SU433668A3 - Способ получения армированных углеродным волокном материалов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к прозводству армированных углеродным волокном материалов.

Известен способ подучени  арированных углеродным волокном ма- 5 техиалов путем смешени  углеродных волокон с TepyiopeiaKTHBHHM св зующим и последущего формовани , Од« нако получаемые этим способом матер алы не обладают высоким преде- ю ом прочности на сдвиг.

Целью изобретени   вл етс  разработка способа, обеспечивающего получение материала с высоким пределом прочности на сдвиг, is

Эта цель достигаетс  тем, что углеродные волэкна предварительно оор1абатывают блок- или привиты1л сополимером, содержащим два типа полимерных звеньев, один из 20 KOTopix способен химически св зыватьс  с углеродным волэкном, другой - со св зующшд. Сначала углеродные волэкна обрабатывают одним типом полимерного звена, способным 25

I химически св зыватьс с углеродным вожжном, а затем другим, способным химически св зыватьс  со св зующим .

Обработанные таким образом леродные волокна ввод т в термореактивное св зующее,выработанное из группы, содержащей полиэфирное, эпоксидаое или полиимидное св зующее .

В предлагаемом способе используют блок-сополимер типа А-В, в котором В фиксировано в конце цепи А, или привитой сополимер типа А-В, в котором В в виде привитых ветвей фиксирвано на звене полимерной цепи А,

Блок-сополимер может также быть типа А-В-А или типа В-А-В, где А представл ет собой звено полимера , способное образовывать химическую св зь с волокном углерода, В - звено голимерной цепи, совместимое со смолой,

В качестве полимеров, составл ющих звено полшерюй цепи А сополшдера , используют полиизопрен, полибутадиен, оопэлшлер бутадиенакрилова  кислота, сополшлер бутад ен-метакршгова  кислота, полиизобутен , полисилоксаны, полиакрилаты Полимер В должен быть совместим со СМОЛ) и, т.е. должен сод ержать пол рные группы, напр1мер ангидридше: сло)шЬэйирные,нитрильные гидроксил, карбоксил, или двойные св зи. В качестве полимеров, предста л ющих собой звено полшлерной цепи В сополшлера, используют сополшлер винилацетат-винилхлорид,чередующийс  сошлитлер стирол-члалеиновый ангидрид, с.опол1шер метилметакрилат-малеиновый ангидюиц. сополимер полиэтилен-глалеиновы  ангидрид, сополимер поливинил-пиридан . Привитой сополжлер типа А-В фиксирует следуьэщюл образом: сначала jJiKCHpyioT звено А на волокне, затем прививают звено В к А, Увено эластомера А фиксируют на воло1ше путем прививки его по радшсальному или ионному механизму 11рививка по радикальному меха низму состоит в полшлерпзации при нагреваюш в присутствии таких веществ , как перекиси, гидроперекиси азопроизводные, или окислительновосстановительной систеглы или под действием излучени . Прививка по анионному механиз му заключаетс  в дезактивации анио ного полимера А на поверхности углеродного волокна или в нарастании полимерной цепи А непосредственного на волокне, предварительно металлироваином , напршлер, литием, Яойшо тшсже фиксировать звено эластомера А на волжне ионными св з ми 1водородно11, дипольной св  зью, за счет образовани  соли), дл получени  которых создают пункциональные пол рныегруппы, такие как карбоксильные, одновременно на волокне и на полшлере а. Hanpi-шер сополшлеризу  полимер А с мономером , наприлер с акриловой кислотой или метакриловой кислотой, или под верга  его взашлоделствию с реактивом , ташш как тиогликолева  кислота. После фиксировагш  звена поли мера А на вшюкне фиксируот звено полимера В на полшлере А ковалентн ми ши ионными св з гли, Jiiqe один вариант способа заключаетс  в том. что непосредственlio на волокне фиксируют предвариельно по;учешшй блок-сополимер -В путем прививки звена А по аниоН о у механиау1у или за счет образоваи  ионных св зей;. Пример. Окисл ют волока углерода озоном при в течеие 5 час. После обработки 0,1 и. аствором едкого натра при кипении течение 8 час и подкислени  0,1 н. лористоводородной кислотой промыают волокна дистиллированной водой, ушат их и обрабатывают метанолатом натри  в присутствии фенолфталеина . Далее смачивают волокна в течение 24 час в растворе 0,1 г блоксополимера , предварительно обработанного метанолатом натри , в ТОО смЗ бензола с 10 ацетона, Блок-сополиглер представл ет собой блок-сополимер карбоксилированного изопрена со стиролом и малеиновым ангидридом. Проьшвают волокна ацетоном и сушат их в вакууме при , Услови  форловани  следующие: Количество, г эпоксидна  смола Ю отвердитель , . , , , . ,0,25 Давление формовани , кг/см 2 Температура, Продолжительность, час2 До форлЬвани  предварительно пропитывают волокна в течение 30 мин npi 80°С растюром смолы (8 г смолы в 2 г ацетона) После обезвоживани  их снова пропитывают при тех же продолжительности и теглпературе сможй и отвердителем. Измер ет разрывную нагрузку при сдвиге(б| р j проб арлированных коглпозиций, изготовленных предлагавшм способом, Дд  сравнени  измер ют разр1Вную нагрузку армированных композиций , содержащих юлокпа. обработанные только озоном при в течение 5 час). ЬР при окислении О 5,245 ,58 КГ/ММ, при окислении Оо+ о блок-сополимер 6,43 - 8,13 кг/шл Следует отметить, что разрывна  нагрузка сдвига ашированноЛ композиции, содержащее необработанные вожжна, составл ет 4,7 кг-мм, П р и м е р 2. Окисл ют и обра батывают волокна углерода в услори х примера 1.3атом смачивают волокна в растворе чистого карбоксисодержащего сополимера изопрена со стиролом и малеиновыгл ангидридом () со следую111Им соотношением звеньев Ш (М ;25.рОО) 23,6 9 76,4 Затем проглывают вожша и ввод т их в эпоксидную смолу типа CIBA 24/556/ЁТ973. Т зрывна  нагру ка на сдвиг полученной кошюзщии составл ет 6,82 кгАил-, Примерз, Окисл ьэт и обрабатывавзт водокна углерода, как в предыдущих прмерахо йтем смачивают волокна в растворе карсЗоксилосодерзкащего сополимера ПЙ-СМ (сырец;, содержащего 4I/S полиизопрена , мол.в„32 000. Далее поступают , как в предыдущем приглере. Разрывна  нагрузка на сдвиг ариированной композиции 6,66 кгДпл-, П р и м е р 4. После окислени  и обработки волокон углерода в тех же услови х, что и в предыдущих пршлерах, ввод т их в рзствор карбоксилсодетэжащего привитого сополимера ПИ-С1 5А (сырец),который содержит 44,5/i полиизопрена и 55,5/о стирол-малеинового ангидрида. Затем смачивают их в эпоксидной смоле в аналопигшх услови х. Разрывна  нагрузка на сдвиг полученной ар.шрованной композиции составл ет 7,7 1сгДш. П р и м е р 5. Пр1шен ют не содержащей карбоксильных групп сопо лшлер Ш/СШ., где звень  иш привиты к полш1зопрену, в следующих прр- - -у. . -. порщшх (М 15 000) ШТ 15 ,СМА 85/S А аствор ют полиизопрен только в ацетоне и получают эк1ульсию. Затем обрабатывают 0,1 н. едкюл натром так, чтобы обрабатывать одну ангидридную группу из двух. Далее смачивают воло1ша, предварительно окисленные и обработанные , как в предыдущих пршлерах, в сополимере, затем в эпоксидной смоле. ;: вень  полш лерной цепи Ci.lA реагируют одновременно с основным компонентом и с воликналаи.Г зршна  нагрузка сдвига полученной композщии составл ет 6,12 кг/мм. Пример 6, Пршлен ют звено эластомера, состо щего из карбоксильного полибутадиена (Мо 15 000), содержащего 0,7 - 0,8,1СР групп СООН/г полшлера. После фиксировани  этого звена полимерной цепи на предварительно окисленном воздухо л волокне пр1вивают в присутствии перекиси бензоила сошшмер СТЛА при 60 С в бензольной среде. Разрывна  нагрузка сдвига составл ет 6,95 КГ/ША. -Предмет изобретени  I, Способ получени  армированных углеродныгл волокном материалов путем смешени  углеродных шло кон с термореактивныгл св зующшд, выбранным из группы, содержащей иолиэ(1)ирное ,или эпоксидное, или полиш.щдное св зующее, и последующего (тюрмовани , отличающийс  тем, что, с целью повышени  предела прочности на сдвиг, углеродные вожжна предварительно обрабатывают блок- или пр1титы1;1 соголшлером, содержащш-л два типа полимещых звеньев, один . из которых способен химически св зыватьс  с углеродным волокном,другой - со .св зующим. 2. Способ по п. I,отличающийс  тем, что сначала углеродные войокна обрабатывают одншл типом полимерного звена, способным xiaiiiчески св зыватьс  с углеродным волокном , а затем другж, способным хш,шчески св зыватьс  со св зующшл.