Способ изготовления ориентированных слоистых пластиков

Способ изготовления ориентированных слоистых пластиков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С A Н И Е (Äi втооз7

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 16.01.70 (21) 1394947/23 — 05 (23) Приоритет — (32) 17.01.69 (31) 2880/69 (33) Англия (51) М. Кл. B29G 1/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 05.10.77. Бюллетень № 37 (53) УДК 678.027.94(088.8) (45) Дата опубликования описания 19.08.77 (72} Авторы изобретения

Иностранцы

Эдвард Виллиам Гарниш и Бэрри Джемс Хейс (Англия) (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОРИЕНТ

СЛОИСТЫХ ПЛАСТИКОВ изобретение относится к способу изготовления слоистых пластиков на основе однонаправленного волокнистого армирующего наполнителя и пленки на основе термореактивной композиции.

Известен способ изготовления ориентированных слоистых пластиков путем пропитки однонаправленного стекловолокнистого напол1 (ителя термореактивным связующим и последующего горячего формования. Недостатком известного способа является то, что в процессе формования происходит сдвиг волокон.

Цель изобретения — разработать способ изготовления слоистого пластика, предотвращающий сдвиг волокон во время формования. Эта цель достигается тем, что на волокнистый однонаправленный наполнитель — пучки стеклянных или углеродных волокон — наносят связующее на основе термореактивной смолы, например фенолформальдегидной, эпоксидной, в виде пленки.

Согласно изобретению могут быть использованы термореактивные составы, содержащие частицы термопластичной смолы, диспергированные в составе термореактивной смолы; такие многокомпонентные составы смол часто прочнее, чем гомогенные.

Слоистые пластики могут быть получены путем использования пленок разных типов на противоположных сторонах волокон армирующего материала и/или путем применения дополнительных типов арматуры, например фольги из алюминия, стали или титана, пленки из пластических материалов, таких как найлон, полиамид, полисульфон, щ поликарбонат, либо природный или синтетический каучук (такие как неопрен или акрилонитрильный каучук) . Например, фольта из алюминия, стали или титана на внешних поверхностях пластиков защищает or эрозии; пленки из каучука или пластического материала повышают сопротивление,.эрозии и удару. Включение гибкой пленки из каучука или других пластических материалов между пленкой на основе термореактивной смолы и металлическим слоем уменьшает напряжения, вызванные различными коэффициентами удлинения для смолы и металлической пленки. Могут быть также использованы и декоративные пленки, и фольга.

Г1ленка из термореактивной смолы может быть снабжена снимаемым нижним лисгом, например из тголиэтилена или бумаги, со стороны, противопо5760 7

ОРОС!42- СНСН вЂ”

0Н гце R — ариленовая группа), полисульфоном (вещес1вом, содержащим повторякнциеся звенья, представленные формулой RS0, где R имеет указанные выше значения), или сополимером олефинового углеводорода с с< - олефином, который является эфиром карбоцовой кислоты. Эти составы известным способом превращают в ацгезионнь>е пленки. ложной т<>й, чт<> контактирует е архн<рую<ш ми волокнамн. Ма>ншу:шрованнк с ь<а>крцалом, нзt<>ò >влкнным нз и:telttи и армируюшего ма<криала, ;lelчк, если пленка имаме< липкие новкрхносги, онн могуt быль полученt>l путем облицовки пленки веществом, которое сохранмег евон> клейкосгь нри хранении пленки прн комнатной >кмнерагурк, но отвкрждается до > верной, и растворимой и неплавящкнся iыолы В условиях, которые вызывают oIнкрждк ик терморкакшвшой смолы в пленке.

Сносоо нронзво;югва слоистого пластика заключакгся в >ом, что волокна армирующего материала parti<>>tata><>t на венке нз сосгава е термореакгивцой смолой, tll><. шго ггигельно <;о слабым

ttatttaetttteht, о tt<>tte!>X вол<>кон уклацываюг вторую пленку и прк«суют вместе обычно с поцогрквом. Многослойные структуры Motóf быть получены многокрагным наложением чередующихся сло.в волокон армирующего материала и пленок иэ состава с ермореактивнь>ми смолами.

Армнр ющими волокнами являются металлическая проволока, волокна из органических или немкталлических материалов таких, как хлопок, шелк, джут, в особенности стекло, бор или углерод.

Состав иэ термореактивной смолы, который включает отверждан>щий агент, может содержать термореактивную смолу, (например, эпоксидную), т.е. вещество, включающее в среднем более чем 1,2 эпоксидной группы на молекулу, или резол, полученный из фенола, такого как фенол, и альдегида такого, как формальдегид, или он соцержиг смесь термореакгивных смол. Предпочтительно состав имеет термогшастическую смолу, которая не затвердевает при нагревании. Примерами таких солавов являются резолы с поли(випнлацегатом) илш найлоном в качестве термопластичного компонента; новолак, изготовленньш иэ фенола, такого, как фенол, и формальдегида или другого альцегица с неопреновыми каучуками или акрилонитрильными каучуками; и эпоксидные смолы с феноксидной смолой (т.е. полиариленполигидроксиполиэфиром без 1,2 эпоксидных групп, являющимся сополимером дигидрофенола либо с диглицидилзфиром, либо с эпихлоргицрином, и содержащим повторяющиеся звенья формулы

Il р и и е р !. ll:tettt è на(<>l0tt:шю> нз эпок:и юной смолы с добавкой огверждающкго агента и термопластичного нолнсулыфона, не твердеющего при нагревании.

Применяют следующие смолы:

"Эпоксидная смола А" -- llo >ttt ttttöètötttîâûè эфир, приготовленный известным способом из 2.2.бис (4 - дигидроксифенил) - пропана и эпихлорогидрина в присутствии щелочи, - - содержащая

5,0 — 5,2 экв/кг эноксидных групп, имеющая вязкость при 21 С 200 — 400 пз. Эпоксидная смола В" -- нолиглицидиловый эфир, изготовленный из резорцинола и энихлоргидрина, — содержащая 7,26 экв/кг эпоксидных групп.

t5 "Эпоксидная смола С" — поли (N - глицидиламил), приготовленный известным способом из бис (4 - амил) метана и эцихлоргидрина в присутствии щелочи, -- содержащая 7,8--8,2 экв/кг эпоксидных груни.

20 "Эпоксидная Mo>IB D — двуокись винилциклогексена, — содержащая 13--14экв/кг эпоксидн ых групп.

"Эпоксидная смола Е" -- полиглицидиловый эфир, полученный так же, как и эпоксидная смо25 ла А, и существенно очищенный посредством кристаллизации. При комнатной температуре смола полутвердая, содержит 5,7 экв/кг эпоксидных групп.

"Полисульфон А" -- продукт, поставляемый

"Юнион Карбайд Корпорейшн" под названием "По30 лисульфон 700", по данным изготовителя, плавится при температурах 350 — 370 С, его температура теплового прогиба (ASTM описание D648) соо ставляст 175 С, и в среднем на молекулу он содержит 50--80 повторякнцихся звеньев формулы

35 сн

«>,".<<.. «» „,.«>.,)

Снз

4О Составы смол приготавливают путем растворения полисульфона в эпоксидной смоле или смолах, подогретых до 260 С, охлаждением до 120 С, добавлением отверждающего агента и последующим прессованием или литьем продукта в пленку

45 толщиной около 0,025 мм.

В таблице приведены рецептуры составов.

Углероцные волокна удерживаются на месте параллельно один другому на пленке путем легкого натяжения. Сверху помегцан>т вторую пленку, соб5О ранные заготовки с пленками, изготовленными из составов h, с, d, е, f, и h, помещают под пресс и нагревают до 155 С в течение мин при нормальном давлении, тогда как изделия с пленками из других составов, указа>шых в таблице, пропускают

ss через валки, наг!1ет>не цо 80 1. Гоставьt отверждают путем нагревания цо 180 С в течение 1 ч.

576027

Рецептура, ч

Компонент а Ь с d e f g h

Эпоксидная смола: А

100 100 100 100 100

100 100 100

В

С

Е

Полисульфон А

20 40 — 100 100

60 60 30 30

30 50 60 60 60 150

10 10 10 15 5 16 12,5 15 20

Дициандиамид

Бис (4- аминофенил)Бис- (4-аминофенил) сульфон — 30

Пример 2. Смесь, содержащую 100 ч. эпоксидной смолы А, 70 ч. полисульфона А и 10 ч. химически модифицированного аминового состава трифторида бора (полученного от "Энгор Кемикл

Ко, Лтд" Клаутон, Манчестер, Анлия под названием

"Энгор отверждающий агент 1040"), растворяют в

120 ч. метиленхлорида, раствор выливают на бумагу и нагревают в печи для удаления растворителя.

Получают пленку толщиной 0,025 мм. На любую сторону слоя углеродистых . волокон помещают нленки, и все нагревают до 100 С под давлением

3,5 кг/мм в течение 1 мин. Отверждение осуществляют нагревом состава в течение 1 ч при температуре 150 С.

Пример 3. Эпоксидную смолу А (80 ч.) и эпоксидную смолу Е (80 ч.) нагревают до 150 С в

Z-образном смесителе. (Эпоксидная смола Š— полиглицидиловый эфир, полученный известным способом путем реакции 2,2 - бис (4- аминофенил)пропана с эпихлорогидрином в присутствии водного раствора едкого патра: содержание эпоксигрупп 0,25 — 0,42 экв./кг и температура размягчения (Дюрранса) 145 — 155 С1- После того, как смесь станет гомогенной, ее охлаждают до 100" С и добавляют измельченную смесь из 20 ч. эпоксидной смолы А, 5 ч. мелкоизмельченного кремния с большой удельной поверхностью (под названием "Аэросил" — торговое наименование) и 12 ч. дициандиамида.

Смесь расплавляют в пленку толщиной 0,1 мм. Эту пленку помещают на одну сторону плоского слоя параллельных стеклянных волокон, причем все зто непрерывно пропускают через нагруженные валки, нагретые до 80 — 1М С.

Состав отверждают нагреванием до 170 С в течение 1 ч под давлением 7 кг/см .

Пример 4. Водный раствор фенола (80%, 85 r) и водный раствор формальдегида (50%, 85 мл) нагревают до температуры парообразования в присутствии 0,5 г едкого натра, пока образец реактивной смеси не разделится на два слоя. На полиэтиленовый лист снаружи помещают смолу ("Феноловая смола А") из расчета 27 г/м и сразу же перед наложением пленки дробят на части и посыпают порошковый поливинилформаль из расчета 34г/м . Подобную процедуру осуществляют на втором наружном листе полиэтилена, после чего две обработанные поверхности приводят в контакт и прессуют под давлением 35 г/см в течение .1 мин при комнатной температуре. Один наружный лист снимают и адгезионной пленке сообщают липкость

25 следующим образом

Адгезионную пленку пропускают под ножом с зазором 0,075 м и покрывают составом, который содержит 300 ч.смолы, полученной испарением феноловой смолы А до тех пор, пока содержание смолообразующих материалов не составит 90%, 150 ч. полиоксипропиленгликоля, имеющего средний молекулярный вес 1025;: 4,5 ч. порошкового поливинилбутираля, 10,5 ч. "Аэросипа" и 100 ч. промышленных метилированных спиртов. Растворитель испаряют из покрытия с помощью инфракрасных ламп.

Две такие пленки и плоский комплект стекловолокон, положенный между Мими, пропускают непрерывно через нагретые роллеры, причем клейкую сторону каждой пленки обращают внутрь и контактируют со стекловолокном. Все это в сборе нагревают 30 мин при 163 С и под давлением

7 кг/см до отверждения смолы.

Пример 5. Бутадиенакрилнитрильный кау45 чук (100ч.) (получен от "Б.П. Пластикс Лтд", Лондонпод наименованием "Бреон 1001") измельчают в смесителе в течение 20 мин, после чего добавляют

10ч. гексаметилентетрамина и перемешивают 10 мин.

Каучук формируют в листы и растворяют в этил50 метилкетоне, затем, взбалтывая, добавляют раствор в этилметилкетоне 100ч. фенолформальдегидной новолачной смолы "Целлобонд", НН33 и 5 ч. фенолформальдегидной новолачной смолы ",Целлобонд Н832" (обе получены от "Бритиш Ресайн

Продакто Лтдфепарт, Глэморген, Уэльс" ), причем количество этилметилкетона таково, что раствор содержит около 20% по весу твердых частиц. Далее пленку толщиной около 0,025 мм выливают на бумагу и помещают на углеродные волокна, и все

60 нагревают 1 мин при температуре 120 С поддавлео

57Ь027

Составитель В. Чистякова

ТсхРсд И. Асталош

Редактор Л. Ушакова

Корректор А. Власенко

Тираж 850 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений и открьггий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2739 48

Филиал ППП " Патент ", r. Ужгород, ул. Проектная, 4. нием 0,7 кг/см . Состав отверждают нагреванием при температуре 190 С в течение 30 мин.

Пример 6. Резольную смолу приготавливают обычным способом из 1 мол.ч. фенола, 1,43 мол.ч. едкого патра. Она содержит 70% по весу смолообразующих материалов. Этот продукт (75 ч.) разбавляют 25 ч. промышленных метилированных спиртов, после чего вносят 5 ч. гексаметилентетрамина и 0,05 ч. гранулированного едкого патра.

Затем вводят 45 ч. растворимого найлона (полученного от "Е. И. Дюпои де Номур энд Ко, Ипк", под названием "Цителы"), и все это растворяют в 450 ч. метанола. Пленки толщиной 0,025 мм отливают на полиэтиленовые отделяемые облицовочные листы и по одной такой пленке помещают на каждую сторону плоского пучка углеродных волокон, после чего все в сборе пропускают через прокатные валки, нагретые до 80 С. Затем отделяемые листы снимают, и состав отверждают нагреванием в течение 1 ч при температуре 150 С и давлении 7 кг/см .

Пример 7. Адгезионную пленку получают так, как описано в примере 3, и затем помещают на одну сторону плоского слоя углеродных волокон путем пропускания через роллеры, нагретые до температуры 80-100 С. Далее формируют пакет из таких слоев, сверху помещают алюминиевую фольгу толщиной О,1 мм, а снизу — вторую такую же пленку (алюминиевую фольгу предварительно обезжиривают и протравляют как это описано в

"Технологическом руководстве ДТД вЂ” 915 Британского Министерства Авиации", промывают в проточной воде и высушивают при комнатной температуре), Полученный состав нагревают 1 ч при температуре 170 С под давлением 7 кг/см .

Пример 8. Углеродные волокна помещают параллельно одно другому на пленке, изготовленной из смолы С, как это описано в примере 1, и о изделие нагревают при температуре 155 С в течение

1 мин под номинальным давлением. На другую сторону изделия помещают пленку, изготовленную так, как это описано в примере 3, причем все изделие пропускают через роллеры, нагретые до температуры 80 — 100 С. Один лист этого слоистого материала помещают на какой-либо стороне алюминиевого сотового сердечника, и пленку, полученную так,как описано в примере 3, вводят в соприкосновение с сердечником. Затем еще два листа углеродсодержащего материала, импрегнированHOfO CMOJIOH С, H31OTOBJIeHHOII TBK> KRK OIIHGlHO в примере 1, помещают на какую-либо сторону "слоистого" изделия, и все нагревают 1 ч при температуре 175 С под давлением 3 5 кг/см .

Формула изобретения

Способ изготовления ориентированных слоистых пластиков, включающий нанесение на однонаправленный волокнистый наполнитель связующего HB основе термореактивной смолы, например фенолформальдегидной, эпоксидной, и формование при воздействии температуры и давления с отверждением, о т л и ч а в шийся тем, что, с целью предотвращения сдвига волокон в процессе формования и отверждения, на волокнистый наполиитель, представляющий собой пучки стеклянных или углеродных волокон, наносят связующее в виде пленки.