АРМИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 1997 года по МПК C08J5/24 C08L63/00 

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к производству рулонных наполнителей предварительно пропитанных связующим (препрегом), применяемым преимущественно в качестве армирующего материала, например, для упрочнения абразивных кругов, а также для дорожного и промышленного строительства.

Широко известны сетки стеклянные армирующие голландской фирмы "СОПЕt" и французской фирмы "GEПIП", пропитанные фенольной смолой [1, 2] предназначенной для армирования абразивных кругов.

Недостатком известных сеток является высокая токсичность связующего, обусловленная наличием свободного фенола, а также неудовлетворительная пропитка стекловолокнистого наполнителя связующим, в результате чего, отверждение связующего, в связи с его недостаточным проникновением между элементарными волокнами крученой комплексной нити, осуществляется объемным слоем вокруг нити, что приводит к получению материала обладающего низкими армирующими свойствами (на единицу площади поперечного сечения армирующего материала приходится незначительное количество армирующих нитей). Поэтому для достижения удовлетворительного упрочнения абразивных кругов потребуется использовать дополнительное количество слоев армирующего материала.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является сетка стеклянная армирующая СПАП, пропитанная модифицированным феноло-формальдегидным связующим, используемым для упрочнения абразивных кругов [3]
Недостатком известной стеклянной пропитанной сетки является неудовлетворительная пропитка стекловолокнистого наполнителя связующим, что, в конечном итоге, негативно сказывается на упрочнении абразивных кругов.

Задача изобретение улучшение пропитки волокнистого наполнителя связующим, а также улучшение прочностных характеристик упрочненного готового изделия.

Решение задачи достигается тем, что в армирующем материале, включающем волокнистый наполнитель, органическое связующее, в качестве органического связующего используется смесь эпоксиуретанового лака УР-231 и эпоксидиановой смолы ЭД-20 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Лак эпоксиуретановый 95 105
Уретан ДГУ (70) 10 25
Эпоксидиановая смола ЭД-20 2,0 15,0
Решение задачи достигается также тем, что в качестве волокнистого наполнителя используются:
ткани разреженной структуры, изготовленные из силикатных волокон;
ткани разреженной структуры, изготовленные из минеральных волокон;
комбинированные ткани разреженной структуры, основные нити которых выполнены из минеральных волокон, уточные из силикатных волокон;
комбинированные ткани разреженной структуры, основные нити которых выполнены из силикатных волокон, уточные из минеральных волокон;
комбинированные ткани разреженной структуры, основные нити которых выполнены из силикатных и минеральных волокон, находящихся в соотношении, мас.

Нити из силикатных волокон 0,6 80,3
Нити из минеральных волокон 99,4 19,7
уточные из силикатных волокон;
комбинированные ткани разреженной структуры, основные нити которых выполнены из минеральных и силикатных волокон, находящихся в соотношении, мас.

Нити из силикатных волокон 0,6 80,3
Нити из минеральных волокон 99,4 19,7
уточные из минеральных волокон.

При этом, нити из силикатных и минеральных волокон представляют собой крученые комплексные нити.

Введение в состав связующего эпоксидиановой смолы ЭД-20 способствует повышению функциональности эпоксидной смолы, увеличению содержания гидроксильных групп. Следствием этого является повышение адгезии связующего к минеральным и химическим волокнам.

За время нахождения пропитанного связующим материалом в зоне сушки происходит испарение растворителей и отверждение эпоксидных смол по гидроксильным группам с образованием уретановых связей.

При температуре выше 100^oC в процессе изготовления композиционных материалов, например абразивных кругов, происходит дополнительное отверждение по реакции:

При температуре свыше 150^oC эпоксидные группы полимеризуются (катализатором процесса является третичный азот).

Наличие на поверхности пропитанного материала эпоксидных, гидроксильных и уретановых групп улучшает их совмещение и с эпоксидным или фенольным связующим при изготовлении композиционных материалов, например абразивных кругов, с образованием химических связей.

Вязкость связующего при 20^oC не более 15 с (по вискозиметру ВЗ-4).

Жизнеспособность связующего не менее 8 ч (при 20^oC).

В емкость, снабженную механической мешалкой, вводят 100 мас.ч. эпоксиуретанового лака УР-231 (ТУ 6-10-863-76), 2,0 5,0 мас.ч. эпоксидиановой смолы ЭД-20 (ГОСТ 10587-84), непрерывно перемешивая до полного растворения эпоксидиановой смолы ЭД-20 (в течение 10 15 мин).

Перед непосредственным использованием связующего, в приготовленный раствор эпоксидиановой смолы ЭД-20 добавляют 10 25 мас.ч. отвердителя уретан ДГУ (70) (ТУ 113-38-115-91), дополнительно перемешивая в течение 5 мин.

Пример 1. Состав связующего готовят аналогично описанному выше способу, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Эпоксиуретановый лак УР-231 100
Уретан ДГУ (70) 10,0
Эпоксидиановая смола ЭД-20 2,0
Пример 2. Состав связующего готовят аналогично описанному выше способу, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Эпоксиуретановый лак УР-231 100
Уретан ДГУ (70) 5,5
Эпоксидиановая смола ЭД-20 2,2
Пример 3. Состав связующего готовят аналогично описанному выше способу, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Эпоксиуретановый лак УР-231 100
Уретан ДГУ (70) 25
Эпоксидиановая смола ЭД-20 15
Пример 4. Состав связующего готовят аналогично описанному выше способу, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Эпоксиуретановый лак УР-231 100
Уретан ДГУ (70) 26,8
Эпоксидиановая смола ЭД-20 15,6
Пример 5. Состав связующего готовят аналогично описанному выше способу, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Эпоксиуретановый лак УР-231 100
Уретан ДГУ (70) 15,3
Эпоксидиановая смола ЭД-20 3,6
Составами связующего, приготовленными по примерам 1 5 различные виды волокнистого наполнителя подвергают пропитке в рабочей ванной пропиточной машины, затем сушке в сушильной камере при 120 150^oC, при скорости протяжки 0,8 1,0 м (мин) (движения полотна 0,8 1,0 м/мин).

В табл. 1 приведены составы связующего, приготовленные по примерам 1 5, их технологические свойства, характеристика готового изделия, полученного на их основе.

В табл. 2 отражены результаты физико-механических испытаний предлагаемых армирующих материалов, изготовленных на различных видах тканых наполнителей и аналогов.

Как следует из табл. 1, технологическими являются составы связующего, приготовленные по примерам 1, 3, 5, обеспечивающие хорошую пропитку тканого наполнителя, изготовленного на основе нитей, как из силикатных, так из минеральных волокон, с дальнейшим удовлетворительным его отверждением.

Состав связующего, приготовленный по примеру 2, не позволяет получить качественное готовое изделие, так как вследствие низкого содержания отвердителя удовлетворительного отверждения не происходит. В результате, при намотке материала в рулон, происходит слипание слоев материала друг с другом.

Состав связующего, приготовленный по примеру 4 также не позволяет получить готовое изделие удовлетворительного качества по причине повышенной вязкости связующего. В данном случае отвержденное связующее обладает повышенной жесткости и хрупкостью.

Как следует из табл. 2, предлагаемый армирующий материал по физико-механическим показателям (разрывной нагрузке по основе и утку) не уступает существенным аналогам, прототипу.

Наличие же на поверхности армирующего материала свободных функциональных групп (эпоксидных, гидроксильных, уретановых) позволяет значительно улучшить прочностные характеристики готового изделия (абразивных кругов).

Высокие свойства связующего позволяют меньшим количеством слоев предлагаемого армирующего материала достичь прочности готовых изделий, изготовленных на основе аналогов типа СПАП, или же превысить ее, не утолщая при этом готового изделия за счет использования дополнительных слоев армирующего материала.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый армирующий материал отличается тем, что в качестве связующего используется смесь эпоксиуретанового лака УР-231 и эпоксидиановой смолы ЭД-20 при соотношении компонентов, мас. ч.

Эпоксиуретановый лак УР-231 100
Уретан ДГУ (70) 10 25
Эпоксидиановая смола ЭД-20 2,0 15,0
Предлагаемый армирующий материал отличается также тем, что в качестве волокнистого наполнителя используются:
ткани разреженной структуры, изготовленные из силикатных волокон;
ткани разреженной структуры, изготовленные из минеральных волокон;
комбинированные ткани разреженной структуры, основные нити которых выполнены их минеральных волокон, уточные из силикатных волокон;
комбинированные ткани разреженной структуры, основные нити которых выполнены из силикатных волокон, уточные из минеральных волокон;
комбинированные ткани разреженной структуры, основные нити которых выполнены из минеральных и силикатных волокон, находящиеся в соотношении, мас.

Нити из силикатных волокон 0,6 80,3
Нити из минеральных волокон 99,4 19,7
уточные из силикатных, минеральных волокон.

При этом, нити из силикатных и минеральных волокон представляют собой крученые комплексные нити.

Использование: изобретение относится к химической промышленности, а именно к производству рулонных наполнителей, предварительно пропитанных связующим (препрегам), применяемым преимущественно в качестве армирующего материала, например, для упрочнения абразивных кругов, а также для дорожного и промышленного строительства. Сущность изобретения: задача изобретения - улучшение пропитки волокнистого наполнителя - улучшение пропитки волокнистого наполнителя связующим, улучшение прочностных характеристик упрочненного готового изделия. Армирующий материал содержит волокнистый наполнитель, органическое связующее. Новым является то, что в качестве органического связующего используется смесь эпоксиуретанового лака УР-231 и эпоксидиановой смолы ЭД-20 при соотношении компонентов, мас. ч.: эпоксиуретановый лак УР-231 - 100, уретан ДГУ (70 %) - 10 - 25, эпоксидиановая смола ЭД-20 - 2,0 - 15,0. Новым является также то, что в качестве волокнистого наполнителя используются: ткани разреженной структуры, изготовленные из силикатных волокон; ткани разреженной структуры, изготовленные из силикатных волокон; ткани разреженной структуры, изготовленные из минеральных волокон; комбинированные ткани разреженной структуры, основные нити которых выполнены из силикатных волокон, уточные - из минеральных волокон; комбинированные ткани разреженной структуры, основные нити которых выполнены из минеральных волокон, уточные - из силикатных волокон; комбинированные ткани разреженной структуры, основные нити которых состоят из силикатных и минеральных волокон. 1 з.п. ф-лы. 2 табл.

1. Армирующий материал, включающий тканый наполнитель разреженной структуры, пропитанный полимерным связующим, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего он содержит смесь эпоксиуретанового лака УР-231 на основе алкидноэпоксидной смолы с отвердителем ДГУ 70%-ным раствором диэтиленгликольуретана в циклогексане и эпоксидиановой смолы при следующем соотношении компонентов связующего, мас.ч.

Эпоксиуретановый лак УР-231 100
70%-ный раствор ДГУ 10 25
Эпоксидиановая смола 2 15
2. Материал по п.1, отличающийся тем, что тканый наполнитель разреженной структуры выполнен из минеральных нитей, а также различных комбинаций минеральных и силикатных нитей.