RU2811289C1 - Method for producing finished glass fibers and reinforced polymer composition based on them - Google Patents
Method for producing finished glass fibers and reinforced polymer composition based on them Download PDFInfo
- Publication number
- RU2811289C1 RU2811289C1 RU2023105679A RU2023105679A RU2811289C1 RU 2811289 C1 RU2811289 C1 RU 2811289C1 RU 2023105679 A RU2023105679 A RU 2023105679A RU 2023105679 A RU2023105679 A RU 2023105679A RU 2811289 C1 RU2811289 C1 RU 2811289C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sizing
- tda
- finished glass
- finished
- minutes
- Prior art date
Links
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 24
- 238000004513 sizing Methods 0.000 claims abstract description 25
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 13
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 7
- RLYCRLGLCUXUPO-UHFFFAOYSA-N 2,6-diaminotoluene Chemical compound CC1=C(N)C=CC=C1N RLYCRLGLCUXUPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 12
- 239000000945 filler Substances 0.000 abstract description 9
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract description 6
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 7
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012763 reinforcing filler Substances 0.000 description 3
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- -1 phosphorus-silicon ethers Chemical class 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 2
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 1,3-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=CC(N)=C1 WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VPWNQTHUCYMVMZ-UHFFFAOYSA-N 4,4'-sulfonyldiphenol Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1S(=O)(=O)C1=CC=C(O)C=C1 VPWNQTHUCYMVMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N Epichlorohydrin Chemical compound ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920004748 ULTEM® 1010 Polymers 0.000 description 1
- GTDPSWPPOUPBNX-UHFFFAOYSA-N ac1mqpva Chemical compound CC12C(=O)OC(=O)C1(C)C1(C)C2(C)C(=O)OC1=O GTDPSWPPOUPBNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 1
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 1
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к способу получения аппретированных стеклянных волокон, и армированным полимерным композициям на их основе с неорганическими, в частности, стеклянными волокнами в качестве армирующих наполнителей, и может быть использовано для производства изделий специального назначения в аддитивной технологии.The invention relates to a method for producing finished glass fibers, and reinforced polymer compositions based on them with inorganic, in particular glass fibers, as reinforcing fillers, and can be used for the production of special-purpose products in additive technology.
Изобретение относится к области полимерных композиций с неорганическими, в частности, стеклянными волокнами в качестве армирующих наполнителей и способам их получения, и может быть использовано в качестве конструкционных материалов для производства изделий специального назначения в аддитивных технологиях.The invention relates to the field of polymer compositions with inorganic, in particular glass, fibers as reinforcing fillers and methods for their production, and can be used as structural materials for the production of special-purpose products in additive technologies.
Одним из путей повышения эксплуатационных свойств полимерных композиций, армированных стеклянными волокнами (стекловолокно, СВ), является аппретирование поверхности стеклянного волокна, позволяющего модифицировать структуру межфазного слоя и увеличить межмолекулярные адгезионные взаимодействия на границе раздела фаз полимер-наполнитель.One of the ways to increase the performance properties of polymer compositions reinforced with glass fibers (glass fiber, GF) is to finish the surface of the glass fiber, which makes it possible to modify the structure of the interfacial layer and increase intermolecular adhesive interactions at the polymer-filler interface.
Известны различные виды аппретирующих добавок, используемых при создании полимерных композиционных материалов. Так, авторское свидетельство СССР на изобретение №345249 (опублик. 14.07.1972, бюлл. №22) описывает способ аппретирования стекловолокна фосфоркремнийорганическими эфирами. Основным недостатком предлагаемого решения является использование высокотоксичного ксилола для нанесения на стеклянный холст смеси мономеров. Для удаления ксилола, приходится повышать температуру до 120°С. Наличие в структуре аппрета алифатических группировок, будет ухудшать термостойкость и теплостойкость композита.There are various types of sizing additives used in the creation of polymer composite materials. Thus, the USSR copyright certificate for invention No. 345249 (published July 14, 1972, Bulletin No. 22) describes a method for sizing glass fiber with phosphorus-silicon ethers. The main disadvantage of the proposed solution is the use of highly toxic xylene to apply a mixture of monomers to the glass canvas. To remove xylene, the temperature has to be increased to 120°C. The presence of aliphatic groups in the structure of the sizing agent will worsen the heat resistance and heat resistance of the composite.
Известен состав для обработки стеклоткани - авторское свидетельство СССР №1669883, МПК С03С 25/02, 1991. Состав содержит эпоксипропоксипропилтриэтоксисилан, γ-аминопропил-триэтоксисилан, глицерин или этиленгликоль, уксусную кислоту и дистиллированную воду. Этот состав придает жесткость после аппретирования, что приводит к образованию на поверхности стеклоткани ворса из разрушенных филаментов. В процессе переработки стеклоткани методом пропитки эпоксидными, фенольными, меламиновыми связующими, на месте разрушенных филаментов на ткани образуются рельефные, неоднородные участки, которые трудно переработать методом прессования. Кроме этого данный аппрет имеет недостаточно высокие скорости смачивания стеклоткани.A known composition for processing fiberglass is USSR author's certificate No. 1669883, MPK S03S 25/02, 1991. The composition contains epoxypropoxypropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, glycerin or ethylene glycol, acetic acid and distilled water. This composition imparts rigidity after finishing, which leads to the formation of pile from destroyed filaments on the surface of the glass fabric. In the process of processing fiberglass by impregnation with epoxy, phenolic, and melamine binders, in place of destroyed filaments, relief, heterogeneous areas are formed on the fabric, which are difficult to process by pressing. In addition, this sizing agent has insufficiently high wetting speeds for fiberglass.
Известен состав для аппретирования стекловолокнистых материалов - патент Белоруссии №11045, 08.30.2008, МПК С03С 25/00. Состав содержит полифункциональный силан марки Z-6224 - 0,5-2,0 масс.%, уксусную или муравьиную кислоту 0,5-2,0 масс.%, смачиватель сандоклин PCJ 0,1-0,7 масс.%, остальное - дистиллированная вода. Для высокотемпературных 3-D технологий состав непригоден, так как содержит кислоты, которые приведут к накоплению ионов, результатом чего будет коррозия металлических поверхностей и ухудшение диэлектрических свойств композиционных материалов.A known composition for finishing fiberglass materials is Belarusian patent No. 11045, 08.30.2008, MPK S03S 25/00. The composition contains polyfunctional silane brand Z-6224 - 0.5-2.0 wt.%, acetic or formic acid 0.5-2.0 wt.%, wetting agent sandoclin PCJ 0.1-0.7 wt.%, the rest - distilled water. The composition is unsuitable for high-temperature 3-D technologies, since it contains acids that will lead to the accumulation of ions, resulting in corrosion of metal surfaces and deterioration of the dielectric properties of composite materials.
В следующей работе - по патенту РФ №2201423, получены полимерные композиции на основе полимерного связующего (аппрета) и стеклоткани или углеродного наполнителя. Предварительно получают связующее - олигомер путем взаимодействия тетранитрила ароматической тетракарбоновой кислоты и ароматического бис-о-цианамина при температуре 170-180°С. Связующее получают в порошкообразном виде. Основным недостатком приведенного решения является сложность процесса синтеза связующего. Неполная степень превращения мономеров во время синтеза может привести к выделению побочных низкомолекулярных продуктов реакции при совмещении связующего с наполнителем при повышенной температуре, а, следовательно, к образованию пустот в композиционном материале, что будет приводить к ухудшению прочностных характеристик материала. Кроме того, порошкообразные аппреты могут недостаточно равномерно покрывать поверхность наполнителя.In the following work, according to RF patent No. 2201423, polymer compositions were obtained based on a polymer binder (sizing agent) and fiberglass or carbon filler. A binder, an oligomer, is first prepared by reacting aromatic tetracarboxylic acid tetranitrile and aromatic bis-o-cyanamine at a temperature of 170-180°C. The binder is obtained in powder form. The main disadvantage of the above solution is the complexity of the binder synthesis process. An incomplete degree of conversion of monomers during synthesis can lead to the release of by-products of low molecular weight reaction when combining a binder with a filler at elevated temperatures, and, consequently, to the formation of voids in the composite material, which will lead to a deterioration in the strength characteristics of the material. In addition, powdered sizing agents may not cover the surface of the filler evenly enough.
Наиболее близким аналогом выступает патент РФ №2710559 «Способ получения аппретированных стеклянных волокон и композиционные материалы на их основе». В работе предложен способ получения аппретированных стеклянных волокон, который включает аппретирование стеклянного волокна путем нанесения аппретирующего материала из раствора с последующей сушкой. В качестве аппретирующего вещества используют термопластичный сополимер - сополигидроксиэфир на основе ди(4-оксифенил)-сульфона, ди(4-оксифенил)-пропана и 3-хлор-1,2-эпоксипропана. Из аппретированного таким образом стекловолокна получают композиционные материалы. Недостатком решения относительно невысокие значения температуры стеклования полимерных композиций.The closest analogue is RF patent No. 2710559 “Method for producing finished glass fibers and composite materials based on them.” The work proposes a method for producing sizing glass fibers, which involves sizing glass fibers by applying a sizing material from a solution, followed by drying. A thermoplastic copolymer is used as a sizing agent - copolyhydroxyether based on di(4-hydroxyphenyl)-sulfone, di(4-hydroxyphenyl)-propane and 3-chloro-1,2-epoxypropane. Composite materials are obtained from fiberglass dressed in this way. The disadvantage of the solution is the relatively low values of the glass transition temperature of the polymer compositions.
Задача настоящего изобретения заключается в разработке способа получения аппретированных стеклянных волокон, и армированных полимерных композиций на их основе, проявляющего улучшенные значения температуры стеклования, на основе матричного полимера - полиэфиримида (ПЭИ), содержащего в качестве армирующего наполнителя, аппретированные стеклянные волокна (СВ).The objective of the present invention is to develop a method for producing finished glass fibers, and reinforced polymer compositions based on them, exhibiting improved glass transition temperatures, based on a matrix polymer - polyetherimide (PEI), containing finished glass fibers (GF) as a reinforcing filler.
Поставленная задача достигается тем, что полиэфиримидная композиция, армированная стеклянным наполнителем, получается предварительной обработкой стеклянного волокна аппретирующим компонентом - 2,6-толуилендиамином (2,6-ТДА), формулы:This task is achieved by the fact that a polyetherimide composition reinforced with glass filler is obtained by pre-treating glass fiber with a sizing component - 2,6-toluylenediamine (2,6-TDA), formula:
Матричный полимер - промышленный полиэфиримид (ПЭИ) марки ULTEM-1010, формулы:Matrix polymer - industrial polyetherimide (PEI) brand ULTEM-1010, formula:
является продуктом поликонденсации 1,3-диаминобензола и диангидрида 2,2'-бис[4(3,4-дикарбоксифенокси)фенил]-пропана. Приведенная вязкость равна 0,63 дл/г, измеренная для 0,5%-ного раствора в хлороформе.is a polycondensation product of 1,3-diaminobenzene and 2,2'-bis[4(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]-propane dianhydride. The given viscosity is 0.63 dl/g, measured for a 0.5% solution in chloroform.
При этом берут следующие соотношения (масс.%) компонентов в наполнителе (2,6-ТДА+СВ):In this case, the following ratios (wt.%) of the components in the filler (2,6-TDA + SV) are taken:
Количество аппретированного стеклянного волокна в полиэфиримидном композите составляет 20 масс.%. Обработка таким аппретирующим веществом повышает смачиваемость стеклянного волокна матричным полиэфиримидом, позволяет многократно проводить при необходимости термообработку получаемого изделия без изменения свойств аппретирующего состава.The amount of finished glass fiber in the polyetherimide composite is 20 wt%. Treatment with such a sizing agent increases the wettability of glass fiber by matrix polyetherimide and allows, if necessary, to repeatedly heat treat the resulting product without changing the properties of the sizing composition.
Аппретированные волокна получают путем обработки стеклянного волокна аппретирующим веществом - раствором 2,6-толуилендиамина в растворителе - этиловом спирте головной фракции (ЭСГФ), являющейся побочным продуктом при производстве этанола. Головная фракция содержит этанол и легколетучие соединения - альдегиды, эфиры, метанол.Finished fibers are produced by treating glass fiber with a sizing agent - a solution of 2,6-toluylenediamine in a solvent - ethyl alcohol of the head fraction (ESHF), which is a by-product in the production of ethanol. The head fraction contains ethanol and highly volatile compounds - aldehydes, ethers, methanol.
Полимерные композиционные материалы по настоящему изобретению получают путем предварительного смешения полимерной матрицы и аппретированного стекловолокна с использованием высокоскоростного гомогенизатора Multi function disintegrator VLM-40B. Затем полимерная смесь подвергается экструзии с использованием лабораторного двухшнекового экструдера с тремя зонами нагрева при температурных режимах переработки 200°С, 315°С, 355°С.The polymer composite materials of the present invention are prepared by pre-mixing the polymer matrix and finished glass fiber using a high-speed Multi function disintegrator VLM-40B homogenizer. Then the polymer mixture is extruded using a laboratory twin-screw extruder with three heating zones at processing temperatures of 200°C, 315°C, 355°C.
Ниже представленные примеры, иллюстрирующие способ получения аппретированных стеклянных волокон с использованием аппретирующего компонента.Below are examples illustrating a method for producing sizing glass fibers using a sizing component.
Пример 1. Получение аппретированного СВ с 0,5 масс.% 2,6-ТДА. Example 1. Preparation of finished dry matter with 0.5 wt.% 2,6-TDA.
В трехгорловую реакционную колбу, снабженную мешалкой, системой подачи газообразного азота и прямым холодильником помещают 24,875 г (99,5 масс.%) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают раствор, полученный растворением 0,125 г (0,5 масс.%) 2,6-ТДА в 150 мл ЭСГФ (0,09%-ный раствор). Включают мешалку, подачу азота, и выдерживают 15 минут при температуре 20°С. После этого проводят нагревание содержимого колбы и отгонку ЭСГФ по режиму: 35°С - 25 мин.; 50°С - 10 мин.; 60°С - 10 мин.; 85°С - 20 мин.24.875 g (99.5 wt%) of dry matter with a fiber length of 3 mm is placed in a three-neck reaction flask equipped with a stirrer, a nitrogen gas supply system and a direct condenser, and a solution obtained by dissolving 0.125 g (0.5 wt%) 2 is added. 6-TDA in 150 ml ESHF (0.09% solution). Turn on the stirrer, nitrogen supply, and hold for 15 minutes at a temperature of 20°C. After this, the contents of the flask are heated and the ESGF is distilled off according to the following regime: 35°C - 25 minutes; 50°C - 10 min.; 60°C - 10 min.; 85°C - 20 min.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 91÷92°С, 2 часа.The finished fiber is dried in a drying cabinet under vacuum at 91÷92°C for 2 hours.
Пример 2. Приготовление аппретированного СВ с 1,0 масс.% 2,6-ТДА. Example 2. Preparation of finished dry matter with 1.0 wt.% 2,6-TDA.
В трехгорловую реакционную колбу, снабженную мешалкой, системой подачи газообразного азота и прямым холодильником помещают 24,75 г (99,0 масс.%) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают раствор, полученный растворением 0,25 г (1,0 масс.%) 2,6-ТДА в 150 мл ЭСГФ (0,18%-ный раствор). Включают мешалку, подачу азота, и выдерживают 15 минут при температуре 20°С. После этого проводят нагревание содержимого колбы и отгонку ЭСГФ по режиму: 35°С - 25 мин.; 50°С - 10 мин.; 60°С - 10 мин.; 85°С - 20 мин.24.75 g (99.0 wt%) of dry matter with a fiber length of 3 mm is placed in a three-neck reaction flask equipped with a stirrer, a nitrogen gas supply system and a direct cooler, and a solution obtained by dissolving 0.25 g (1.0 wt.) is added. %) 2,6-TDA in 150 ml ESHF (0.18% solution). Turn on the stirrer, nitrogen supply, and hold for 15 minutes at a temperature of 20°C. After this, the contents of the flask are heated and the ESGF is distilled off according to the following regime: 35°C - 25 minutes; 50°C - 10 min.; 60°C - 10 min.; 85°C - 20 min.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 91÷92°С, 2 часа.The finished fiber is dried in a drying cabinet under vacuum at 91÷92°C for 2 hours.
Пример 3. Приготовление аппретированного СВ с 1,5 масс.% 2,6-ТДА. Example 3. Preparation of finished SV with 1.5 wt.% 2,6-TDA.
В трехгорловую реакционную колбу, снабженную мешалкой, системой подачи газообразного азота и прямым холодильником помещают 24,625 г (98,5 масс.%) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают раствор, полученный растворением 0,375 г (1,5 масс.%) 2,6-ТДА в 150 мл ЭСГФ (0,28%-ный раствор). Включают мешалку, подачу азота, и выдерживают 15 минут при температуре 20°С. После этого проводят нагревание содержимого колбы и отгонку ЭСГФ по режиму: 35°С - 25 мин.; 50°С - 10 мин.; 60°С - 10 мин.; 85°С - 20 мин.24.625 g (98.5 wt%) of dry matter with a fiber length of 3 mm is placed in a three-neck reaction flask equipped with a stirrer, a nitrogen gas supply system and a direct condenser, and a solution obtained by dissolving 0.375 g (1.5 wt%) 2 is added. 6-TDA in 150 ml ESHF (0.28% solution). Turn on the stirrer, nitrogen supply, and hold for 15 minutes at a temperature of 20°C. After this, the contents of the flask are heated and the ESGF is distilled off according to the following regime: 35°C - 25 minutes; 50°C - 10 min.; 60°C - 10 min.; 85°C - 20 min.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 91÷92°С, 2 часа.The finished fiber is dried in a drying cabinet under vacuum at 91÷92°C for 2 hours.
Пример 4. Приготовление аппретированного СВ с 2,0 масс.% 2,6-ТДА. Example 4. Preparation of finished SV with 2.0 wt.% 2,6-TDA.
В трехгорловую реакционную колбу, снабженную мешалкой, системой подачи газообразного азота и прямым холодильником помещают 24,5 г (98,0 масс.%) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают раствор, полученный растворением 0,5 г (2,0 масс.%) 2,6-ТДА в 150 мл ЭСГФ (0,37%-ный раствор). Включают мешалку, подачу азота, и выдерживают 15 минут при температуре 20°С. После этого проводят нагревание содержимого колбы и отгонку ЭСГФ по режиму: 35°С - 25 мин.; 50°С - 10 мин.; 60°С - 10 мин.; 85°С - 20 мин.24.5 g (98.0 wt.%) of dry matter with a fiber length of 3 mm is placed in a three-neck reaction flask equipped with a stirrer, a nitrogen gas supply system and a direct cooler, and a solution obtained by dissolving 0.5 g (2.0 wt.%) is added. %) 2,6-TDA in 150 ml ESHF (0.37% solution). Turn on the stirrer, nitrogen supply, and hold for 15 minutes at a temperature of 20°C. After this, the contents of the flask are heated and the ESGF is distilled off according to the following regime: 35°C - 25 minutes; 50°C - 10 min.; 60°C - 10 min.; 85°C - 20 min.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 91÷92°С, 2 часа.The finished fiber is dried in a drying cabinet under vacuum at 91÷92°C for 2 hours.
Пример 5. Приготовление аппретированного СВ с 2,5 масс.% 2,6-ТДА. Example 5. Preparation of finished SV with 2.5 wt.% 2,6-TDA.
В трехгорловую реакционную колбу, снабженную мешалкой, системой подачи газообразного азота и прямым холодильником помещают 24,375 г (97,5 масс.%) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают раствор, полученный растворением 0,625 г (2,5 масс.%) 2,6-ТДА в 150 мл ЭСГФ (0,46%-ный раствор). Включают мешалку, подачу азота, и выдерживают 15 минут при температуре 20°С. После этого, проводят нагревание содержимого колбы и отгонку ЭСГФ по режиму: 35°С - 25 мин.; 50°С - 10 мин.; 60°С - 10 мин.; 85°С - 20 мин.24.375 g (97.5 wt%) of dry matter with a fiber length of 3 mm is placed in a three-neck reaction flask equipped with a stirrer, a nitrogen gas supply system and a direct condenser, and a solution obtained by dissolving 0.625 g (2.5 wt%) 2 is added. 6-TDA in 150 ml ESHF (0.46% solution). Turn on the stirrer, nitrogen supply, and hold for 15 minutes at a temperature of 20°C. After this, the contents of the flask are heated and the ESGF is distilled according to the following regime: 35°C - 25 minutes; 50°C - 10 min.; 60°C - 10 min.; 85°C - 20 min.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 91÷92°С, 2 часа.The finished fiber is dried in a drying cabinet under vacuum at 91÷92°C for 2 hours.
Пример 6. Приготовление аппретированного СВ с 3,0 масс.% 2,6-ТДА. Example 6. Preparation of finished SV with 3.0 wt.% 2,6-TDA.
В трехгорловую реакционную колбу, снабженную мешалкой, системой подачи газообразного азота и прямым холодильником помещают 24,25 г (97,0 масс.%) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают раствор, полученный растворением 0,75 г (3,0 масс.%) 2,6-ТДА в 150 мл ЭСГФ (0,55%-ный раствор). Включают мешалку, подачу азота, и выдерживают 15 минут при температуре 20°С. После этого проводят нагревание содержимого колбы и отгонку ЭСГФ по режиму: 35°С - 25 мин.; 50°С - 10 мин.; 60°С - 10 мин.; 85°С - 20 мин. 24.25 g (97.0 wt.%) of dry matter with a fiber length of 3 mm is placed in a three-neck reaction flask equipped with a stirrer, a nitrogen gas supply system and a direct cooler, and a solution obtained by dissolving 0.75 g (3.0 wt.%) is added. %) 2,6-TDA in 150 ml ESHF (0.55% solution). Turn on the stirrer, nitrogen supply, and hold for 15 minutes at a temperature of 20°C. After this, the contents of the flask are heated and the ESGF is distilled off according to the following regime: 35°C - 25 minutes; 50°C - 10 min.; 60°C - 10 min.; 85°C - 20 min.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 91÷92°С, 2 часа.The finished fiber is dried in a drying cabinet under vacuum at 91÷92°C for 2 hours.
Пример 7. Приготовление аппретированного СВ с 3,5 масс.% 2,6-ТДА. Example 7. Preparation of finished SV with 3.5 wt.% 2,6-TDA.
В трехгорловую реакционную колбу, снабженную мешалкой, системой подачи газообразного азота и прямым холодильником помещают 24,125 г (96,5 масс.%) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают раствор, полученный растворением 0,875 г (3,5 масс.%) 2,6-ТДА в 150 мл ЭСГФ (0,64%-ный раствор). Включают мешалку, подачу азота, и выдерживают 15 минут при температуре 20°С. После этого, проводят нагревание содержимого колбы и отгонку ЭСГФ по режиму: 35°С - 25 мин.; 50°С - 10 мин.; 60°С - 10 мин.; 85°С - 20 мин.24.125 g (96.5 wt%) of dry matter with a fiber length of 3 mm is placed in a three-neck reaction flask equipped with a stirrer, a nitrogen gas supply system and a direct condenser, and a solution obtained by dissolving 0.875 g (3.5 wt%) 2 is added. 6-TDA in 150 ml ESHF (0.64% solution). Turn on the stirrer, nitrogen supply, and hold for 15 minutes at a temperature of 20°C. After this, the contents of the flask are heated and the ESGF is distilled according to the following regime: 35°C - 25 minutes; 50°C - 10 min.; 60°C - 10 min.; 85°C - 20 min.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 91÷92°С, 2 часа.The finished fiber is dried in a drying cabinet under vacuum at 91÷92°C for 2 hours.
Из аппретированных СВ и ПЭИ получены полимерные композиции, содержащие 20 масс.% аппретированных 2,6-толуилендиамином стекловолокон.Polymer compositions containing 20 wt.% of glass fibers coated with 2,6-toluene diamine were obtained from coated SV and PEI.
В таблице 1 представлены составы композиционных материалов по примерам 1-7, а также температуры стеклования композиций, содержащих различные количества аппретирующей добавки.Table 1 presents the compositions of composite materials according to examples 1-7, as well as the glass transition temperatures of compositions containing various amounts of sizing additive.
Как видно из приведенных данных, полимерные композиции, армированные аппретированными стеклянными волокнами (№1÷7), проявляют более высокие значения температур стеклования по сравнению с композитом, содержащим неаппретированное стекловолокно.As can be seen from the data presented, polymer compositions reinforced with finished glass fibers (No. 1÷7) exhibit higher glass transition temperatures compared to a composite containing unfinished glass fiber.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в улучшении температур стеклования создаваемых армированных полимерных композиций за счет введения аппретирующего соединения - 2,6-толуилендиамина, который повышает смачиваемость наполнителя и увеличивает граничные взаимодействия между наполнителем и полиэфиримидной матрицей. Кроме этого происходит утилизация этилового спирта головной фракции, являющегося побочным продуктом при производстве этанола.The technical result of the present invention is to improve the glass transition temperatures of the created reinforced polymer compositions due to the introduction of a sizing compound - 2,6-toluylenediamine, which increases the wettability of the filler and increases the boundary interactions between the filler and the polyetherimide matrix. In addition, the ethyl alcohol of the head fraction, which is a by-product of ethanol production, is recycled.
Claims (4)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2811289C1 true RU2811289C1 (en) | 2024-01-11 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2272051C2 (en) * | 2000-08-22 | 2006-03-20 | Сайтек Текнолоджи Корп. | Elastic polymeric element, substrate for curable composition, curable composition, methods for preparation thereof, curing method, products |
| WO2014202673A1 (en) * | 2013-06-21 | 2014-12-24 | Solvay Specialty Polymers Usa, Llc | Reinforced compositions |
| RU2710559C1 (en) * | 2019-05-16 | 2019-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Method for producing dressed glass fibers and composite materials based thereon |
| CN110903504A (en) * | 2019-10-31 | 2020-03-24 | 安徽国风塑业股份有限公司 | Superfine glass fiber, preparation method and application thereof, and polyimide film |
| WO2020099685A1 (en) * | 2018-11-16 | 2020-05-22 | Rhodia Operations | Polymer composites comprising an aliphatic polyamide matrix and sized glass or basalt fibres |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2272051C2 (en) * | 2000-08-22 | 2006-03-20 | Сайтек Текнолоджи Корп. | Elastic polymeric element, substrate for curable composition, curable composition, methods for preparation thereof, curing method, products |
| WO2014202673A1 (en) * | 2013-06-21 | 2014-12-24 | Solvay Specialty Polymers Usa, Llc | Reinforced compositions |
| WO2020099685A1 (en) * | 2018-11-16 | 2020-05-22 | Rhodia Operations | Polymer composites comprising an aliphatic polyamide matrix and sized glass or basalt fibres |
| RU2710559C1 (en) * | 2019-05-16 | 2019-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Method for producing dressed glass fibers and composite materials based thereon |
| CN110903504A (en) * | 2019-10-31 | 2020-03-24 | 安徽国风塑业股份有限公司 | Superfine glass fiber, preparation method and application thereof, and polyimide film |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2710559C1 (en) | Method for producing dressed glass fibers and composite materials based thereon | |
| RU2811289C1 (en) | Method for producing finished glass fibers and reinforced polymer composition based on them | |
| RU2811370C1 (en) | Method for obtaining sized glass fiber and polymer composite based on it | |
| RU2816365C1 (en) | Method for obtaining sized glass fibre and polymer composite based on it | |
| RU2818818C1 (en) | Method for producing finished glass fibre and polyetherimide composition based on it | |
| RU2811047C1 (en) | Method for obtaining finished glass fibres and polymer composition based on them | |
| RU2818819C1 (en) | Method for producing sized glass fibres and composite materials based on them | |
| RU2796406C1 (en) | Method for obtaining finished glass fibres and polymer composite material | |
| RU2793761C1 (en) | Method for obtaining finished glass fibers and a polyesterimide composite filled with them | |
| RU2802448C1 (en) | Method for obtaining sized glass fibres and polyesterimide composite | |
| RU2798034C1 (en) | Method for obtaining finished fiberglass and polymer composite | |
| RU2798234C1 (en) | Method for obtaining finished glass fibers and polymer composite material | |
| RU2793855C1 (en) | Method for obtaining finished glass fiber and polyesterimide composite material | |
| RU2793880C1 (en) | Method for obtaining treated glass fibres and polyesterimide composites based on them | |
| RU2798033C1 (en) | Method for obtaining sized glass fiber and polymer composite based on it | |
| RU2793859C1 (en) | Method for obtaining finished glass fibres and polyesterimide composites based on them | |
| RU2798035C1 (en) | Method for obtaining finished fiberglass and polymer-fiberglass composition | |
| RU2793857C1 (en) | Method for obtaining finished glass fibers and polyesterimide composites based on them | |
| RU2793856C1 (en) | Method for obtaining dressed glass fibers and polyesterimide composite | |
| RU2793765C1 (en) | Method for obtaining treated glass fibres and a polymer composition reinforced by them = | |
| RU2793764C1 (en) | Method for obtaining treated glass fibres and polyesterimide composites based on them | |
| RU2816425C1 (en) | Method for obtaining sized carbon fibre and polymer composite based on it | |
| RU2816362C1 (en) | Method for producing finished carbon fibre and reinforced polymer composition based on it | |
| RU2804164C1 (en) | Method for obtaining dressed carbon fibres and reinforced polymer composition | |
| RU2803603C2 (en) | Method for obtaining finished carbon fibres and polymer compositions based on them |