Способ получения армированных углеродным волокном материалов

Способ получения армированных углеродным волокном материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскнх

Соцмааыстнмеских

Республнк

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРETEHИЯ

К ИАГЕНТУ (1 ) 433668

Гввударвтввнный

Свввтв Мнннстрв на делам нзобр н втнрытн

Иностранпы

Мишель Брие и Жерар Риес

1франция

Иностранная фирма Комисоарьцт а л Энержи Атомик" (Франция) {i ) Лыторы и юбретения

Г

LJ (71) . заявитель (S4) СПОСОБ ПОЛУ ЕНИЯ АРМИРОВАННЫХ УГЛЕРОДНЬМ

ВОЛОКНОМ МАТЕЯ4АЛОВ

Изобретение относится к про изводству армированных углеродным волокном мате жалов.

Известен способ получения армированных углеродным волокном материалов путем смешения углеродных волокон с термореактивным связующим и последующего формования. Однако получаемые этим способом материалы не обладают высоким пределом очности на сдвиг. елью изобретения является разра отка способа, обеспечивающего получение материала с высоким пределом прочности на сдвиг.

Эта цель достигается тем, что углеродные волокна предварительно обрабатывают блок- или привитым сополимером, содержащим два типа полимерных звеньев, один из которых способен химически связываться с углеродным волокном, другой - со связующим. Сначала углерод ные волокна обрабатывают одним типом полимерного звена, способным

2 химически связываться с углеродным волзкном, а затем другим, способным химич9ски связываться сО свя аующим.

Обработанные таким образом уа леродные всаокна вводят в тераореактивное связующее, выработанное из группы, содержащей полиэфирное, эпоксидное или полиимидное связую)о щее.

В предлагаемом способе исполь. зуют блок-сополимер типа А-В, в котором В фиксировано в конце цепи А, или привитой сополимер типа A-В, 15 в котором В в виде привитых ветвей фиксировано на звене полимерной цепи А.

Блок-сополимер может также быть типа А-В-А или типа В-А-В, ю где А представляет собой звено полимера, способное образовывать химическую связь с волокном углерода, В - звено полимерной цепи, совместимое со смолой.

25 В качестве пслимеров, состаэ433668

4 ляющих звено полймерной цепи А со- тельно подученный блок-сополимер полимера, используют полиизопрен, А-В путем прививки звена А по анион полибутадиен, соп>лимер бутадиен- ножу механизму или эа счет образова акРяовая кислота, сополимер бутади ния ионных связей. ен-метакрыовая кйслота, полиизо- 5 П р и м e y I. Окисляют волок5утен полисилоксаны, полиакрилаты, на углерода озоном при 70ОС в течеПолимер В должен быть совмес- ние б час. После обработки О,I н. зим со смол>й, т.е. должен содер- . аствором едкого натра при кипении жать полярные группы, например ан в течение 8 час и подкисления О,I н. гидридные, слоиноэфирные, нитриль- )0 хлористоводородной кислотой промыные, гидроксил, карлбокс, или вают волокна дистиилированной водой, двойные связи. сушат их и обрабатывают метанолатом

В качестве полимеров, представ- натрия в присутствии енол9талеина. ляющих собой звено полимернои це- ° чение 24 час в раство 0 1 б сОе)лимера, предварительно обдабот ного метанолатом натрия в 700 см бензола с ХОЯ ацетона Блок-сосополимер полиэтилен-малеиновыд 2о полимер представляет со ои лок-со ангидрид, сополимер поливинил пи полимер карбоксилированного изоридин. прена со стиролом и малеиновым

11ривитой сополимер типа А-В фиксирувт след щим об зо: сна- . „Ромывают волокна ацетоном и чала ф1ксиРУют звено А на волокне, условия доравания следующие: затем привйвают звено В к А. д ств, вено эластомера А фиксируют личе т л

ыа волокне путем прививкй его по эпоксидная смола ° ° ° ° ° ° " радикальному или ионному механизму. „а н„""рор„1овайия кг/с, л2 2

Прививка по радикальному меха-зо "-авле ие " р0 "r

НИЗМУ COC T ит B IICOIИМЕрнэацИИ ПРИ ТЕМПЕРИтУ Ра е С нагревании в присутствии таких ве- Продолжительность, час ществ, как перекиси, гидроперекиси, о " ормовани" пре ар„ азопроизвод ые, или окислительно- пРопитывают волокна в течение 30 восстановительной системы или под з5 мин при 80 С растю юм смолы ( действием излучения. смолы в 2 г ацетона . После ОбезПрививка по анйонноглу механиз„воживаниЯ их снова пРопитывают п и му заключается в дезактивации анион тех же продолжительности и темпера ного полимера А на поверхности уг» туре смолой и отвердителем, леродного волокна или в нарастании 4о Измену разрывную нагрузку полимерной цепи A непосредственно- при cA»re(o p3 g 6 ""ир " го на волокне, предварительно ме- композиций, изготовленных предлагае. талли зовашгом, например, литием. мым способом °

IoxKo также фиксировать звено фя с равнения измеряют Разрыв эластомера А на водо кне ионными 45 ную нагрузку армированных коглпоэи связями водородно. i, дипольной свя- ци11, содержащих волокна обработанзью, за счет образования соли), для ные только озоном (при 0ОС в течеполучения которых создают <эункцио- ние 5 час). нальные полярные группы, такие как карбоксильные, одновременно на во- R, P ">". 3 " локне и на полимере а например 5,58 кг/мм2, при окислении О,+ сополимеризуя полимер Л с мономе- блок-сополиглер 6,43 - О,ХЗ к /мгл ром, наприг1ер с акрилово11 кислотой Следует отметить, что разрывили метакриловой кислотой, или под- ная нагрузка сдвига а лироы пноЛ вергая его вэаииопеэствню с реак- ээ коипсэиаии, содэриаюез. несбрэсотадтивом, таким как тиогликолевая ные волокна, составляет 4,v кг-мм . кислота. Пример ?. Окис.яют и обра

После фиксирорания звена поли- батывают волокна углерода в усло р А "а волокне ФиксиРУBT 3j3eao виях примера . Эатгл смачивают вопол11мера 0 на полимере Л ковалентны локна в растворе чистого карбоксими или ионными связяии. содержащего сополимера изонрена

1"ще один вариант способа эа- со стиролом и малеиноиым ангидриключается в тон что непосредствен- you (f@=cgA1 со следуидии соотэоие.

go as волокне фиксируют предвари- инеи звеньев t33668

Составитель В ° Чиотяк ОВа ре к р Оа Кузнецова т-! еа . раас!41!Б эа к !,!)ектор н,д „илс1 „, Тираж. 3 ф н:, ..йфО/

Ноаиисиое

ill !!1! !!!! Госулврствеииото комитета Совета Министров C(-ÑÐ ио аслам иаобретсиий и открытий

Москва, ll3035, Раушская иаб., 4

l!рсдириятие «!1атсит», Москва, Г-)9, Бережковская иаб., 24

IE (М = 25 000) 23,6Я СМА 76,47о

Затем проиыпают волокна и вводят их в эпоксидную смолу типа

СПЗА 24/556/НТ973. Разрывная нагрузка на сдвиг полученноц композиции составляет 6,82 кг/мм б.

Пример 3. Окйсляют и обрабатывают всиокна углерода, как в предыдущих прюмерах. - атем смачи- 0 вают волокна в растворе кар5оксилосодержащего сополимера П -СЫА .сырец.!, содержащего 4Т/. полиизопрена, мол.вЛ2 000. Далее поступают, как в п щем йримере. Раз- 15 дывная нагрузка на сдвиг ари рованíî i композиции 6,66 кг/ы:.л-.

Пример 4. После окисления и обработки волокон углерода в тех же условиях, что и в предыду- 20 щих примерах, вводят их в раствор жфоксилсодержащ!его привитого сополимера 7Л-CQA (сырец), который содЕржИт 44,5, ПОЛИИЗОПрЕйа И 55 Оо. стирол-иалеинового ангидрида. 8атем 25 смачивают их в эпоксиднои смоле в аналогичных условиях. Разрывная нагрузка на сдвиг полученнои арыированно к композиции составляет 7,7

П р и и е р 5. Применяют не содержащий карбоксйльных групп сопо. лимер ПИ/СЫА, где звенья С!;!А привиты к полилзойрену, в следующих про oI UD: (М = I5 000) ПИ Х5Я,СМА 8, gg растворяют полиизопрен только в ацетоне и получают эмульсию. Затем обрабатывают O,I н. едким натром так, чтобы обрабатйвать одну 40 ангид идную группу из двух. алее смачивают волокна, предварительно окисленные и обработанные, как в предыдущих примерах, в

6 сополимере, затем в эпоксидноч смоле., 5вейья полимерной цепи С!лА реагируют одновременно с основным компонентом и с волокнамм.Разрывная нагрузка сдвига полученнод композиции составляет 6,I2 кг/мм .

П р и м в р 6. Применяют звено эластомера, состоящего из карбоксильного полибутадиена (i(3 â — I5 000), содержащего 0,7 — 0,8.ХФ групп

СООН/г полимера. После фиксирования этого звена полймерной цепи на предварительно окисленном воздухоул волокне прививают в присутствии пе рекиси бензоила соплимер СНА при

60 С в бензольной среде. т азривная нагрузка сдвига составляет 6,95

KL"/ÌM .

Предме т изобретения

I. Способ получения армированных угле родным волокном материалов путем смешания углеродных волокон с термореактивным связуюуи, выбранным из группы, содержащей полиэфирное,или эпоксйдное, или полиимиданое связующее, и последующего !,!ормования, отличающийся тем, что, с целью повышеши предела прочности на сдвиг, углеродные волокна предварительйо обрабатывают блок- или привитым сопзльплером, содержапппл два типа полимерных звеньев, один . из которых способен химически связываться с углеродным волокном,другой — со связующим.

2. Способ по и. I,oTëè÷àâùèÂся те, что сначала углеродные волокна обрабатывают одним типом пслимерного звена, способным хиыически связываться с углеродным волокнои, а затеи другим, способным химически связываться со связующим,