RU2770088C1 - Polyphenylene sulphide composite materials with carbon fibres and method for production thereof - Google Patents

Polyphenylene sulphide composite materials with carbon fibres and method for production thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2770088C1
RU2770088C1 RU2021108831A RU2021108831A RU2770088C1 RU 2770088 C1 RU2770088 C1 RU 2770088C1 RU 2021108831 A RU2021108831 A RU 2021108831A RU 2021108831 A RU2021108831 A RU 2021108831A RU 2770088 C1 RU2770088 C1 RU 2770088C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon fiber
composite materials
carbon
sizing
amount
Prior art date
Application number
RU2021108831A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ауес Ахмедович Беев
Светлана Юрьевна Хаширова
Азамат Ладинович Слонов
Исмел Вячеславович Мусов
Джульетта Анатольевна Беева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова» (КБГУ)
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 бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова» (КБГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова» (КБГУ)
Priority to RU2021108831A priority Critical patent/RU2770088C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2770088C1 publication Critical patent/RU2770088C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/06Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02Fibres or whiskers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L81/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of polysulfones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L81/04Polysulfides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

FIELD: composite materials.
SUBSTANCE: invention relates to polyphenylene sulphide composite materials with carbon fibres intended as structural polymer materials, and to a method for production thereof. The composite material includes polyphenylene sulphide and carbon fibres coated with an organic finishing agent, wherein a polyhydroxy ether based on 1-chloro-2,3-epoxypropane and 4,4'-dioxyphenylpropane in a volatile organic solvent is used as such agent. The amount of the applying substance relative to the carbon fibre is 1 to 4 wt.%. The amount of finished carbon fibre in the composite material is 20 wt.%.
EFFECT: resulting composite materials exhibit improved physical and mechanical and rheological properties due to the introduction of a finishing agent enhancing the wettability of the filler and increasing the boundary interactions between the carbon fibre and the polyphenylene sulphide matrix.
2 cl, 1 tbl, 7 ex

Description

Изобретение относится к полифениленсульфидным композиционным материалам с углеродными волокнами и способу их получения, предназначенным в качестве конструкционных полимерных материалов.The invention relates to polyphenylene sulfide composite materials with carbon fibers and a method for their production, intended as structural polymeric materials.

Использование аппретов при создании полимерных композиционных материалов (ПКМ) позволяет модифицировать структуру межфазного слоя и увеличить межмолекулярные взаимодействия на границе раздела фаз матрица/наполнитель. Разработка аппретирующих составов для получения полимерных композиционных материалов на основе суперконструкционных термопластов за счет повышения адгезии между полимером, например, полифениленсульфидом, и наполнителем, в частности, углеродным волокном, в ряде случаев, будет способствовать увеличению эксплуатационных свойств композита, что приведет к увеличению срока службы изделий.The use of coupling agents in the creation of polymer composite materials (PCMs) makes it possible to modify the structure of the interfacial layer and increase intermolecular interactions at the matrix/filler interface. The development of sizing compositions for the production of polymer composite materials based on superstructural thermoplastics by increasing the adhesion between the polymer, for example, polyphenylene sulfide, and the filler, in particular, carbon fiber, in some cases, will increase the performance properties of the composite, which will lead to an increase in the service life of products .

Из уровня техники известны различные виды аппретирующих добавок, используемых при создании полимерного композиционного материала. Так, в патенте на изобретение RU 2057767 приводится полимерный композиционный материал, в состав которого входят полисульфоновый полимер и углеродные волокна. Углеродные волокна содержат на поверхности в качестве аппретирующего слоя сополимер, состоящий из звеньев метакриловой кислоты, диэтиленгликоля и бензосульфокислоты в молярном соотношении от 49,5:49,5:1 до 49:49:2 в количестве 0,52-5,0 % от массы волокна при следующем соотношении компонентов, масс. %: углеродные армирующие волокна, содержащие сополимер, 25-75; полисульфоновая матрица остальное. По словам авторов изобретения, использование в качестве аппретирующего слоя указанного сополимера позволяет в 1,8-2,2 раза повысить межслоевую прочность при сдвиге полисульфоновых углепластиков. Основным недостатком предлагаемого решения является использование водной среды для нанесения на углеродную ленту смеси мономеров. Так как углеродные волокна и ленты являются гидрофобными, добиться равномерного распределения водного раствора смеси мономеров сложно. В результате полимеризации также возможна неполная конверсия мономеров, что может привести к образованию и выделению воды на других этапах получения полимерного композита, что приведет к образованию пор и снижению прочностных характеристик. Присутствие в водной среде бензолсульфокислоты будет способствовать к накоплению ионов, что будет ухудшать диэлектрические свойства материалов.From the prior art, various types of sizing additives are known that are used in the creation of a polymer composite material. So, in the patent for invention RU 2057767, a polymer composite material is given, which includes a polysulfone polymer and carbon fibers. Carbon fibers contain on the surface as a sizing layer a copolymer consisting of units of methacrylic acid, diethylene glycol and benzosulfonic acid in a molar ratio of 49.5:49.5:1 to 49:49:2 in an amount of 0.52-5.0% of fiber mass in the following ratio of components, wt. %: carbon reinforcing fibers containing a copolymer, 25-75; polysulfone matrix rest. According to the inventors, the use of said copolymer as a sizing layer makes it possible to increase the interlaminar shear strength of polysulfone carbon plastics by a factor of 1.8-2.2. The main disadvantage of the proposed solution is the use of an aqueous medium for applying a mixture of monomers to a carbon tape. Since carbon fibers and tapes are hydrophobic, it is difficult to achieve a uniform distribution of an aqueous solution of a mixture of monomers. As a result of polymerization, incomplete conversion of monomers is also possible, which can lead to the formation and release of water at other stages of obtaining a polymer composite, which will lead to the formation of pores and a decrease in strength characteristics. The presence of benzenesulfonic acid in an aqueous medium will contribute to the accumulation of ions, which will worsen the dielectric properties of materials.

По патенту РФ № 2201423 получены полимерные композиции из полимерного связующего (аппрет) и стеклоткани или углеродного наполнителя. Сначала получают связующее - олигомер реакцией тетранитрила ароматической тетракарбоновой кислоты и ароматического бис-о-цианамина при температурах 170-180 °С. Связующее получается в виде порошка. Главным недостатком этого решения является сложность процесса получения связующего. При неполной конверсии мономеров во время синтеза, может происходить выделение побочных низкомолекулярных продуктов реакции во время совмещения связующего с наполнителем при повышенной температуре, следствием чего будет иметь место образование пустот в композиционном материале. Указанное приведет к ухудшению прочностных характеристик материала. Кроме этого, порошкообразные аппреты могут недостаточно равномерно покрывать поверхность наполнителя.According to the patent of the Russian Federation No. 2201423, polymer compositions were obtained from a polymer binder (sizing) and fiberglass or carbon filler. First, a binder is obtained - an oligomer by the reaction of aromatic tetracarboxylic acid tetranitrile and aromatic bis-o-cyanamine at temperatures of 170-180 ° C. The binder is obtained in the form of a powder. The main disadvantage of this solution is the complexity of the process of obtaining a binder. With incomplete conversion of monomers during synthesis, low molecular weight by-products of the reaction may be released during the combination of the binder with the filler at an elevated temperature, resulting in the formation of voids in the composite material. This will lead to a deterioration in the strength characteristics of the material. In addition, powdered finishes may not cover the surface of the filler evenly enough.

Известны полиэфиримидные композиты по патенту США № 4049613. Чтобы увеличить смачиваемость углеродного волокна полимерной матрицей, авторы предлагают выдерживать наполнитель в горячей азотной кислоте в течение трех суток, что в технологическом и экономическом плане невыгодны.Known polyesterimide composites according to US patent No. 4049613. To increase the wettability of carbon fiber polymer matrix, the authors propose to withstand the filler in hot nitric acid for three days, which is technologically and economically unfavorable.

Известен способ обработки углеродных наполнителей по патенту на изобретение № 2676036. Изобретение относится к способу обработки углеродных наполнителей, а именно углелент или углеволокон, с целью повышения гидрофильности их поверхности и снижения плотности. Предлагаемый способ заключается в том, что процесс обработки углеродных лент и волокон проводят смесью 100 г разбавленной серной кислоты 60%-ной концентрации и оксида фосфора (V) 1,5-6,0 г при температуре 75°С в течение 0,5 часа. Обработанные вышеуказанным способом протонированные угленаполнители обладают высокой гидрофильностью поверхности и пониженной плотностью, что позволяет их применять в качестве наполнителей полярных полимеров и получать полимерные композиты с более высокой прочностью на сжатие.A known method of processing carbon fillers according to the patent for invention No. 2676036. The invention relates to a method for processing carbon fillers, namely carbon tape or carbon fibers, in order to increase the hydrophilicity of their surface and reduce the density. The proposed method consists in the fact that the process of processing carbon tapes and fibers is carried out with a mixture of 100 g of dilute sulfuric acid 60% concentration and phosphorus (V) oxide 1.5-6.0 g at a temperature of 75 ° C for 0.5 hours . The protonated carbon fillers treated in the above way have a high surface hydrophilicity and a reduced density, which allows them to be used as fillers for polar polymers and to obtain polymer composites with higher compressive strength.

Наиболее близким аналогом выступает способ аппретирования углеродного волокна по патенту РФ № 2054015 «Способ аппретирования углеродного волокна для производства полисульфонового углепластика». По предлагаемому способу, проводят смешение блоксополимера с растворителем. Блоксополимером, состоящим из звеньев бисметакрилоилоксидиэтиленгликольфталата и бисметакрилоилокси-триэтиленгликольфталата, осуществляют пропитку углеродного наполнителя с последующей сушкой для удаления растворителя и полимеризации пленки аппрета на волокне, отличающийся тем, что смешение проводят в воде с одновременным воздействием ультразвукового излучения при частоте от 15 до 44 кГц и длительности воздействия от 5 до 14 минут. Недостатками способа являются использование водных растворов блоксополимеров для смачивания гидрофобных поверхностей углеродного волокна и необходимость дальнейшей полимеризации на поверхности наполнителя. Следствием может быть неравномерное смачивание наполнителя, а, следовательно, понижение свойств получаемого углепластика.The closest analogue is the method of sizing carbon fiber according to the patent of the Russian Federation No. 2054015 "Method of sizing carbon fiber for the production of polysulfone carbon fiber." According to the proposed method, the block copolymer is mixed with a solvent. A block copolymer consisting of units of bismethacryloyloxydiethylene glycol phthalate and bismethacryloyloxy triethylene glycol phthalate is used to impregnate the carbon filler, followed by drying to remove the solvent and polymerize the sizing film on the fiber, characterized in that the mixing is carried out in water with simultaneous exposure to ultrasonic radiation at a frequency of 15 to 44 kHz and duration exposure from 5 to 14 minutes. The disadvantages of this method are the use of aqueous solutions of block copolymers for wetting hydrophobic surfaces of carbon fiber and the need for further polymerization on the surface of the filler. The result may be uneven wetting of the filler, and, consequently, a decrease in the properties of the resulting carbon fiber.

Задача настоящего изобретения заключается в получении композиционных материалов с улучшенными физико-механическими и реологическими свойствами на основе матричного полимера полифениленсульфида (ПФСД), армированного аппретированными углеродными волокнами (УВ) и разработка способа их получения. The objective of the present invention is to obtain composite materials with improved physical, mechanical and rheological properties based on the matrix polymer polyphenylene sulfide (PPS D ) reinforced with sized carbon fibers (CF) and to develop a method for their production.

Поставленная задача достигается тем, что композиционные материалы, армированные углеродными наполнителями, получают предварительной обработкой углеродного волокна органическим аппретирующим соединением – полигидроксиэфиром (ПГЭ) на основе 1-хлор-2,3-эпоксипропана и 4,4'-диоксидифенилпропана приведенной ниже формулы:The task is achieved by the fact that composite materials reinforced with carbon fillers are obtained by pre-treatment of carbon fiber with an organic sizing compound - polyhydroxy ether (PGE) based on 1-chloro-2,3-epoxypropane and 4,4'-dioxydiphenylpropane of the following formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

причем количество аппретирующего вещества к углеродному волокну соответствует 1-4 масс. %, тогда как количество аппретированного углеродного волокна в композиционном материале соответствует 20 масс. %. Обработка таким аппретом повышает смачиваемость наполнителя полифениленсульфидом, позволяет многократно проводить при необходимости термообработку получаемого изделия без изменения свойств аппрета. moreover, the amount of sizing agent to carbon fiber corresponds to 1-4 wt. %, while the amount of finished carbon fiber in the composite material corresponds to 20 wt. %. Processing with such a coupling agent increases the wettability of the filler with polyphenylene sulfide, and makes it possible to repeatedly heat treat the resulting product, if necessary, without changing the properties of the coupling agent.

Композиционные материалы по настоящему изобретению получают путем предварительного смешения полимерной матрицы и аппретированного углеродного волокна с использованием высокоскоростного гомогенизатора Multi function disintegrator VLM-40B. Затем полимерная смесь подвергается экструзии на двухшнековом микроэкструдере PJSZ фирмы Haitai Machinery (Китай) с L/D=30, при максимальной температуре 320 °С. Образцы для испытаний были получены методом литья под давлением на термопластавтомате SZS-20 компании Haitai Machinery (Китай) при температуре материального цилиндра 330-350 °С и температуре формы 80 °С.Composite materials of the present invention are obtained by pre-mixing the polymer matrix and sized carbon fiber using a high-speed homogenizer Multi function disintegrator VLM-40B. Then the polymer mixture is subjected to extrusion on a PJSZ twin-screw microextruder from Haitai Machinery (China) with L/D=30, at a maximum temperature of 320°C. Test samples were obtained by injection molding on an SZS-20 injection molding machine from Haitai Machinery (China) at a material cylinder temperature of 330–350 °C and a mold temperature of 80 °C.

Использованы молотые углеродные волокна с длиной 0,2 мм производства фирмы R&G (Германия), и полифениленсульфид марки PPS Z-200 фирмы DIC Corporation. Milled carbon fibers with a length of 0.2 mm manufactured by R&G (Germany) and polyphenylene sulfide grade PPS Z-200 from DIC Corporation were used.

Механические испытания на одноосное растяжение выполнены на образцах в форме двухсторонней лопатки с размерами согласно ГОСТ 112 62-80. Испытания проводили на универсальной испытательной машине Gotech Testing Machine CT-TCS 2000, производство Тайвань, при температуре 23 °С. Ударные испытания выполнены по методу Изода согласно ГОСТ 19109-84 на приборе Gotech Testing Machine, модель GT-7045-MD, производство Тайвань, с энергией маятника 11 Дж.Mechanical tests for uniaxial tension were performed on samples in the form of a double-sided blade with dimensions according to GOST 112 62-80. The tests were carried out on a universal testing machine Gotech Testing Machine CT-TCS 2000, made in Taiwan, at a temperature of 23°C. Impact tests were carried out according to the Izod method according to GOST 19109-84 on the Gotech Testing Machine, model GT-7045-MD, made in Taiwan, with a pendulum energy of 11 J.

Показатель текучести расплава (ПТР) определялся на приборе ИИРТ-5 (Россия) при температуре 320 °С и нагрузке 5 кгс. The melt flow index (MFR) was determined on an IIRT-5 instrument (Russia) at a temperature of 320°C and a load of 5 kgf.

Ниже представленные примеры, иллюстрирующие получение аппретированных углеродных волокон с использованием ПГЭ. Below are examples illustrating the production of finished carbon fibers using PGE.

Пример 1. Приготовление аппретированного УВ с 1 масс. % ПГЭ. Example 1. Preparation of finished HC with 1 wt. % PGE.

В трехгорловую круглодонную колбу, снабженную прямым холодильником, нагревателем и мешалкой помещают 25 г дискретного УВ с длиной волокон 0,2 мм и приливают раствор, полученный растворением 0,25 г ПГЭ в 90 мл метиленхлорида (0,21%-й раствор). Включают мешалку и перемешивают в течение 20 мин при температуре 20 °С. Далее проводят нагревание содержимого колбы и отгонку метиленхлорида по режиму: 25 °С - 30 мин.; 30 °С - 30 мин.; 35 °С - 30 мин.; 45 °С - 40 мин.25 g of discrete HC with a fiber length of 0.2 mm is placed in a three-necked round-bottom flask equipped with a direct condenser, heater and stirrer, and a solution obtained by dissolving 0.25 g of PGE in 90 ml of methylene chloride (0.21% solution) is poured. Turn on the stirrer and stir for 20 minutes at 20°C. Next, the contents of the flask are heated and the methylene chloride is distilled off according to the regime: 25 ° C - 30 min.; 30 °С - 30 min.; 35 °С - 30 min.; 45 °С - 40 min.

Аппретированный продукт сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 90-100 оС в течении 2-х часов. Выход аппретированного углеволокна – 95,7%.The dressed product is dried in an oven under vacuum at 90-100°C for 2 hours. Finished carbon fiber yield – 95.7%.

Пример 2. Приготовление аппретированного УВ с 1,5 масс. % ПГЭ. Example 2. Preparation of finished HC with 1.5 wt. % PGE.

По примеру 1, только количество ПГЭ составляет 0,38 г (0,32%-й раствор). Выход аппретированного углеволокна – 96,2%.According to example 1, only the amount of PGE is 0.38 g (0.32% solution). Finished carbon fiber yield – 96.2%.

Пример 3. Приготовление аппретированного УВ с 2 масс. % ПГЭ. Example 3. Preparation of finished HC with 2 wt. % PGE.

По примеру 1, только количество ПГЭ составляет 0,51 г (0,42%-й раствор). Выход аппретированного углеволокна – 96,8%.According to example 1, only the amount of PGE is 0.51 g (0.42% solution). Finished carbon fiber yield – 96.8%.

Пример 4. Приготовление аппретированного УВ с 2,5 масс. % ПГЭ. Example 4. Preparation of finished HC with 2.5 wt. % PGE.

По примеру 1, только количество ПГЭ составляет 0,64 г 0,53%-й раствор). Выход аппретированного углеволокна – 97,7%.According to example 1, only the amount of PGE is 0.64 g of a 0.53% solution). Finished carbon fiber yield – 97.7%.

Пример 5. Приготовление аппретированного УВ с 3 масс. % ПГЭ. Example 5. Preparation of finished HC with 3 wt. % PGE.

По примеру 1, только количество ПГЭ составляет 0,77 г (0,63%-й раствор). Выход аппретированного углеволокна – 98,4%.According to example 1, only the amount of PGE is 0.77 g (0.63% solution). Finished carbon fiber yield – 98.4%.

Пример 6. Приготовление аппретированного УВ с 3,5 масс. % ПГЭ. Example 6. Preparation of finished HC with 3.5 wt. % PGE.

По примеру 1, только количество ПГЭ составляет 0,9 г (0,74%-й раствор). Выход аппретированного углеволокна – 98,3%.According to example 1, only the amount of PGE is 0.9 g (0.74% solution). Finished carbon fiber yield – 98.3%.

Пример 7. Приготовление аппретированного УВ с 4 масс. % ПГЭ. Example 7. Preparation of finished HC with 4 wt. % PGE.

По примеру 1, только количество ПГЭ составляет 1 г (0,83%-й раствор). Выход аппретированного углеволокна – 98,6%.According to example 1, only the amount of PGE is 1 g (0.83% solution). Finished carbon fiber yield – 98.6%.

Из аппретированных УВ и ПФСД получены ПКМ, содержащие 20 масс. % обработанных ПГЭ углеволокон.From finished HC and PPS D , PCM containing 20 wt. % PGE-treated carbon fibers.

В таблице 1 представлены составы, физико-механические и реологические свойства композитов, содержащих различные массы аппретирующей добавки по примерам 1-7.Table 1 presents the compositions, physico-mechanical and rheological properties of composites containing various masses of sizing additives according to examples 1-7.

Таблица 1Table 1

СоставCompound ПТР,
г/10 мин
PTR,
g/10 min
Ар, кДж/м²А r , kJ/m² Е изг,
ГПа
E izg,
GPa
σ изг,
МПа
σ bend,
MPa
σ разр,
МПа
σ res,
MPa
ε,%ε,%
б/нb/n с/нs/n ПФСPFS ДD + 20 % УВ неаппретированный + 20% HC raw 12,012.0 17,617.6 5,15.1 11,511.5 144,6144.6 87,587.5 2,32.3 По примеру 1According to example 1 14,314.3 17,917.9 5,25.2 11,611.6 147,7147.7 89,889.8 2,42.4 По примеру 2According to example 2 16,516.5 18,718.7 5,35.3 11,811.8 150,3150.3 92,292.2 2,42.4 По примеру 3According to example 3 18,118.1 19,519.5 5,55.5 12,312.3 154,5154.5 95,495.4 2,52.5 По примеру 4According to example 4 20,720.7 20,220.2 5,65.6 12,512.5 157,6157.6 98,398.3 2,52.5 По примеру 5According to example 5 22,122.1 21,421.4 5,75.7 12,612.6 159,8159.8 100,1100.1 2,62.6 По примеру 6According to example 6 22,022.0 21,221.2 5,65.6 12,512.5 159,5159.5 99,699.6 2,52.5 По примеру 7According to example 7 21,821.8 20,920.9 5,65.6 12,412.4 159,3159.3 99,599.5 2,52.5

где ПТР – показатель текучести расплава, Ар – ударная прочность, Еизг – модуль упругости при изгибе, σизг – предел прочности при изгибе, σразр - предел прочности при растяжении, ε, % - относительное удлинение при разрыве.where MFR is the melt flow index, A p is impact strength, E flex is the flexural modulus, σ flex is the ultimate flexural strength, σ rel is the ultimate tensile strength, ε, % is the relative elongation at break.

Как видно из приведенных данных, полимерные композиции, содержащие аппретированные углеродные волокна (№№ 1-7), по физико-механическим и реологическим характеристикам проявляют более высокие свойства по сравнению с неаппретированным образцом.As can be seen from the data presented, the polymer compositions containing sized carbon fibers (Nos. 1-7) exhibit better properties in terms of physico-mechanical and rheological characteristics compared to the non-finished sample.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в улучшении физико-механических и реологических свойств создаваемых композиционных материалов за счет введения органического аппрета - полигидроксиэфира на основе 1-хлор-2,3-эпоксипропана и 4,4'-диоксидифенилпропана со степенью поликонденсации n = 165÷175, который повышает смачиваемость наполнителя и увеличивает граничные взаимодействия между углеродным волокном и полифениленсульфидной матрицей.The technical result of the invention is to improve the physicomechanical and rheological properties of the created composite materials by introducing an organic coupling agent - polyhydroxyether based on 1-chloro-2,3-epoxypropane and 4,4'-dioxydiphenylpropane with a degree of polycondensation n = 165÷175, which increases the wettability of the filler and increases the boundary interactions between the carbon fiber and the polyphenylene sulfide matrix.

Claims (4)

1. Полифениленсульфидные композиционные материалы с углеродными волокнами в качестве наполнителя, предназначенные в качестве конструкционных полимерных материалов, отличающиеся тем, что в качестве аппрета углеродных волокон используют органическое соединение – полигидроксиэфир на основе 1-хлор-2,3-эпоксипропана и 4,4'-диоксидифенилпропана приведенной ниже формулы:1. Polyphenylene sulfide composite materials with carbon fibers as a filler, intended as structural polymeric materials, characterized in that an organic compound is used as a carbon fiber coupling agent - polyhydroxy ether based on 1-chloro-2,3-epoxypropane and 4,4'- dioxydiphenylpropane of the formula below:
Figure 00000002
Figure 00000002
в легколетучем органическом растворителе метиленхлориде, причем количество аппретирующего вещества к углеродному волокну составляет 1-4 масс. %, тогда как количество аппретированного углеродного волокна в композиционном материале составляет 20 масс. %. in a highly volatile organic solvent methylene chloride, and the amount of sizing agent to carbon fiber is 1-4 wt. %, while the amount of finished carbon fiber in the composite material is 20 wt. %. 2. Способ получения полифениленсульфидных композиционных материалов с углеродными волокнами по п.1 путем предварительного смешения полифениленсульфида с аппретированным углеродным волокном с последующей экструзией полученной полимерной смеси, включающий аппретирование углеродного волокна путем нанесения аппретирующего вещества из раствора с последующей сушкой, отличающийся тем, что аппрет - полигидроксиэфир на основе 1-хлор-2,3-эпоксипропана и 4,4'-диоксидифенилпропана наносят из растворов с массовой долей 0,21-0,83 % в органическом легколетучем растворителе метиленхлориде и проводят ступенчатый подъем температуры с одновременной отгонкой растворителя по режиму: 20 °С - 20 мин; 25 °С - 30 мин; 30 °С - 30 мин; 35 °С - 30 мин; 45 °С - 40 мин.2. A method for producing polyphenylene sulfide composite materials with carbon fibers according to claim 1 by pre-mixing polyphenylene sulfide with a sized carbon fiber, followed by extrusion of the resulting polymer mixture, including sizing of carbon fiber by applying a sizing agent from a solution followed by drying, characterized in that the sizing is polyhydroxy ether based on 1-chloro-2,3-epoxypropane and 4,4'-dioxydiphenylpropane is applied from solutions with a mass fraction of 0.21-0.83% in an organic volatile solvent methylene chloride and a stepwise increase in temperature is carried out with simultaneous distillation of the solvent according to the regime: 20 °С - 20 min; 25 °С - 30 min; 30 °С - 30 min; 35 °С - 30 min; 45 °C - 40 min.
RU2021108831A 2021-04-01 2021-04-01 Polyphenylene sulphide composite materials with carbon fibres and method for production thereof RU2770088C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021108831A RU2770088C1 (en) 2021-04-01 2021-04-01 Polyphenylene sulphide composite materials with carbon fibres and method for production thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021108831A RU2770088C1 (en) 2021-04-01 2021-04-01 Polyphenylene sulphide composite materials with carbon fibres and method for production thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2770088C1 true RU2770088C1 (en) 2022-04-14

Family

ID=81255500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021108831A RU2770088C1 (en) 2021-04-01 2021-04-01 Polyphenylene sulphide composite materials with carbon fibres and method for production thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2770088C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59130375A (en) * 1982-12-29 1984-07-26 バスフ・アクチェンゲゼルシャフト Sized carbon fiber for composite material excellent in impact resistance
CN1030923A (en) * 1987-07-24 1989-02-08 聚塑料株式会社 Polyarylene sulfide resin composition
RU2054015C1 (en) * 1994-04-28 1996-02-10 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Process for finishing carbon fiber for manufacture of polysulfonic carbon plastic material
RU2013103780A (en) * 2010-06-30 2014-08-10 Торэй Индастриз, Инк. METHOD FOR PRODUCING CARBON FIBERS COATED WITH Sizing SUBSTANCE AND CARBON FIBERS COATED WITH Sizing Substance
RU2741505C1 (en) * 2020-03-16 2021-01-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова» (КБГУ) Polyether ether ketone carbon-fiber composite and method for production thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59130375A (en) * 1982-12-29 1984-07-26 バスフ・アクチェンゲゼルシャフト Sized carbon fiber for composite material excellent in impact resistance
CN1030923A (en) * 1987-07-24 1989-02-08 聚塑料株式会社 Polyarylene sulfide resin composition
RU2054015C1 (en) * 1994-04-28 1996-02-10 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Process for finishing carbon fiber for manufacture of polysulfonic carbon plastic material
RU2013103780A (en) * 2010-06-30 2014-08-10 Торэй Индастриз, Инк. METHOD FOR PRODUCING CARBON FIBERS COATED WITH Sizing SUBSTANCE AND CARBON FIBERS COATED WITH Sizing Substance
RU2741505C1 (en) * 2020-03-16 2021-01-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова» (КБГУ) Polyether ether ketone carbon-fiber composite and method for production thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2744893C1 (en) Polymer carbon fiber composition and method for its production
RU2770088C1 (en) Polyphenylene sulphide composite materials with carbon fibres and method for production thereof
RU2775606C1 (en) Polymer composite materials made of polyphenylene sulphide with carbon fibres and method for production thereof
RU2773524C1 (en) Carbon fibre-reinforced polyphenylene sulphide composite materials and method for production thereof
RU2767549C1 (en) Composite materials based on polyphenylene sulphide, carbon fibres and method for production thereof
RU2767562C1 (en) Polyphenylene sulphide composite materials with finished carbon fibres and method for production thereof
RU2770098C1 (en) Polymer composites of polyphenylene sulphide, finished carbon fibre and method for production thereof
RU2752625C1 (en) Polymer composite material based on polyesteresterketone and carbon fiber and a method for its production
RU2767564C1 (en) Polymer composites filled with finished carbon fibre from polyphenylene sulphide and method for production thereof
RU2793890C1 (en) Method for obtaining finished carbon fibre and polyether ether ketone composite based on it
RU2802624C1 (en) Method for obtaining finished carbon fibres and polyether ether ketone composite materials based on them
RU2770097C1 (en) Polyphenylene sulphide compositions with finished glass fibres and method for production thereof
RU2757922C2 (en) Carbon fiber polymer composite material based on polyesteresterketone and a method for its preparation
RU2767546C1 (en) Glass fibre reinforced polyphenylene sulphide composite materials and method for production thereof
RU2770092C1 (en) Polymer compositions based on polyphenylene sulphide, glass fibre and method for production thereof
RU2770361C1 (en) Polyphenylene sulphide fiberglass composites and method for production thereof
RU2811395C1 (en) Method for obtaining finished carbon fiber and polyetheretherketone composite material
RU2811391C1 (en) Method for producing coated carbon fibers and polyether ether ketone compositions
RU2793888C1 (en) Polymer composite material based on polyetheretherketone and carbon fiber and a method for its production
RU2767551C1 (en) Polyphenylene sulphide composite materials with finished glass fibres and method for production thereof
RU2816425C1 (en) Method for obtaining sized carbon fibre and polymer composite based on it
RU2793760C1 (en) Dressed carbon fibre and polyetheretherketone composite material based on it
RU2770087C1 (en) Polyphenylene sulphide fiberglass composites and method for production thereof
RU2796404C1 (en) Method for obtaining treated carbon fibres and polymer compositions based on them
RU2793866C1 (en) Method for obtaining dressed carbon fibres and polyesterimide composite