СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОИСТОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1996 года по МПК B32B27/06 B27K5/06 B29D19/00 

Изобретение относится к технике создания высокопрочных износоустойчивых композиционных материалов на основе углеродных волокон, которые могут быть использованы в качестве конструкционных материалов при работе в агрессивных средах и при высоких динамических нагрузках.

Наиболее близким из известных является способ получения слоистого материала, включающий пропитку углеродной текстильной ленты фенолформальдегидным связующим, укладку слоев пропитанной ленты в обогреваемую пресс-форму с последующим прессованием при 170-180^оС.

Недостаток известного способа низкие физико-механические свойства готового материала.

Техническим результатом изобретения является получение слоистого материала с высокими физико-механическими свойствами.

Это достигается тем, что в способе получения слоистого материала, включающем пропитку углеродной текстильной ленты фенолформальдегидным связующим, укладку слоев пропитанной ленты в обогреваемую пресс-форму с последующим прессованием при 170-180^оС, согласно изобретению, текстильную ленту пропитывают связующим в количестве 20-25% от массы ленты с выдержкой пропитанной ленты в пресс-форме в течение 5-10 мин.

Способ реализуется следующим образом.

Формируют армирующий слой, в качестве которого используют текстильную ленту, полученную ткачеством или трикотажным переплетением. При этом ширина, толщина и плотность ленты может легко меняться в широких пределах в зависимости от области назначения и применения готового композиционного материала и требуемой формы детали. Готовую ленту пропитывают фенолформальдегидной смолой так, чтобы масса наполнителя составляла 20-25% от массы армирующего слоя. Это соотношение является наиболее оптимальным, поскольку задачей наполнителя является надежно соединить армирующие слои. Пропитанную ленту укладывают в обогреваемую пресс-форму и выдерживают в течение 5-10 мин при 170-180^оС. Под действием температуры и давления образуется однородный композиционный материал с заданными физико-механическими свойствами. При этом конфигурация пресс-формы может быть самой разнообразной: круглой, треугольной, прямоугольной, полой и т. д.

П р и м е р 1. Углеродную текстильную ленту УРАЛ ГОСТ 28005-88 в виде ленты шириной 40 мм пропитывают фенолформальдегидным связующим в количестве 18% от массы ленты, укладывают в пресс-форму и нагревают до 150^оС, выдерживают в течение 3 мин.

По истечении указанного времени сформированный композиционный материал вынимают, а после остывания определяют следующие физико-механические свойства: прочность на разрыв 90 кг/мм²; модуль упругости 10000 кг/мм²; плотность 1,6 г/см³.

П р и м е р 2. Углеродную ленту пропитывают связующим в количестве 20% от массы ленты, выдерживают в пресс-форме при 170^оС в течение 5 мин.

Физико-механические свойства готового материала следующие: прочность на разрыв 130 кг/мм²; модуль упругости 10000 кг/мм²; плотность 1,5 г/см³.

П р и м е р 3. Углеродную ленту пропитывают связующим в количестве 22% от массы ленты, выдерживают в пресс-форме при 175^оС в течение 7 мин.

Физико-механические свойства готового материала следующие: прочность на разрыв 130 кг/мм²; модуль упругости 10000 кг/мм²; плотность 1,5 г/см³.

П р и м е р 4. Углеродную ленту пропитывают связующим в количестве 25% от массы ленты, выдерживают в пресс-форме при 180^оС в течение 10 мин.

Физико-механические свойства готового материала следующие: прочность на разрыв 130 кг/мм²; модуль упругости 10000 кг/мм²; плотность 1,5 г/см³.

П р и м е р 5. Углеродную ленту пропитывают связующим в количестве 28% от массы ленты, выдерживают в пресс-форме при 190^о в течение 15 мин.

Физико-механические свойства готового материала следующие: прочность на разрыв 115 кг/мм²; модуль упругости 9000 кг/мм²; плотность 1,6 г/см³.

Из приведенных примеров видно, что наиболее близкие и высокие физико-механические свойства готового материала получаются при следующих оптимальных параметрах: пропитка углеродной ленты связующим в количестве 20-25% от массы ленты, выдержка в пресс-форме при 170-180^оС в течение 5-10 мин.

Как видно из примера 1, снижение температуры прессования до 150^оС и выдержки до 3 мин существенно снижает физико-механические характеристики готового материала, а из примера 5 следует, что физико-механические характеристики существенно не улучшаются, при этом значительно увеличиваются энергозатраты. Увеличение количества связующего свыше 25% повышает хрупкость и снижает проч-ность готового материала.

Предлагаемый способ экономичен и технологичен. Материал обладает высокой прочностью и износостойкостью, может работать в широком температурном интервале и устойчив к действию агрессивных сред. Способ позволяет изготавливать детали определенной формы, что исключает затраты на дальнейшую технологическую обработку.

Изобретение относится к технике создания высокопрочных износоустойчивых композиционных материалов на основе углеродных волокон, которые могут быть использованы в качестве конструкционных материалов при работе в агрессивных средах и при высоких динамических нагрузках. Сущность изобретения: текстильную ленту пропитывают связующим в количестве 20 - 25% от массы ленты с выдержкой пропитанной ленты в прессформе в течение 5 - 10 мин. Под действием температуры и давления образуется однородный композиционный материал с заданными физико-механическими свойствами.

Способ получения слоистого материала, включающий пропитку углеродной текстильной ленты фенолформальдегидным связующим, укладку слоев пропитанной ленты в обогреваемую пресс-форму с последующим прессованием при 170 - 180^oС, отличающийся тем, что текстильную ленту пропитывают связующим в количестве 20 25% от массы ленты с выдержкой пропитанной ленты в пресс-форме в течение 5 10 мин.