first stage is carried out at a pressure of 1.7-2.1 MPa, the second stage at a pressure of 2.3-2.7 MPa, the third stage at a pressure of 2.8-3.2 MPa, with p odolzhitelnost each step is 8-25 minutes after pressing the plate package is cooled press at a pressure of 1.7-3.2 MPa. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полифениленсульфидное связующее наносят на наполнитель методом электростатического напыления.2. The method according to p. 1, characterized in that the polyphenylene sulfide binder is applied to the filler by electrostatic spraying. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воздух из пакета удаляют посредством уплотнения пакета.3. The method according to p. 1, characterized in that the air from the package is removed by sealing the package. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что пакет уплотняют под давлением 1,3-1,6 МПа не менее 2-х минут.4. The method according to p. 3, characterized in that the package is compacted under a pressure of 1.3-1.6 MPa for at least 2 minutes. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после прессования плиты пресса охлаждают до температуры 35-45°C.5. The method according to p. 1, characterized in that after pressing the plate press is cooled to a temperature of 35-45 ° C. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед размещением в пресс-форме пакет заворачивают в лакоткань на основе стекловолокна и фторопласта-4. 6. The method according to p. 1, characterized in that before placement in the mold, the package is wrapped in a varnish based on fiberglass and fluoroplast-4.
RU2014127992/05A 2014-07-09 2014-07-09 Method of producing structural thermoplastic carbon fibre reinforced plastic RU2556109C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014127992/05A RU2556109C1 (en) 2014-07-09 2014-07-09 Method of producing structural thermoplastic carbon fibre reinforced plastic

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014127992/05A RU2556109C1 (en) 2014-07-09 2014-07-09 Method of producing structural thermoplastic carbon fibre reinforced plastic

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2556109C1 true RU2556109C1 (en) 2015-07-10

Family

ID=53538676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014127992/05A RU2556109C1 (en) 2014-07-09 2014-07-09 Method of producing structural thermoplastic carbon fibre reinforced plastic

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2556109C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2670869C1 (en) * 2017-10-10 2018-10-25 Иван Соломонович Пятов Method of manufacturing a product of complex form based on hybrid composite matrix
RU2765042C1 (en) * 2020-11-02 2022-01-25 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ВИАМ) Method for manufacturing carbon fiber based on woven carbon filler and thermoplastic binder
RU2816084C1 (en) * 2023-09-15 2024-03-26 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Carbon fibre-reinforced plastic based on polyphenylene sulphide binder and method for production thereof (versions)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2057767C1 (en) * 1993-06-17 1996-04-10 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Polymeric composite material
WO2011163365A2 (en) * 2010-06-22 2011-12-29 Ticona Llc Thermoplastic prepreg containing continuous and long fibers
US8158245B2 (en) * 2009-09-24 2012-04-17 Cytec Technology Corp. Thermoplastic composites and methods of making and using same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2057767C1 (en) * 1993-06-17 1996-04-10 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Polymeric composite material
US8158245B2 (en) * 2009-09-24 2012-04-17 Cytec Technology Corp. Thermoplastic composites and methods of making and using same
WO2011163365A2 (en) * 2010-06-22 2011-12-29 Ticona Llc Thermoplastic prepreg containing continuous and long fibers

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2670869C1 (en) * 2017-10-10 2018-10-25 Иван Соломонович Пятов Method of manufacturing a product of complex form based on hybrid composite matrix
RU2765042C1 (en) * 2020-11-02 2022-01-25 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ВИАМ) Method for manufacturing carbon fiber based on woven carbon filler and thermoplastic binder
RU2816084C1 (en) * 2023-09-15 2024-03-26 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Carbon fibre-reinforced plastic based on polyphenylene sulphide binder and method for production thereof (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2635623C2 (en) Method for forming moulded blank
CN103264530B (en) A kind of preparation method of polyimide paper honeycomb core
US5236646A (en) Process for preparing thermoplastic composites
DE102014004053B4 (en) Process for the consolidation of thermoplastic or thermoelastic fiber composite structures
CN103965638B (en) A kind of continuous lod Phthalazinone copolymerization aryl ether sulfone thermoplastic blends matrix composite and preparation method thereof
US10184215B2 (en) Natural fiber reinforced composite panel and method
CN106738523B (en) The resistance heating quick molding method of long fibre and continuous fiber reinforced thermoplastic composite material
RU2556109C1 (en) Method of producing structural thermoplastic carbon fibre reinforced plastic
US11052573B2 (en) Method of fabricating both a woven fiber preform and a composite material part
CN112744364A (en) Vacuum bag-free composite material repair system and method
KR101447136B1 (en) Method for Forming Fiber Reinforced Plastic Composite
RU2572139C1 (en) Method for obtaining carbon fibre-reinforced polymers based of heat-resistant binding agent
CN110091521B (en) Forming method of composite material component and composite material component
JP2020513351A (en) Plastic composite core member and method of manufacturing the same
DE102015014512A1 (en) Method and device for the consolidation of impregnated fiber composite structures
RU2656317C1 (en) Method of making details of fiber polymer composite material
CN107336480A (en) Automotive upholstery based on prepreg carbon fibre composite and preparation method thereof
CN110370746B (en) Multilayer molded composite material and preparation method thereof
CN103998212A (en) Method for manufacturing a composite
RU2692367C2 (en) Polymer with improved characteristics and method for production thereof
JP6368748B2 (en) Molding method for molding fiber reinforced resin
RU2116887C1 (en) Method for manufacturing laminated articles from polymeric composition materials
RU2765042C1 (en) Method for manufacturing carbon fiber based on woven carbon filler and thermoplastic binder
RU2723856C1 (en) Method of making composite bumper for ground vehicle
CN110746621A (en) Preparation method of fiber-reinforced polyphenylene sulfide prepreg