Композиция для склеивания жгутов из полиакрилонитрила Советский патент 1993 года по МПК C09J183/10 

Изобретение относится к клеевым композициям на основе полиорганосилоксанов и может быть использовано для склеивания полиакрилонитрильных жгутов при непрерывной термостабилизации в процессе пол- учения углеродных волокон.

Целью изобретения является снижение обрывности жгута при непрерывной термо- стабилизации с конечной температурой до 300°С.

Указанная цель достигается тем, что композиция для склеивания жгутов из полиакри- лонитрила, включающая полиорганосилоксан и оловосодержащий кремнийорганический сшивающий агент, в качестве полиорганосилоксана содержит полиметилфенилсилоксан структурной формулы

С, СН5

O-Si-0-Si СН3 CHj

НО

T«HS свн,

Si -S-0-S.- CjHj с«н

он

ОН 2п

СО

N) |Ч

2

где b 3-6, m 90-120 и дополнительно содержит наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас,%: Вышеуказанный

прлиметйлфенил- силоксан 60-90 Оловосодержащий кремнийорга- нический сшивающий агент 2-4 Наполнитель 8-30 При п 3 и m 90 молекулярная масса кремнийорганического полимера - около 15000; молекулярная масса 22000.

В качестве оловосодержащего крем- нийорганмческого сшибающего агента могут быть использованы катализаторы К-1 СТУ 6.02-814-78) и К-18 (ТУ 6.02-805-79).

Катализатор К-1 - это смесь дибутилди- лаурата олова или соли дибутилолова фракций жирных кислот CicrCi3 и этилсиликата - 32 - при соотношении 1:1, катализатор К-18 представляет собой смесь диэтилдикаприла- та олова и этилсиликата - 32 в соотношении 1:3. Для улучшения прорабатываемое волокон при склейке композиция может разбавляться четыреххлористым углеродом, толуолом, гептаном или другим подходящим органическим растворителем.

При содержании сшивающего агента, меньшем 2 мас.%, значительно возрастает время, необходимое для отверждения композиции (пример 4). При содержании, большем 4 мас.%, существенно снижается жизнеспособность и ухудшается термостойкость (пример 5).

При содержании наполнителя, большем 30 мас.%, возрастает вязкость композиции, ухудшаются прочностные показатели участ- ка склейки (пример 6).

При содержании наполнителя, меньшем 8 мас.%, наблюдается снижение термостойкости и повышение обрывности при термостабилизации (пример 7).

Если в композиции используется полимер с молекулярной массой меньше 15000, снижается термостойкость полученной композиции, ухудшаются прочностные показатели участков соединения 2-х жгутов (пример 8).

При молекулярной массе, больше 22000, ухудшаются вязкостные свойства и затрудняется сам процесс приготовления композиции (пример 9).

Для повышения жизнеспособности уже приготовленной композиции возможно добавление к ней при смешении органического растворителя (толуол. ССЦ).

Изобретение иллюстрируется примерами. Все эксперименты по сращиванию жгутов композицией по изобретению проводят с крупноразвесным полиаакрилнитральным (153000 текс, 160000 филаментов) жгутом. В условиях каждого из примеров проводят по 10 операций сращивания концов жгутов в реальном технологическом процессе. При этом натяжение на один жгут составляет 30-60 кг. Термостабилизацию проводят в 5-зонном аппарате окисления с температурами по зонам от 180 до 300°С. Вулканизацию композиции, которой обрабатывается участок сращивания 2-х жгутов, проводят непосредственно в первой зоне. Показатель обрывности определяют как отношение числа обрывов к общему числу операций сращивания данной композиции после прохождения участков через все зоны термостабилизации.

Пример V, Готовят композицию следующего состава, мас.%:

Полиметилфенилсилоксан 66

Катализатор К-14

Оксид титана ТЮг30 .

Молекулярная масса полиметилфенил- силоксана - 15000.

Катализатор К-1 готовят из смеси дибу- тилдилаурата олрва и этилсиликата - 32 в соотношении 3:1;

Сращиваемые концы жгутов расплавляют в виде ленты шириной 100 мм, каждую из лент на длине 50-100 мм обрабатывают с двух сторон композицией. Обработанный участок покрывают полиэтиленовой пленкой. После выдержки в течение 1 ч. при комнатной температуре и атмосферном давлении участок сращивания поступает в 1 зону аппарата окисления, где одновремен- но с термостабилизацией обрабатываемых жгутов проходит вулканизация композиции и обеспечивается непрерывность обработки ПАН-жгута при дальнейшей термостабилизации.

Показатель обрывности равен нулю, средняя прочность срощенных участков 160 кг

Пример 2. Готовят композицию следующего состава, мас.%:

Полиметилфенилсилоксан90

Катализатор К-182

ТЮ2 8

Молекулярная масса пояиметилфенил- силоксана - 15000.

Катализатор К-18 готовят смешиванием диэтилдикаприлата олова и этилсиликата - 32 в соотношении 1:3. Сращиваемые концы жгутов готовят и обрабатывают композицией как в примере 1. Выдержка составляет 2 ч. Показатель обрывности равен 0. Средняя прочность срощенных участков жгута составляет 1.40 кг.

Пример 3. Готовят композицию следующего состава, мае. %: Полиметилфенилсилоксан80Катализатор К-1 3 ТЮ2 17. Молекулярная масса полиметилфенилсилоксана равна 22000. Выдержка перед термостабилизацией составляет 1,5ч. Показатель обрывности равен 0. Средняя проч- н ость срощенных участков составляет 151 кг.

Примеры 4-7. Композиции готовят на основе полиметилфенилсилоксана с молекулярной массой 15000,катализатора К-1 и наполнителя ТЮ2.,Срощемные концы жгутов готовят и обрабатывают композицией, как в примере 1. Составы композиций, время отверждения, показатель обрывности и прочность на разрыв срощенных участков представлены в таблице.

Пример 8.. Композицию готовят на основе полиметилфенилсилоксана с молекулярной массой 13000. Остальные компоненты и условия соответствуют примеру 1.

Пример 9. Композицию готовят на основе полиметилфенилсилоксана с молекулярной массой 24000. Остальные компоненты и условия соответствуют примеру 1.

Пример 10 (известный). Готовят композицию, мае.ч.: Полидиметилсилоксан32Катализатор К-18 8 Дихлорэтан. 64 Оксиэтилированный алкилфенол 1 Катализатор К-18тотовят как в примере 2. Сращиваемые концы жгутов готовят и обрабатывают как В Примере 2. Выдержка составляет 1,5 ч. Средняя прочность срощенных участков жгута составляет 134 кг. Показатель обрывности равен 1,0.

Пример 11. Композицию готовят как в примере 1, но в качестве наполнителя используют цинковые белила. Показатель обрывности 0,1, показатель прочности 150 кг.

Пример 12. Композицию готовят как в примере 1. но в качестве наполнителя используют пигмент красный. Показатель обрывности 0,1, показатель прочности 148 кг.

Формула изобретенияКомпозиция для склеивания жгутов из полиакрилонитрила, включающая полиор- ганосилоксан и оловосодержащий кремний- органический сшивающий агент, отличающаяся тем, что, с целью снижения .обрывности жгута при непрерывной термостабилизации с конечной температурой до 300°С, в качестве полиоргзносилоксана композиция содержит полиметилфенилси-. локсан формулы

Н

где п 3-6, т 90-120,

и дополнительно содержит наполнитель

при следующем соотношении компонентов,

мас:%:

Указанный полиметилфенилсмлоксан66-90

Оловосодержащий

кремнийорганический

сшивающий агент2-4

Наполнитель8-30.

Использование: склеивание полиакри- лонитрильных жгутов при непрерывной термостабилизации в процессе получения углеродных волокон. Сущность: композиция включает, %: полиметилфенилсилоксан структурной формулы: н I Н где п 3-6, m 90-120, 66-90, оловосодержащий кремнийорганический сшивающий агент (К-1, К-18) и наполнитель (оксид титана, цинковые белила, пигмент красный) 8- 30. При непрерывной термостабильности с конечной температурой до 300°С показатель обрывности 0-0,1%, показатель прочности 140-160 кг. 1 табл. со С