Способ получения препрегов Советский патент 1992 года по МПК C08J5/24 B05D1/06 

сл

с

Изобретение относится к технологии получения препрегов композиционных материалов на основе рулонных армирующих наполнителей и дисперсных полимерных связующих и может быть использовано в различных отраслях машиностроительной промышленности. Изобретение позволяет повысить качество препрегов и снизить технологические потери связующего за счет того, что термообработку связующего проводят в импульсном режиме при полной облученности 1.2 - 4,3 Вт/см2, включающей основную и импульсные облученности, причем последняя составляет 0,18-0,25 от полной облученности при частоте импульсов 0,10 - 0,75 Гц и коэффициенте их заполнения 0,65 - ОЖ 2 табл.

Изобретение относится к технологии получения препрегов композиционных материалов на основе рулонных армирующих наполнителей и дисперсных полимерных связующих и может быть использовано в различных отраслях машиностроительной промышленности.

Целью изобретения является повышение качества препрега и снижение технологических потерь связующего.

Получение препрегов осуществляют на устройстве, включающем лентопротяжный механизм с подторможенным смоточным и приводным приемным барабанами, тянущие валки с регулируемым электроприводом, аппарат электроосаждения вибровихревого типа, снабжённый системой зарядных электродов, соединенных с источником высоковольтного потенциала и осадительным электродом, печь оплавления проходного типа с коротковолновыми источниками основного и импульсного излучений, блок управления токовой нагрузкой на источниках излучения.

В качестве порошкообразных связующих используют термореактивные олиго- меры и термопластичные полимеры: эпоксидную порошковую краску П-ЭП-177 серого цвета (ТУ 6-10-1575-76), полиаминои- мид ПАЙС-104 (ТУ 6-05-231-192-79), полиэфирную порошковую краску П-ЭП-1130у (ТУ 6-10-285-6-79) и акриловую порошковую краску П-АК-1138 (ВТУНЧ-27-17-72), порошкообразный полисульфон марки ПСК. а в качестве армирующего наполнителя используют ленты шириной 200 мм: углеродную ленту ЛУ-П-0,1 (ТУ-06-481-80) стеклоткань Т- 11 (ГОСТ 1170-73) и органическую ткань марки СВМ (ТУ 17 ВНИИПХВ-350-88).

Связующее псевдоожижают совместным воздействием вибрации и воздуха в камере напыления аппарата электроосажю о

00

дения. Параметры слоя связующего при частоте вибрации 50 Гц, амплитуде 0,8 мм и скорости фильтрации воздуха 0,03 - 0,04 м/с составляют: коэффициент расширения слоя 1,5 - 1,6, высота слоя над электродами 50 мм при общей высоте 120 мм. Расстояние между зарядными высоковольтными электродами и заземленным наполнителем (оса- дительным электродом) составляет 125 мм. В качестве источника высоковольтного потенциала используют преобразователь высоковольтный статический ПВС-63-0,5 (ТУ 16-729.235-79). Ленту наполнителя перемещают по поверхности осадительного электрода над псевдоожиженным слоем связующего и через печь оплавления со скоростью 0,5 - 2,0 м/мин, поддерживая постоянным усилие натяжения.

Печь оплавления оснащают четырьмя трубчатыми источниками излучения - галогенными кварцевыми лампами типа КГТ- 220-2000 (ОСТ 16 0.535.024-76) с параболоцилиндрическими отражателями, установленными равномерно поперек направления и параллельно плоскости движения ленты наполнителя. Источники соединяют с блоком управления следующим образом. Три первых в направлении движения наполнителя лампы подключают к каналу постоянной, а последнюю - к каналу импульсной токовой нагрузки.

Облученность от источника импульсного излучения задают в пределах 0,18 - 0,25 от полной облученности . Последняя включает основную и импульсную облученность и изменяется в пределах 1,2 - 4,3 Вт/см2. Частота импульсов составляет 0,10 - 0,75 Гц при коэффициенте их заполнений 0,65 - 0,80. Коэффициент заполнения импульсов представляет собой отношение длительности импульса к его периоду.

В процессе движения ленты с нанесенным порошкообразным связующим через зону термообработки воздействие только основного излучения облученностью 0,98 - 3,22 Вт/см2 приводит к частичному оплавлению связующего. Получающийся отрезок препрега характеризуется равномерным распределением -адгезионно закрепленных на ленте и не связанных жестко между собой двухфазных образований расплав - твердые частицы связующего и имеет благодаря этому повышенную гибкость. Наложение на основное воздействие импульсного излучения е дополнительной облученностью 0,22 - 1,08 Вт/см2 на следующий участок порошкообразного связующего обеспечивает полное его расплавление и формирование на поверхности ленты наполнителя сплошного жесткого отрезка

пленки, длина которого в 1.8 - 7 раз больше предыдущего недоплавленного ее отрезка. Таким образом удается получать препрег из смежных, чередующихся по длине ленты

участков с различной жесткостью, за счет чего при последующей смотке его в рулон и укладке в формирующую матрицу исключается растрескивание и отслаивание связующего.

0 В качестве критерия технологических потерь используют изменение массового содержания связующего, которое определяют как отношение разности масс образцов препрегов размером 200 х 200 мм после

5 десятикратного сгибания стержня диаметром 80 мм к их исходной массе, выраженное в процентах.

Критерием оценки качества препрегов является степень неравнотолщинности, ко0 торую определяют как относительную погрешность измерения их толщины после десятикраткого сгиба.ния описанного стержня на пяти участках с частично и плиты на смежных участках с полностью оплавлен5 ным связующим в десяти точках, взятых с шагом 20 - 30 мм и на расстоянии 20 мм от края ленты.

Примеры, иллюстрирующие изобретения при различных значениях параметров

0 способа, и характеристки полученных препрегов в сравнении с препрегами, полученными по способу-прототипу, приведены в табл.1.

Как видно из табл.1, способ в соответ5 ствии с изобретением позволяет повысить качество препрега и снизить технологические потери связующего.

В табл.2 приведены сравнительные данные по свойствам углепластика на основе

0 углеродной ленты ЛУ-П 01, и полиамино- имидного связующего ПАИС-104 из препрегов. полученных в соответствии с изобретением и по способу-прототипу при одинаковой производительности и одинако5 вой полной облученности.

Как видно, из табл.2, углепластик из препрега, полученный в соответствии с изобретением, обладает повышенной прочностью и большей стабильностью свойств.

0 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ получения препрегов, включающий непрерывное нанесение порошкообразного полимерного связующего на движущуюся ленту наполнителя, термооб5 работку связующего со стороны наполнителя и последующую смотку препрега в рулон, отличающийся тем, что, с целью повышения качества препрега и снижения технологических потерь связующего, термообработку связующего проводят в импульсПлотность углепластика, г/смз1,7

Разрушающее напряжение при сжатии, МПа950±70

Разрушающее напряжение при изгибе, МПа1200+30

Таблица2

Ь53

720±120

9001160