Полимерный композиционный материал Советский патент 1993 года по МПК C08J5/06 

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам, в частности к углепластикам на основе полисульфоновой матрицы и углеродных армирующих волокон.

Целью изобретения является повыше- ние межслоевой прочности при сдвиге композиционного материала на основе полисульфоновой матрицы и углеродных армирующих волокон.

Для достижения указанной цели известный полимерный композиционный материал на основе полисульфоновой матрицы и углеродных армирующих волокон, согласно изобретению дополнительно содержит на

поверхности армирующих волокон в качестве аппретирующего слоя сополимер, состоящий.иззвеньев бисметакрилоилоксидиэтиленгликольфтал- ата и бисметакрилоилокситриэтиленгли- кольфталата при соотношении указанных звеньев (мономеров) от 65:35 до 85:15, в количестве 1,0-5,0% от массы волокон при следующем соотношении компонентов материала: углеродные армирующие волокна, содержащие на поверхности вышеуказанный сополимер 25-75 мас.%; полисульфо- новая матрица - остальное.

Для формирования аппретирующего слоя выбран сополимер ограниченный со00СА) О OJ Ю

со

вместимый с полисульфоновой матрицей. Наилучшая совместимость обеспечивается при выбранном соотношении мономеров.

Минимальное количество сополимера на поверхности армирующих волокон выби- рается из условия необходимого повышения межслоевой прочности при сдвиге углепластика. При содержании сополимера менее 1,0 мас.% положительный эффект-от его введения оказывается минимальным. Максимальное количество определяется требованием равномерного распределения сополимера по отдельным моноволокнам и исключения их склеивания между собой Склеивание волокон при содержании сопо- лимера более 5.0 мас.% препятствует пропитке матричным полимером и снижает свойства углепластика. Кроме того с увеличением содержания сополимера снижается эффективность перераспределения «апря- жений между моноволокнами, что также приводит к снижению свойств углепластика... -.:. : .. - . ;. - - : - : : v . .

Содержание углеродных армирующих волокон с аппретирующим слоем из сополи- мера на поверхности в углепластике выбирают в пределах от 25 до 75 мас.% (преимущественно от 50 до 70 мас.%). Содержание волокон с аппретирующим слоем определяется исходя из текстуры наполни- теля, структурной организации углепластика, метода переработки и не зависит от количественного содержания сополимера на волокнах. Остальное приходится на полисульфоновую матрицу.-

В качестве матрицы используется пол- исульфон базовой марки ПС-Н (ТУ 6-05- 1969-84) или его модификации, в качестве армирующего наполнителя нити или ленты из углеродных волокон.

Сополимер, используемый в качестве аппретирующего слоя состоит из звеньев бисметакрилоилоксидиэтиленгликольфтал- ата и бисметакрилоилокситриэтиленгли- кольфталата при соотношении указанных звеньев от 65:35 до 85:15 соответственно. Сополимер наносят на поверхность углеродных волокон из раствора в ацетоне.

Пример 1. Углепластик, состоящий из матрицы на основе полисульфона (ПО-Н) ТУ 6-05-1969-84 и углеродной ленты без

замасливателя с промышленной окислительной обработкой, содержит на поверхности волокон 3,0% (от массы волокон) аппретирующего слоя из сополимера бис- метакрилоилоксидиэтиленгликольфталатаи бисметакрилоилокситриэтиленгликольфта- лата при соотношении звеньев 75:25 соответственно. Содержание наполнителя с аппретирующим слоем из вышеуказанного сополимера на волокнах составляет 85 мас.%. Свойства композиции приведены в таблице.

Примеры 2-21. Составы композиций и их свойства приведены в таблице.

Прототип. Углепластик, состоящий vn матрицы на основе полисульфона (ПС-Н) и углеродной ленты без замасливателя (аппрета) с промышленной окислительной обработкой. Содержание матрицы составляет 35 мас.% (содержание наполнителя 65 мас.%). Свойства композиции приведены в таблице.

Представленные результаты показывают, что использование в качестве аппретирующего слоя вышеуказанного сополимера позволяет в 1,6-1,9 раза повысить межслоевую прочность полисульфоновых углепластиков.

Формула изобретения Полимерный композиционный материал на основе полисульфоновой матрицы и армирующих углеродных волокон, о т л и ч- а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения межслоевой прочности при сдвиге, он включает углеродные волокна, содержащие на поверхности сополимер, состоящий из звеньев бисметакрилоилоксйдиэтиленгли-. кольфталата и бисметакрилоилокситриэти- ленгликольфталата при соотношении звеньев 65-85:15-35 соответственно, при массовом соотношении наполнителя и сополимера 95-99:1-5 соответственно, при следующем соотношении компонентов в композиции, мас.%:

Углеродные армирующие волокна, содержащие на поверхности указанный сополимер25-75

Полисульфоновая матрицаОстальное

Сущность изобретения: композиционный материал содержит полисульфоновую матрицу и углеродные армирующие волокна. Углеродные волокна содержат на поверхности в качестве аппретирующего слоя сополимер, состоящий из звеньев бис-мета- крилоилоксидиэтиленгликольфталата и бис-метакрилоилокситриэтиленгликольфта- лата при соотношении указанных звеньев от 65-35 до 85:15 при массовом соотношении наполнителя и сополимера 95-99:1-5 соответственно при соотношении компонентов, мае.%: углеродные армирующие волокна, содержащие на поверхности; вышеуказанный сополимер 25-75; пол- исульфоновая матрица (ПС-Н) остальное. Мономеры наносят на углеродные волокна из смеси в ацетоне и термообрабэтывают при 115-125°С 20-25 мин. Характеристики образцов: межслоевая прочность при сдвиге 36,5-59,7 МПа. 1 табл.