RU2816365C1 - Method for obtaining sized glass fibre and polymer composite based on it - Google Patents
Method for obtaining sized glass fibre and polymer composite based on it Download PDFInfo
- Publication number
- RU2816365C1 RU2816365C1 RU2023105354A RU2023105354A RU2816365C1 RU 2816365 C1 RU2816365 C1 RU 2816365C1 RU 2023105354 A RU2023105354 A RU 2023105354A RU 2023105354 A RU2023105354 A RU 2023105354A RU 2816365 C1 RU2816365 C1 RU 2816365C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sizing
- glass fibre
- tda
- glass fiber
- composite material
- Prior art date
Links
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N acetone Substances CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 238000004513 sizing Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 26
- HAKMAMKAFTZXOZ-UHFFFAOYSA-N dioctoxyphosphorylbenzene Chemical compound CCCCCCCCOP(=O)(OCCCCCCCC)C1=CC=CC=C1 HAKMAMKAFTZXOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- DGRGLKZMKWPMOH-UHFFFAOYSA-N 4-methylbenzene-1,2-diamine Chemical compound CC1=CC=C(N)C(N)=C1 DGRGLKZMKWPMOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract 4
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000009878 intermolecular interaction Effects 0.000 abstract 1
- 229920003055 poly(ester-imide) Polymers 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product 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
- 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
- 239000006227 byproduct Substances 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
- 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
- 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 полимерным композиционным материалам на их основе, и может быть использовано в качестве конструкционных материалов для производства изделий специального назначения в аддитивных технологиях.The invention relates to a method for producing finished glass fibers and polymer composite materials based on them, and can be used as structural materials for the production of special-purpose products in additive technologies.
Одним из путей повышения эксплуатационных характеристик полимерных стекловолоконных композитов является покрытие аппретами поверхности стеклянного волокна, позволяющего модифицировать структуру межфазного слоя и увеличить межмолекулярные адгезионные взаимодействия на границе раздела фаз полимер-наполнитель.One of the ways to improve the performance characteristics of polymer glass fiber composites is to coat the surface of the glass fiber with finishing agents, 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 rates 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 мас. %, уксусная или муравьиная кислота 0,5-2,0 мас. %, смачиватель сандоклин PCJ 0,1-0,7 мас. %, 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 is distilled water. The composition is unsuitable for high-temperature 3-D technologies, as 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 прочности при растяжении полимерных композиционных материалов.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 tensile strength of polymer composite materials.
Задача настоящего изобретения заключается в разработке способа получения аппретированных стеклянных волокон, и полимерных композиционных материалов на их основе с улучшенными значениями прочности при растяжении на основе матричного полимера полиэфиримида (ПЭИ), армированного аппретированным стеклянным волокном (СВ) в качестве наполнителя.The objective of the present invention is to develop a method for producing finished glass fibers, and polymer composite materials based on them with improved tensile strength values based on a matrix polymer of polyetherimide (PEI), reinforced with finished glass fiber (GF) as a filler.
Поставленная задача достигается тем, что полимерно-стекловолоконная композиция, армированная стеклянным наполнителем, получается предварительной обработкой стеклянного волокна аппретирующим составом - смесью 3,4-толуилендиамина (3,4-ТДА):This task is achieved by the fact that a polymer-glass fiber composition reinforced with glass filler is obtained by pre-treating the glass fiber with a sizing composition - a mixture of 3,4-toluylenediamine (3,4-TDA):
и 4,4'-диоксифталофенона (ДОФФ):and 4,4'-dioxyphthalophenone (DOPP):
При этом берут следующие соотношения (масс. %) компонентов в наполнителе:In this case, the following ratios (wt.%) of the components in the filler are taken:
Количество аппретирующего состава к стеклянному волокну соответствует 3,5%. Количество аппретированного стеклянного волокна в полимерном композиционном материале соответствует 20 масс. %.The amount of sizing composition for glass fiber corresponds to 3.5%. The amount of finished glass fiber in the polymer composite material corresponds to 20 wt. %.
Обработка таким аппретирующим составом повышает смачиваемость стеклянного волокна матричным полиэфиримидом, позволяет многократно проводить при необходимости термообработку получаемого изделия без изменения свойств аппретирующего состава.Treatment with such a sizing composition 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.
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 0,65 дл/г, измеренная для 0,5 %-го 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 0.65 dl/g, measured for a 0.5% solution in chloroform.
Аппретированные волокна получают путем обработки стеклянного волокна аппретирующим составом - раствором смеси 3,4-толуилендиамина (3,4-ТДА) и 4,4'-диоксифталофенона в ацетоне, при воздействии ультразвука в ультразвуковой ванне ХимиСоник 1,3 с рабочей мощностью 35 кГц. Полимерные композиты 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. Использован ацетон марки «ХЧ».Sized fibers are obtained by treating glass fiber with a sizing composition - a solution of a mixture of 3,4-toluylenediamine (3,4-TDA) and 4,4'-dioxyphthalophenone in acetone, under the influence of ultrasound in a ChemiSonic 1.3 ultrasonic bath with an operating power of 35 kHz. The polymer composites 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. Acetone grade “KhCh” was used.
Ниже представленные примеры, иллюстрирующие получение аппретированных стеклянных волокон с использованием аппретирующего состава.Below are examples illustrating the production of sizing glass fibers using a sizing composition.
Пример 1. Приготовление аппретированного СВ с 0,5 масс. % ДОФФ и 3,0 масс. % 3,4-ТДА. Example 1. Preparation of finished SV with 0.5 wt. % DOPP and 3.0 wt. % 3,4-TDA.
В трехгорловую реакционную колбу помещают 24,125 г (96,5 масс. %) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают раствор, полученный растворением 0,125 г (0,5 масс. %) ДОФФ и 0,75 г (3,0 масс. %) 3,4-ТДА в 122 мл ацетона (0,9 %-й раствор). Колбу помещают в водяную баню ультразвуковой ванны при температуре 20°С, включают ультразвук и выдерживают 6 минут. После этого, в колбу помещают мешалку, подсоединяют прямой холодильник, включают подачу газообразного азота. Включают мешалку, и проводят нагревание содержимого колбы и отгонку ацетона по режиму: 30°С - 5 мин.; 40°С - 5 мин.; 60°С - 10 мин.; 75°С - 15 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 and a solution obtained by dissolving 0.125 g (0.5 wt%) of DOPP and 0.75 g (3.0 wt%) is added. ) 3,4-TDA in 122 ml of acetone (0.9% solution). The flask is placed in a water bath of an ultrasonic bath at a temperature of 20°C, the ultrasound is turned on and held for 6 minutes. After this, a stirrer is placed in the flask, a direct refrigerator is connected, and the supply of nitrogen gas is turned on. Turn on the stirrer, and heat the contents of the flask and distill off the acetone according to the following mode: 30°C - 5 minutes; 40°C - 5 min.; 60°C - 10 min.; 75°C - 15 min.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 66-67°С, 2 часа.The dressed fiber is dried in a drying oven under vacuum at 66-67°C for 2 hours.
Пример 2. Приготовление аппретированного СВ с 1,0 масс. % ДОФФ и 2,5 масс. % 3,4-ТДА. Example 2. Preparation of finished SV with 1.0 wt. % DOPP and 2.5 wt. % 3,4-TDA.
В трехгорловую реакционную колбу помещают 24,125 г (96,5 масс. %) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают раствор, полученный растворением 0,25 г (1,0 масс. %) ДОФФ и 0,625 г (2,5 масс. %) 3,4-ТДА в 122 мл ацетона (0,9 %-й раствор). Колбу помещают в водяную баню ультразвуковой ванны при температуре 20°С, включают ультразвук и выдерживают 6 минут. После этого, в колбу помещают мешалку, подсоединяют прямой холодильник, включают подачу газообразного азота. Включают мешалку, и проводят нагревание содержимого колбы и отгонку ацетона по режиму: 30°С - 5 мин.; 40°С - 5 мин.; 60°С - 10 мин.; 75°С - 15 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 and a solution obtained by dissolving 0.25 g (1.0 wt. %) DOPP and 0.625 g (2.5 wt. %) is added. ) 3,4-TDA in 122 ml of acetone (0.9% solution). The flask is placed in a water bath of an ultrasonic bath at a temperature of 20°C, the ultrasound is turned on and held for 6 minutes. After this, a stirrer is placed in the flask, a direct refrigerator is connected, and the supply of nitrogen gas is turned on. Turn on the stirrer, and heat the contents of the flask and distill off the acetone according to the following mode: 30°C - 5 minutes; 40°C - 5 min.; 60°C - 10 min.; 75°C - 15 min.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 66-67°С, 2 часа.The dressed fiber is dried in a drying oven under vacuum at 66-67°C for 2 hours.
Пример 3. Приготовление аппретированного СВ с 1,5 масс. % ДОФФ и 2,0 масс. % 3,4-ТДА. Example 3. Preparation of finished SV with 1.5 wt. % DOPP and 2.0 wt. % 3,4-TDA.
В трехгорловую реакционную колбу помещают 24,125 г (96,5 масс. %) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают раствор, полученный растворением 0,375 г (1,5 масс. %) ДОФФ и 0,5 г (2,0 масс. %) 3,4-ТДА в 122 мл ацетона (0,9 %-й раствор). Колбу помещают в водяную баню ультразвуковой ванны при температуре 20°С, включают ультразвук и выдерживают 6 минут. После этого, в колбу помещают мешалку, подсоединяют прямой холодильник, включают подачу газообразного азота. Включают мешалку, и проводят нагревание содержимого колбы и отгонку ацетона по режиму: 30°С - 5 мин.; 40°С - 5 мин.; 60°С - 10 мин.; 75°С - 15 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 and a solution obtained by dissolving 0.375 g (1.5 wt%) of DOPP and 0.5 g (2.0 wt%) is added. ) 3,4-TDA in 122 ml of acetone (0.9% solution). The flask is placed in a water bath of an ultrasonic bath at a temperature of 20°C, the ultrasound is turned on and held for 6 minutes. After this, a stirrer is placed in the flask, a direct refrigerator is connected, and the supply of nitrogen gas is turned on. Turn on the stirrer, and heat the contents of the flask and distill off the acetone according to the following mode: 30°C - 5 minutes; 40°C - 5 min.; 60°C - 10 min.; 75°C - 15 min.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 66-67°С, 2 часа.The dressed fiber is dried in a drying oven under vacuum at 66-67°C for 2 hours.
Пример 4. Приготовление аппретированного СВ с 2,0 масс. % ДОФФ и 1,5 масс. % 3,4-ТДА. Example 4. Preparation of finished SV with 2.0 wt. % DOPP and 1.5 wt. % 3,4-TDA.
В трехгорловую реакционную колбу помещают 24,125 г (96,5 масс. %) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают раствор, полученный растворением 0,5 г (2,0 масс. %) ДОФФ и 0,375 г (1,5 масс. %) 3,4-ТДА в 122 мл ацетона (0,9%-й раствор). Колбу помещают в водяную баню ультразвуковой ванны при температуре 20°С, включают ультразвук и выдерживают 6 минут. После этого, в колбу помещают мешалку, подсоединяют прямой холодильник, включают подачу газообразного азота. Включают мешалку, и проводят нагревание содержимого колбы и отгонку ацетона по режиму: 30°С - 5 мин.; 40°С - 5 мин.; 60°С - 10 мин.; 75°С - 15 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 and a solution obtained by dissolving 0.5 g (2.0 wt. %) DOPP and 0.375 g (1.5 wt. %) is added. ) 3,4-TDA in 122 ml of acetone (0.9% solution). The flask is placed in a water bath of an ultrasonic bath at a temperature of 20°C, the ultrasound is turned on and held for 6 minutes. After this, a stirrer is placed in the flask, a direct refrigerator is connected, and the supply of nitrogen gas is turned on. Turn on the stirrer, and heat the contents of the flask and distill off the acetone according to the following mode: 30°C - 5 minutes; 40°C - 5 min.; 60°C - 10 min.; 75°C - 15 min.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 66-67°С, 2 часа.The dressed fiber is dried in a drying oven under vacuum at 66-67°C for 2 hours.
Пример 5. Приготовление аппретированного СВ с 2,5 масс. % ДОФФ и 1,0 масс. % 3,4-ТДА. Example 5. Preparation of finished SV with 2.5 wt. % DOPP and 1.0 wt. % 3,4-TDA.
В трехгорловую реакционную колбу помещают 24,125 г (96,5 масс. %) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают раствор, полученный растворением 0,625 г (2,5 масс. %) ДОФФ и 0,25 г (1,0 масс. %) 3,4-ТДА в 122 мл ацетона (0,9 %-й раствор). Колбу помещают в водяную баню ультразвуковой ванны при температуре 20°С, включают ультразвук и выдерживают 6 минут. После этого, в колбу помещают мешалку, подсоединяют прямой холодильник, включают подачу газообразного азота. Включают мешалку, и проводят нагревание содержимого колбы и отгонку ацетона по режиму: 30°С - 5 мин.; 40°С - 5 мин.; 60°С - 10 мин.; 75°С - 15 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 and a solution obtained by dissolving 0.625 g (2.5 wt. %) DOPP and 0.25 g (1.0 wt. %) is added. ) 3,4-TDA in 122 ml of acetone (0.9% solution). The flask is placed in a water bath of an ultrasonic bath at a temperature of 20°C, the ultrasound is turned on and held for 6 minutes. After this, a stirrer is placed in the flask, a direct refrigerator is connected, and the supply of nitrogen gas is turned on. Turn on the stirrer, and heat the contents of the flask and distill off the acetone according to the following mode: 30°C - 5 minutes; 40°C - 5 min.; 60°C - 10 min.; 75°C - 15 min.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 66-67°С, 2 часа.The dressed fiber is dried in a drying oven under vacuum at 66-67°C for 2 hours.
Пример 6. Приготовление аппретированного СВ с 3,0 масс. % ДОФФ и 0,5 масс. % 3,4-ТДА. Example 6. Preparation of finished SV with 3.0 wt. % DOPP and 0.5 wt. % 3,4-TDA.
В трехгорловую реакционную колбу помещают 24,125 г (96,5 масс. %) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают раствор, полученный растворением 0,75 г (3,0 масс. %) ДОФФ и 0,125 г (0,5 масс. %) 3,4-ТДА в 122 мл ацетона (0,9 %-й раствор). Колбу помещают в водяную баню ультразвуковой ванны при температуре 20°С, включают ультразвук и выдерживают 6 минут. После этого, в колбу помещают мешалку, подсоединяют прямой холодильник, включают подачу газообразного азота. Включают мешалку, и проводят нагревание содержимого колбы и отгонку ацетона по режиму: 30°С - 5 мин.; 40°С - 5 мин.; 60°С - 10 мин.; 75°С - 15 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 and a solution obtained by dissolving 0.75 g (3.0 wt. %) DOPP and 0.125 g (0.5 wt. %) is added. ) 3,4-TDA in 122 ml of acetone (0.9% solution). The flask is placed in a water bath of an ultrasonic bath at a temperature of 20°C, the ultrasound is turned on and held for 6 minutes. After this, a stirrer is placed in the flask, a direct refrigerator is connected, and the supply of nitrogen gas is turned on. Turn on the stirrer, and heat the contents of the flask and distill off the acetone according to the following mode: 30°C - 5 minutes; 40°C - 5 min.; 60°C - 10 min.; 75°C - 15 min.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 66-67°С, 2 часа.The dressed fiber is dried in a drying oven under vacuum at 66-67°C for 2 hours.
В таблице 1 представлены составы, а также показатели прочности при разрыве и модуля упругости полимерных композиционных материалов по примерам 1-6,°бработанных различными количествами аппретирующего состава. Table 1 presents the compositions, as well as the tensile strength and elastic modulus of polymer composite materials according to examples 1-6,° treated with various amounts of sizing composition.
где Ераст - модуль упругости, σразр - предел прочности при разрыве.where E grow is the elastic modulus, σ break is the tensile strength.
Как видно из приведенных сведений, полимерные композиционные материалы, содержащие аппретированные СВ (№№ 1-6), проявляют более высокие значения модуля упругости и прочности при разрыве по сравнению с композитом, содержащим неаппретированное стекловолокно.As can be seen from the above information, polymer composite materials containing coated fiberglass (No. 1-6) exhibit higher values of elastic modulus and tensile strength compared to composites containing unfinished glass fiber.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в улучшении модуля упругости и прочности при разрыве создаваемых полимерных композиционных материалов за счет введения аппретирующего состава - 3,4-толуилендиамина и 4,4'-диоксифталофенона, который повышает смачиваемость стеклянного волокна, и увеличивает граничные взаимодействия между наполнителем и полиэфиримидной матрицей.The technical result of the present invention is to improve the elastic modulus and tensile strength of the created polymer composite materials due to the introduction of a sizing composition - 3,4-toluylenediamine and 4,4'-dioxyphthalophenone, which increases the wettability of glass fiber and increases the boundary interactions between the filler and the polyether imide matrix.
Claims (4)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2816365C1 true RU2816365C1 (en) | 2024-03-28 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2051932C1 (en) * | 1989-10-26 | 1996-01-10 | Е.И.Дюпон Де Немур Энд Компани | Method for production of polyiimide composite materials |
| RU2394857C1 (en) * | 2009-05-07 | 2010-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Polyimide binder for reinforced plastic, prepreg based on said binder, and article made therefrom |
| CN101870815B (en) * | 2010-07-02 | 2011-12-28 | 深圳市科聚新材料有限公司 | Glass fibre reinforced polyetherimide composite material and preparation method thereof |
| 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 |
| 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 |
|---|---|---|---|---|
| RU2051932C1 (en) * | 1989-10-26 | 1996-01-10 | Е.И.Дюпон Де Немур Энд Компани | Method for production of polyiimide composite materials |
| RU2394857C1 (en) * | 2009-05-07 | 2010-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Polyimide binder for reinforced plastic, prepreg based on said binder, and article made therefrom |
| CN101870815B (en) * | 2010-07-02 | 2011-12-28 | 深圳市科聚新材料有限公司 | Glass fibre reinforced polyetherimide composite material and preparation method thereof |
| 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 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2710559C1 (en) | Method for producing dressed glass fibers and composite materials based thereon | |
| RU2816365C1 (en) | Method for obtaining sized glass fibre and polymer composite based on it | |
| RU2811370C1 (en) | Method for obtaining sized glass fiber and polymer composite based on it | |
| RU2811047C1 (en) | Method for obtaining finished glass fibres and polymer composition based on them | |
| RU2802448C1 (en) | Method for obtaining sized glass fibres and polyesterimide composite | |
| RU2818818C1 (en) | Method for producing finished glass fibre and polyetherimide composition based on it | |
| RU2818819C1 (en) | Method for producing sized glass fibres and composite materials based on them | |
| RU2811289C1 (en) | Method for producing finished glass fibers and reinforced polymer composition based on them | |
| 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 | |
| RU2798034C1 (en) | Method for obtaining finished fiberglass and polymer composite | |
| RU2793764C1 (en) | Method for obtaining treated glass fibres and polyesterimide composites based on them | |
| RU2793880C1 (en) | Method for obtaining treated glass fibres and polyesterimide composites based on them | |
| RU2798234C1 (en) | Method for obtaining finished glass fibers and polymer composite material | |
| RU2798035C1 (en) | Method for obtaining finished fiberglass and polymer-fiberglass composition | |
| RU2793855C1 (en) | Method for obtaining finished glass fiber and polyesterimide composite material | |
| RU2798033C1 (en) | Method for obtaining sized glass fiber and polymer composite based on it | |
| 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 | |
| RU2793859C1 (en) | Method for obtaining finished glass fibres and polyesterimide composites based on them | |
| RU2793765C1 (en) | Method for obtaining treated glass fibres and a polymer composition reinforced by them = | |
| RU2816425C1 (en) | Method for obtaining sized carbon fibre and polymer composite based on it | |
| RU2816456C1 (en) | Method for obtaining finished carbon fibres and polymer compositions based on them | |
| RU2796404C1 (en) | Method for obtaining treated carbon fibres and polymer compositions based on them | |
| RU2796835C1 (en) | Method for obtaining dressed carbon fibres and polyesterimide composites based on them |