RU2818819C1 - Способ получения аппретированных стеклянных волокон и композиционные материалы на их основе - Google Patents
Способ получения аппретированных стеклянных волокон и композиционные материалы на их основе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2818819C1 RU2818819C1 RU2023105355A RU2023105355A RU2818819C1 RU 2818819 C1 RU2818819 C1 RU 2818819C1 RU 2023105355 A RU2023105355 A RU 2023105355A RU 2023105355 A RU2023105355 A RU 2023105355A RU 2818819 C1 RU2818819 C1 RU 2818819C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sizing
- sizing composition
- solution
- flask
- propanone
- Prior art date
Links
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 44
- 238000004513 sizing Methods 0.000 claims abstract description 36
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 12
- 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 claims abstract description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 11
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 20
- 239000000945 filler Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000009878 intermolecular interaction Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 9
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 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
- 239000000155 melt Substances 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
- CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 1,4-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=C(N)C=C1 CBCKQZAAMUWICA-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
Изобретение относится к способу получения аппретированных стеклянных волокон и композиционным материалам на их основе, предназначенным в качестве конструкционных полимерных материалов для производства изделий специального назначения в аддитивных технологиях. Способ основан на аппретировании стеклянного волокна путем нанесения аппретирующего состава из раствора с последующей сушкой в сушильном шкафу под вакуумом при 89-90°С. Аппретирующий состав наносят из раствора с массовой концентрацией 0,78% в органических растворителях: пропаноне и пропаноле-2. Затем выдерживают в ультразвуковой ванне при 20°С и мощности ультразвука 35 кГц в течение 25 мин. После этого проводят ступенчатый подъем температуры с одновременной отгонкой растворителей и воздействием ультразвука с рабочей мощностью 35 кГц по режиму: 35°С - 25 мин; 50°С - 20 мин; 70°С - 20 мин; 85°С - 20 мин. Полученное аппретированное волокно содержит: стекловолокно 96,0 мас.%, 4,4'-сульфонилдифенол (СДФ) 0,25÷3,75 мас.%, 4,4'-сульфонилдиамин (СДА) 3,75÷0,25 мас.%. Предложенное изобретение позволяет улучшить показатель текучести расплава и ударную прочность создаваемого композиционного материала за счет введения аппретирующего состава – 4,4'-сульфонилдиамина и 4,4'-сульфонилдифенола, который повышает смачиваемость наполнителя и увеличивает межмолекулярные взаимодействия между стеклянным волокном и полиэфиримидной матрицей. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 8 пр.
Description
Изобретение относится к способу получения аппретированных стеклянных волокон и композиционным материалам на их основе и может быть использовано в качестве конструкционных полимерных материалов для производства изделий специального назначения в аддитивных технологиях.
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.
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.
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.
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.
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.
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 можно считать невысокие значения показателя текучести расплава и ударной прочности композиционных материалов.
Задача настоящего изобретения заключается в разработке способа получения аппретированных стеклянных волокон и композиционных материалов на их основе с улучшенными значениями показателя текучести расплава и ударной прочности на основе матричного полимера полиэфиримида (ПЭИ), армированного аппретированным стеклянным волокном (СВ) в качестве наполнителя.
Поставленная задача достигается тем, что полимерный композиционный материал на основе полиэфиримида, армированный стеклянным наполнителем, получается предварительной обработкой стеклянного волокна аппретирующим составом - смесью 4,4'-сульфонилдиамина (СДА):
и 4,4'-сульфонилдифенола (СДФ):
При этом берут следующие соотношения (масс. %) компонентов в наполнителе:
| Стекловолокно | 96,0 |
| СДФ | 0,25 ÷ 3,75 |
| СДА | 3,75 ÷ 0,25 |
Количество аппретирующего состава к стеклянному волокну соответствует 4,0%. Количество аппретированного стеклянного волокна в композиционном материале соответствует 20 масс. %.
Обработка таким аппретирующим составом повышает смачиваемость стеклянного волокна матричным полиэфиримидом, позволяет многократно проводить при необходимости термообработку получаемого изделия без изменения свойств аппретирующего состава.
Матричный полимер - промышленный полиэфиримид (ПЭИ) марки ULTEM-1010, формулы:
является продуктом поликонденсации 1,4-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.
Аппретированные волокна получают путем обработки стеклянного волокна аппретирующим составом - раствором 4,4'-сульфонилдиамина и 4,4'-сульфонилдифенола в смеси пропанона (40 масс. %) и пропанола-2 (60 масс. %), 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. Использованы пропанон и пропанол-2, марки «ХЧ».
Ниже представленные примеры, иллюстрирующие способ получения аппретированных стеклянных волокон с использованием аппретирующего состава.
Пример 1. Получение аппретированного СВ с 0,25 масс. % СДФ и 3,75 масс. % СДА.
В трехгорловую реакционную колбу помещают 24,0 г (96,0 масс. %) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают 0,78%-ный раствор аппретирующего состава, полученный растворением 0,0625 г (0,25 масс. %) СДФ и 0,9375 г (3,75 масс. %) СДА в смеси 66 мл пропанона (40 масс. %) и 96 мл пропанола-2 (60 масс. %). Колбу помещают в водяную баню ультразвуковой ванны при температуре 20°С, включают ультразвук и выдерживают 25 минут. После этого, в колбу помещают мешалку, подсоединяют прямой холодильник, включают подачу газообразного азота. Включают мешалку, и проводят нагревание содержимого колбы и отгонку пропанона и пропанола-2 по режиму: 35°С - 25 мин; 50°С - 20 мин; 70°С - 20 мин; 85°С - 20 мин.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 89-90°С, 3 часа.
Пример 2. Получение аппретированного СВ с 0,5 масс. % СДФ и 3,5 масс. % СДА.
В трехгорловую реакционную колбу помещают 24,0 г (96,0 масс. %) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают 0,78%-ный раствор аппретирующего состава, полученный растворением 0,125 г (0,5 масс. %) СДФ и 0,875 г (3,5 масс. %) СДА в смеси 66 мл пропанона (40 масс. %) и 96 мл пропанола-2 (60 масс. %). Колбу помещают в водяную баню ультразвуковой ванны при температуре 20°С, включают ультразвук и выдерживают 25 минут. После этого, в колбу помещают мешалку, подсоединяют прямой холодильник, включают подачу газообразного азота. Включают мешалку, и проводят нагревание содержимого колбы и отгонку пропанона и пропанола-2 по режиму: 35°С - 25 мин; 50°С - 20 мин; 70°С - 20 мин; 85°С - 20 мин.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 89-90°С, 3 часа.
Пример 3. Получение аппретированного СВ с 1,0 масс. % СДФ и 3,0 масс. % СДА.
В трехгорловую реакционную колбу помещают 24,0 г (96,0 масс. %) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают 0,78%-ный раствор аппретирующего состава, полученный растворением 0,25 г (1,0 масс. %) СДФ и 0,75 г (3,0 масс. %) СДА в смеси 66 мл пропанона (40 масс. %) и 96 мл пропанола-2 (60 масс. %). Колбу помещают в водяную баню ультразвуковой ванны при температуре 20°С, включают ультразвук и выдерживают 25 минут. После этого, в колбу помещают мешалку, подсоединяют прямой холодильник, включают подачу газообразного азота. Включают мешалку, и проводят нагревание содержимого колбы и отгонку пропанона и пропанола-2 по режиму: 35°С - 25 мин; 50°С - 20 мин; 70°С - 20 мин; 85°С - 20 мин.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 89-90°С, 3 часа.
Пример 4. Получение аппретированного СВ с 1,5 масс. % СДФ и 2,5 масс. % СДА.
В трехгорловую реакционную колбу помещают 24,0 г (96,0 масс. %) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают 0,78%-ный раствор аппретирующего состава, полученный растворением 0,375 г (1,5 масс. %) СДФ и 0,625 г (2,5 масс. %) СДА в смеси 66 мл пропанона (40 масс. %) и 96 мл пропанола-2 (60 масс. %). Колбу помещают в водяную баню ультразвуковой ванны при температуре 20°С, включают ультразвук и выдерживают 25 минут. После этого, в колбу помещают мешалку, подсоединяют прямой холодильник, включают подачу газообразного азота. Включают мешалку, и проводят нагревание содержимого колбы и отгонку пропанона и пропанола-2 по режиму: 35°С - 25 мин; 50°С - 20 мин; 70°С - 20 мин; 85°С - 20 мин.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 89-90°С, 3 часа.
Пример 5. Получение аппретированного СВ с 2,0 масс. % СДФ и 2,0 масс. % СДА.
В трехгорловую реакционную колбу помещают 24,0 г (96,0 масс. %) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают 0,78%-ный раствор аппретирующего состава, полученный растворением 0,5 г (2,0 масс. %) СДФ и 0,5 г (2,0 масс. %) СДА в смеси 66 мл пропанона (40 масс. %) и 96 мл пропанола-2 (60 масс. %). Колбу помещают в водяную баню ультразвуковой ванны при температуре 20°С, включают ультразвук и выдерживают 25 минут. После этого, в колбу помещают мешалку, подсоединяют прямой холодильник, включают подачу газообразного азота. Включают мешалку, и проводят нагревание содержимого колбы и отгонку пропанона и пропанола-2 по режиму: 35°С - 25 мин; 50°С - 20 мин; 70°С - 20 мин; 85°С - 20 мин.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 89-90°С, 3 часа.
Пример 5. Получение аппретированного СВ с 2,5 масс. % СДФ и 1,5 масс. % СДА.
В трехгорловую реакционную колбу помещают 24,0 г (96,0 масс. %) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают 0,78%-ный раствор аппретирующего состава, полученный растворением 0,625 г (2,5 масс. %) СДФ и 0,375 г (1,5 масс. %) СДА в смеси 66 мл пропанона (40 масс. %) и 96 мл пропанола-2 (60 масс. %). Колбу помещают в водяную баню ультразвуковой ванны при температуре 20°С, включают ультразвук и выдерживают 25 минут. После этого, в колбу помещают мешалку, подсоединяют прямой холодильник, включают подачу газообразного азота. Включают мешалку, и проводят нагревание содержимого колбы и отгонку пропанона и пропанола-2 по режиму: 35°С - 25 мин; 50°С - 20 мин; 70°С - 20 мин; 85°С - 20 мин.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 89-90°С, 3 часа.
Пример 6. Получение аппретированного СВ с 3,0 масс. % СДФ и 1,0 масс. % СДА.
В трехгорловую реакционную колбу помещают 24,0 г (96,0 масс. %) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают 0,78%-ный раствор аппретирующего состава, полученный растворением 0,75 г (3,0 масс. %) СДФ и 0,25 г (1,0 масс. %) СДА в смеси 66 мл пропанона (40 масс. %) и 96 мл пропанола-2 (60 масс. %). Колбу помещают в водяную баню ультразвуковой ванны при температуре 20°С, включают ультразвук и выдерживают 25 минут. После этого, в колбу помещают мешалку, подсоединяют прямой холодильник, включают подачу газообразного азота. Включают мешалку, и проводят нагревание содержимого колбы и отгонку пропанона и пропанола-2 по режиму: 35°С - 25 мин; 50°С - 20 мин; 70°С - 20 мин; 85°С - 20 мин.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 89-90°С, 3 часа.
Пример 7. Получение аппретированного СВ с 3,5 масс. % СДФ и 0,5 масс. % СДА.
В трехгорловую реакционную колбу помещают 24,0 г (96,0 масс. %) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают 0,78%-ный раствор аппретирующего состава, полученный растворением 0,875 г (3,5 масс. %) СДФ и 0,125 г (0,5 масс. %) СДА в смеси 66 мл пропанона (40 масс. %) и 96 мл пропанола-2 (60 масс. %). Колбу помещают в водяную баню ультразвуковой ванны при температуре 20°С, включают ультразвук и выдерживают 25 минут. После этого, в колбу помещают мешалку, подсоединяют прямой холодильник, включают подачу газообразного азота. Включают мешалку, и проводят нагревание содержимого колбы и отгонку пропанона и пропанола-2 по режиму: 35°С - 25 мин; 50°С - 20 мин; 70°С - 20 мин; 85°С - 20 мин.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 89-90°С, 3 часа.
Пример 8. Получение аппретированного СВ с 3,75 масс. % СДФ и 0,25 масс. % СДА.
В трехгорловую реакционную колбу помещают 24,0 г (96,0 масс. %) СВ с длиной волокон 3 мм и приливают 0,78%-ный раствор аппретирующего состава, полученный растворением 0,9375 г (3,75 масс. %) СДФ и 0,0625 г (0,25 масс. %) СДА в смеси 66 мл пропанона (40 масс. %) и 96 мл пропанола-2 (60 масс. %). Колбу помещают в водяную баню ультразвуковой ванны при температуре 20°С, включают ультразвук и выдерживают 25 минут. После этого, в колбу помещают мешалку, подсоединяют прямой холодильник, включают подачу газообразного азота. Включают мешалку, и проводят нагревание содержимого колбы и отгонку пропанона и пропанола-2 по режиму: 35°С - 25 мин; 50°С - 20 мин; 70°С - 20 мин; 85°С - 20 мин.
Аппретированное волокно сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 89-90°С, 3 часа.
Из аппретированных СВ и ПЭИ получены полимерные композиционные материалы, содержащие 20 масс. % аппретированных смесью 4,4'-сульфонилдиамина и 4,4'-сульфонилдифенола стекловолокон.
В таблице 1 представлены составы, а также реологические и физико-механические свойства композиционных материалов по примерам 1-8, обработанных различными количествами аппретирующего состава.
| Таблица 1 | |||
| Состав (масс. %) | ПТР, г/10 мин | Ар, кДж/м², 11 Дж б/н |
Ар, кДж/м², 11 Дж с/н |
| ПЭИ | 13,2 | 75,5 | 6,1 |
| ПЭИ + 20 % СВ неаппретированный | 6,8 | 27,6 | 3,6 |
| По примеру 1 | 9,84 | 29,63 | 5,94 |
| По примеру 2 | 9,96 | 31,07 | 6,50 |
| По примеру 3 | 10,03 | 31,85 | 6,88 |
| По примеру 4 | 10,07 | 33,62 | 7,42 |
| По примеру 5 | 10,84 | 34,19 | 7,88 |
| По примеру 6 | 10,76 | 33,7278 | 7,91 |
| По примеру 7 | 10,78 | 33,76 | 7,94 |
| По примеру 8 | 10,77 | 33,75 | 7,92 |
где ПТР - показатель текучести расплава, Ар - ударная прочность.
Как видно из приведенных сведений, композиционные материалы, содержащие аппретированные СВ (№№ 1-8), проявляют более высокие показателя текучести расплава и ударной прочности по сравнению с композитом, содержащим неаппретированное стекловолокно.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в улучшении показателя текучести расплава и ударной прочности создаваемых композиционных материалов за счет введения аппретирующего состава - 4,4'-сульфонилдиамина и 4,4'-сульфонилдифенола, который повышает смачиваемость стеклянного волокна, и увеличивает граничные взаимодействия между наполнителем и полиэфиримидной матрицей.
Claims (4)
1. Способ получения аппретированных стеклянных волокон, предназначенных для конструкционных изделий специального назначения в аддитивных технологиях, основанный на аппретировании стеклянного волокна путем нанесения аппретирующего состава из раствора с последующей сушкой в сушильном шкафу под вакуумом при 89-90°С, отличающийся тем, что аппретирующий состав наносят из раствора с массовой концентрацией 0,78% в органических растворителях: пропаноне и пропаноле-2, выдерживают в ультразвуковой ванне при 20°С и мощности ультразвука 35 кГц в течение 25 мин, затем проводят ступенчатый подъем температуры с одновременной отгонкой растворителей и воздействием ультразвука с рабочей мощностью 35 кГц по режиму: 35°С - 25 мин; 50°С - 20 мин; 70°С - 20 мин; 85°С - 20 мин, причем количественное соотношение компонентов соответствует в мас.% :
2. Полимерный композиционный материал, используемый при производстве конструкционных изделий в аддитивных технологиях, содержащий полимерную матрицу на основе полиэфиримида и аппретированного стеклянного волокна, отличающийся тем, что используется аппретированное стеклянное волокно, полученное способом по п. 1, причем количественное соотношение компонентов в композиционном материале соответствует в мас.%:
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2818819C1 true RU2818819C1 (ru) | 2024-05-06 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2201423C2 (ru) * | 2000-12-26 | 2003-03-27 | Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Полимерное связующее и высокопрочные термостойкие композиционные материалы на его основе |
| RU2710559C1 (ru) * | 2019-05-16 | 2019-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Способ получения аппретированных стеклянных волокон и композиционные материалы на их основе |
| US11124448B2 (en) * | 2009-08-11 | 2021-09-21 | Johns Manville | Curable fiberglass binder |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2201423C2 (ru) * | 2000-12-26 | 2003-03-27 | Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Полимерное связующее и высокопрочные термостойкие композиционные материалы на его основе |
| US11124448B2 (en) * | 2009-08-11 | 2021-09-21 | Johns Manville | Curable fiberglass binder |
| RU2710559C1 (ru) * | 2019-05-16 | 2019-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Способ получения аппретированных стеклянных волокон и композиционные материалы на их основе |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2710559C1 (ru) | Способ получения аппретированных стеклянных волокон и композиционные материалы на их основе | |
| RU2818819C1 (ru) | Способ получения аппретированных стеклянных волокон и композиционные материалы на их основе | |
| RU2811370C1 (ru) | Способ получения аппретированного стекловолокна и полимерный композиционный материал на его основе | |
| RU2816365C1 (ru) | Способ получения аппретированного стекловолокна и полимерный композиционный материал на его основе | |
| RU2818818C1 (ru) | Способ получения аппретированного стекловолокна и полиэфиримидная композиция на его основе | |
| RU2811047C1 (ru) | Способ получения аппретированных стеклянных волокон и полимерная композиция на их основе | |
| RU2811289C1 (ru) | Способ получения аппретированных стекловолокон и армированная полимерная композиция на их основе | |
| RU2802448C1 (ru) | Способ получения аппретированных стеклянных волокон и полиэфиримидно-стекловолоконный композит | |
| RU2793764C1 (ru) | Способ получения аппретированных стекловолокон и полиэфиримидные композиции | |
| RU2793880C1 (ru) | Способ получения аппретированных стекловолокон и полиэфиримидные композиции | |
| RU2798033C1 (ru) | Способ получения аппретированного стекловолокна и полимерный композит на его основе | |
| RU2798234C1 (ru) | Способ получения аппретированных стеклянных волокон и полимерный композиционный материал | |
| RU2793855C1 (ru) | Способ получения аппретированного стекловолокна и полиэфиримидный композиционный материал | |
| RU2793761C1 (ru) | Способ получения аппретированных стекловолокон и наполненный ими полиэфиримидный композит | |
| RU2798034C1 (ru) | Способ получения аппретированных стекловолокон и полимерный композит | |
| RU2793856C1 (ru) | Способ получения аппретированных стеклянных волокон и полиэфиримидный композит | |
| RU2793857C1 (ru) | Способ получения аппретированных стекловолокон и полиэфиримидные композиты на их основе | |
| RU2793859C1 (ru) | Способ получения аппретированных стекловолокон и полимерные композиции на их основе | |
| RU2796406C1 (ru) | Способ получения аппретированных стеклянных волокон и полимерный композиционный материал | |
| RU2816456C1 (ru) | Способ получения аппретированных углеволокон и полимерный композит на их основе | |
| RU2796835C1 (ru) | Способ получения аппретированных углеволокон и полиэфиримидные композиции | |
| RU2798035C1 (ru) | Способ получения аппретированного стекловолокна и полимерно-стекловолоконная композиция | |
| RU2816425C1 (ru) | Способ получения аппретированного углеволокна и полимерный композиционный материал на его основе | |
| RU2804162C1 (ru) | Способ получения аппретированных углеродных волокон и полиэфиримидно-углеволоконная композиция | |
| RU2793765C1 (ru) | Способ получения аппретированных стеклянных волокон и армированная ими полимерная композиция |