Способ модификации поверхности стеклонаполнителя для полиэфирных стеклопластиков Советский патент 1977 года по МПК C08K9/02 C03C25/46 

При обработке в растворе стеклоиаполнитель пропзскают через ванну с кипящим насыщенным раствором солей металлов переменной валентностн в течение 20-120 с, промывают и высущивают при температуре 150°С в течение 20 мин. Обработанный стеклонаполнитель вводят в полиэфирную смолу в указанном выше весовом соотношении и производят отверждение.

Если время обработки в кипящем растворе меньше 20 с, то имеет место заметное снижение ускоряющего действия наполнителя и смачивания его полиэфирной смолой. Содержание металла при этом на поверхности стеклонаполнителя составляет менее 0,08% от веса наполнителя. При обработке в течение 20- 40 с наблюдается максимальное ускорение реакции отверждения, максимальное смачивание стеклонаполнителя нолиэфирной смолой, а содержание металла на поверхности стеклонаполнителя достигает 0,11-0,12% от веса наполнителя.

Увеличение времени обработки больше 120с нецелесообразно, так как это не улучшает ускоряющего действия, не увеличивает стеклонаполнителя, но приводит к снижению нроизводительности процесса.

Пример 1. Стеклощарики 0 20-40 мкм перемешивают с солью СиСЬ в весовом соотношении 2: 1, помещают в муфельную печь, которую нагревают до 450°С (температура плавления соли) и выдерживают в ней в течение 5 мин. За это время происходит плавление соли. Затем стеклощарики извлекают из печи, охлаледают и промывают в воде, концентрированном аммиаке и в соляной кислоте, что помогает удалить непрореагировавшие остатки соли и сокращает время промывки. После просушивания стеклонаполнитель вводят в полиэфирную смолу (20% наполнителя, 80% смолы) и производят отверждение при 80°С. Параллельно при тех же условиях производят отверждение смолы, наполненной необработанными стеклошариками и без ускорителя и с ускорителем - нафтенатом кобальта. Время отверждения полиэфирной смолы с обработанными стеклошариками составляет 68 мин, с необработанными стеклошариками без ускорителя-110 мин, с ускорителем- 60 мин. Таким образом, время отверждения полиэфирной смолы, наполненной обработанными стеклошариками, на 40 мин меньше времени отверждения смолы, наполненной необработанными стеклошариками, и на 8 мин больше, чем время отверждения смолы, наполненной необработанными стеклошариками, но в присутствии ускорителя.

Пример 2. Стекловолокно обрабатывают протягиванием через ванну с кипящим насыщенным раствором СиСЬ в течение 20 с (за это время количество меди на поверхности стеклонаполнителя достигает 0,11% от веса наполнителя), промывают проточной водой и высущивают. Затем обработанное стекловолокно помещают в полиэфирнзЮ смолу (20% волокна, 80% смолы) и производят отверждение при температуре 100°С.

Время отверладения полиэфирной смолы, содерл ;аи1ей обработанное стекловолокно, сравнивают со временем отверждения при тех условиях полиэфирной смолы, содержащей необработанное стекловолокно, без присутствия и с присутствием ускорителя отверл дения. Время отверждения полиэфирной смолы, содержащей обработанное стекловолокно, составляет 65 мин, содержащей необработанное стекловолокно в отсутствии ускорителя - 85 мин и в присутствии ускорителя - 62 мин.

Смачивание стеклонаполнителя полиэфирной смолой в случае обработки поверхности увеличивается в 2,8 раза.

Пример 3. Волокно обрабатывают пропуеканием через ванну с насыщенным кипящим раствором СоСЬ в течение 20 с (за это время количество кобальта на поверхности стеклонанолиителя достигает 0,12% от веса наполнителя), промывают и высущивают. Затем композицию, содержащую 10% обработанного стекловолокна, отверждают при температуре 90°С. Время отверждепия 66 мин. Время отверждения при тех же условиях полиэфирной смолы, содержащей необработанное стекловолокно, 80 мин в случае отсзтствия ускорителя и 60 мин - в случае присутствия ускорителя. Смачивание увеличивается в 3,3 раза. Таким образом, предложенный способ, обладая значительной простотой выполнения,

позволяет отверждать полиэфирный стеклопластик без дополнительного введения в композицию ускорителя отверждения.

Для испытания подготавливают образцы следующих составов (вес. ч.):

I. Полиэфирное связующее10,0

Гидроперекись изопропилбензола0,3

Стеклощарики необработанные 4,0

П. Полиэфирное связующее10,0

Гидроперекись изопропилбензола0,3

Стеклощарики, обработанные в расплаве СиСЬ4,0

III.Полиэфирное связующее10,0 Гидроперекись изопропилбензола0,3

Стеклошарики необработанные4,0

Пафтенат кобальта0,8

IV.Полиэфирное связующее50,0 Гидроперекись изопропилбензола1,5

Стекловолокно необработанное5,0

V. Полиэфирное связующее50,0

Гидроперекись изопропилбензола1,5

Стекловолокно, обработанное в растворе CoCl25,0

VI. Полиэфирное связующее50,0

Гидроперекись изопропилбензола1,5

Волокно необработанное5,0

Нафтенат кобальта4,0

VII. Полиэфирное связующее50,0

Гидронерекись изопропилбензола1,5

Стекловолокно, обработанное

в растворе СиСЬ5,0

Обработку стеклошариков производят следующим образом. Стеклошарики размером 20-50 мкм перемещивают в тигле с СиСЬ в соотнощении 2 : 1 и помещают в муфельную печь, нагретую до температуры плавления соли. Выдерживают в печи 5 мин извлекают, охлаждают, тщательно промывают, сушат.

Для составов V и VH стекловолокно обрабатывают погружением на 20с в кипящий насыщенный раствор: для V-ro - CoCla, для VI 1-го - СиСЬ, после чего волокно промывают, сущат.

Время отверждения указанных составов при температуре отверждения 80°С: I состав ПО мин, 11-ой -68, 111-ий -60, IV-ый -80, V-ый - 70, VI-ой - 68, VII-ой состав - 58 мин.

По результатам термометрии видно, что предлагаемая обработка стеклонаполнителя ускоряет процесс отверждения полиэфирной композиции и позволяет изготавливать стеклопластики без ускорителя.

Формула изобретения

Способ модификации поверхности стеклонаполнителя для полиэфирных стеклопластиков обработкой стеклонаполнителя солями металлов, отличающийся тем, что, с целью ускорения реакции отверждения полиэфирного стеклопластика, снижения токсичности и взрывоопасности, а также упрощения технологии, поверхность стеклонаполнителя обрабатывают насыщенным раствором или расплавом CuCl2 или СоСЬ с временем выдержки в растворе при кипении 20-120с, в расплаве - 5-10 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Специальная обработка стекловолокна. Труды ЦНИИП1-1, сер. 2. М., 1966, с. 14-19.

2.Патент Японии № 2333 кл. 11-844, 1961 (прототип).