Полиимидное связующее для слоистых пластиков Советский патент 1980 года по МПК C08L79/08 

Изобретение относится к составам полиимидных -связующих, используемых для изготовления теплостойких слоистых пластиков на основе стеклянных, углеродистых, борных и органических наполнителей, применяемых в области машиностроения. Известно полиимидное связующее,со держащее продукт взаимодействия диан гидрида ненасьщенной дикарбоновой ки слоты и диамина в среде полярного инертного растворителя l . Растьоры связующих являются нестабильными, слоистые пластики на их основе обладают невысиким уровнем механических характеристик. наиболее близким по составу является полиимидное связующее, содержащее про;5укт взаимодействия M,N -бисимида ненасыщенной дикарбоновой кислоты с диамином и инертный апретонный растворитель амидного типа,например N-метилпирролидон, диаметилформамид 12}. Компоненты в связующем берутся в следующем соотношении, вес.ч.: Продукт взаимодействия N,N-бисимида ненасыщенной дикарбоновой кислоты и диамина50-20 Инертный растворитель амидного типа50-80 Недостатком этого связующего является сравнительно низкая теплостойкость (температурный предел эксплуатации слоистых пластиков на основе указанного связующего составляет 2зо-250°С).Кроме того, невозмож ность использования этого связующего для изготовления слоистых пластиков методом пропитки под давлением в замкнутой форме,так как для получения качественного материала необходимо удаление из него пассивного апротонного растворителя, что сделать в замкнутой форме не представляет возможности. Известно связующее, включающее продукт взаимодействия N,N -бисимида ненасыщенной дикарбоновой кислоты, растворитель и модифицирующую добавку, в качестве которой используют преполимер политетрагидрофуранаР. Однако,.известное связующее обладает невысокой теплостойкостью. Цель изобретения - повыщение теплостойкости слоистых пластиков. Указанная цель достигается тем.

что в качестве растворителя связующего и одновременно модифицирующей добавки используют фурфурол и компоненты связующего берутся в следующих соотношениях,вес.ч.: Продукт взаимодействия N.N -бисимида ненасыщенно-дикарбановой кислоты и диамина90-50 Фурфурол . 10-50 Предлагаемое связующее пригодно для изготовления материала и изделий методом пропитки под давлением в замкнутой форме,

Количество вводимого фурфурола определяется требуемой вязкостью связующего, обеспечивающей качественную пропитку армирующего наполнителя слоистого пластика и методом изготовления материала или изделий из него. Разработанное связующее пригодно для изготовления слоистых пластиков как методом пропитки под давлением в замкнутой форме, так и методом прямого формования препрега.

При использовании связующего для изготовления слоистых пластиков или изделий из них методом пропитки под давлением в замкнутой форме процесс осуществляют следующим образом.

Создают заготовку плиты(детали) из послойно уложенного намотанного непропитанного армирующего наполнителя на основе стеклянных, углеродных, борных, органических волокон или их сочетаний. Заготовку помещают в замкнутую форму, которую закрывают и герметизируют. К форме с одной стороны присоединяются трубопроводы для подвода связующего, а с противоположной стороны трубопроводы для удаления воздуха и лишнего связующего. С помощью вакуумного насоса удаляют воздух из внутренней полости формы, после чего в форму подают связующее под давлением до завершения качественной пропитки армирующего наполнителя. По завершении пропитки осуществляют отверждение связующего ;В замкнутой форме по определенному температурному режиму, после чего форму охлаждают и из нее извлекают готовую плиту(деталь). Применение предлагаемого полиимидного связующего с активным растворителем позволяе получать композиционные материалы и .изделия из них с низкой пористостью (3-6%)и высоким уровнем механически характеристик.

При использовании связующего для изготовления слоистых пластиков и иделий из них методом прямого формовния препрегов процесс осуществляют следующим образом.

Изготавливают препрег на основе стеклянных, углеродных, борных,органических наполнителей путем их пропитки связующим, приготовленным прелагаемым способом. Пропитку осуществляют вручную, на пропиточных машинах или на намоточных станках до нанесения связующего 30-50 вес,%. Изготовленный препрег сушат до содержания летучих 7-15%, разрезают на листы требуемых размеров, из которых выкладывают заготовку плиты или изделия на форме или осуществляют намотку заготовки изделия на намоточных станках. Полученную заготовку подвергают формованию одним из известных способов: прессовым, вакуумным, автоклавным или пресс-камерным по определенному температурному режиму.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример. Тщательно перемешивают смесь 71, бг N,N-4,4 -дифенилметанбисмалемида и 16,0 г 4,4 -диаминодифенилметана, а затем смесь выдерживают при 136-138С в течение 30 мин. После охлаждения приготовленный олигомер тонко измельчают. Температура его плавления составляет 96107°С.

К 50 вес.ч. фурфурола, помещенного в водяную баню, постепенно при помешивании доб.авляют 50 вес.ч. порошка, полученного выше олигомера. Процесс растворения ведется при .

Полученное связующее обладает вязкостью 6 с по ВЗ-1 при и используется для изготовления слоистого пластика методом прямого формования препрега.

Для этого стеклоткань марки IC-lO80 пропитывают вручную или на пропиточной машине приготовленным выше связующим и подвергают сушке при комнатной температуре в течение 12 ч и 20 мин при 80°С.Полученный препрег разрезают на заготовки, укладынают в пакет и помещают в пресс-форму, предварительно обработанную антиадгезионной смазкой. Пресс-форму закрывают и помещают под пресс. Процесс формования ведут по следующему режиму: свободный нагрев до ЮОС и выдержка 1 Ч; свободный нагрев до 120С и выдержка 30 МИН; свободный нагрев до 150°С и выдержка 30 мин; свободный нагрев до , прокладывают давление из расчета 10 кгс/см и дают выдержку 30 мин; свободный нагрев до 220°С и выдержка 2 ч; свободный нагрев до и выдержка 2 ч. После этого производят охлаждение пресс-формы в прессе под давлением до 40-50°С.

Изготовленный стеклопластик обладал плотностью 1,9 г/см, пористостью 4,3%, пределом прочности при изгибе при 20°С 6500 кгс/см г при 200°С 5100 кгс/см2, при - ЗбООкгс/см,

П р и м е р 2. Приготавливают связующее как и в примере 1, на 10 вес.ч фурфурола берут 90 вес,ч. порошка олигомера. Полученное срязующее при 60°С шпателем наносят на предварительно нарезанные заготовки стеклоткани марки Т-10-80. Пропитанные заготовки укладывают в пакет, помещают в пресс-форму и прессуют по режиму, приведенному в примере 1. Изготовленный стеклопластик обладал прочностью при изгибе при 20°С-6300 кг/см, при 200°С-4900 кг/см , при ЗОО С3500 кг/см.

П р и м е р 3. Приготавливают связующее как в примере 1, но на 33 вес. ч. фурфурола берут 67 вес.ч порошка олигомера. Полученное связующее обладает вязкостью 30 с по ВЗ1 при 60°С и используется для изготовления слоистого пластика методом пропитки под давлением. Для этого стеклоткань марки Т-10-80 нарезаю на прямоугольные заготовки, которые собирают 3 пакет и укладывают в металлическую форму, предварительно покрытую антиадгезионной смазкой. Форму герметизируют и нагревают до 60-80°С. При помощи подведенных трубопроводов из формы откачивают воздух и подают приготовленное выше связующее под давлением 3-20 кг/см до полной пропитки пакета стеклоткани и заполнения формы. Затем перекрывают трубопроводы, форму помещают в тepмolJкaф и проводят отверждение по следующему режиму: свободный подъем температуры до и выдержка 1 ч;свободный подъем температуры до 120С и выдержка 1 ч; свободный подъем температуры до 150с и выдержка 1 4} свободный подъем температуры до 170°С и выдержка 1 ч} свсбодный подъем температуры до и вьщержка 2 ч; свободный подъем температуры до 250с и выдержка 2 ч. Затем форму охлаждают до 30-40 С.

Изготовленный стеклопластик обладает плотностью 1,8г см, пористостью 5% и пределом прочности при изгибе при 20°С - 6000 кгс/см, при

200°С - 4906 кгс/см и при 700°С 3400 кгс/см-.

Кроме того, были изготовлены слоистые пластики на основе углеродных, борных и органических волокон.

П р и м е р 4. Приготовление связующего и изготовление пластика производится так же, как в примере 1, только вместо стеклоткани Т-10-80 берется углеродная лента ЛУ-3. Характеристики полученного углепластика

0 приведены в таблице.

П р и м е р 5. Приготовление связующего и приготовление пластика так же, как в примере 1, только вместо

5 стеклоткани Т-10-80 берется ткань из органических волокон СВМ. Характеристики полученного органопластика приведены в таблице.

П р и м е р 6. Приготовление свя0зующего производится так же как в примере 1. Для изготовления слоистого пластика берут комплексную боростеклонить КБСН-7/4. Для изготовления препрега борную нить наматывают на цилиндрическую оправку плотно друг к

5 другу. Пропитку наполнителя связующим осуществляют при 60-70 с, либо кистью после завершения намотки. Полученный препрег срезают с оправки, сушат, разрезают на заготовки и фор0муют по режимам, приведенным в примере 1.

Характеристики полученного боропластика приведены в таблице.

5

Как видно из таблицы,стеклопластик на основе предлагаемого связующего обладает значительно большей теплостойкостью, чем на основе известного. Так при и

. стеклоплг тик на основе предлагаемо0го связующего сохраняет прочность при изгибе на 78 и 55% соответственно, в то время как стеклопластик на основе известного всего 64 и 13% соответственно.

Предлагаемое

6500 5100 3600 (100) (78) (55)

Формула изобретения Полиимидное связующее для слоистых пластиков, содержаще продукт взаимодействия N , N -бисимида ненасыщенной дикарбоновой кислоты с дкамином, химически активную модифицирующую добавку, растворитель, отличающееся тем, что, с целью повышения теплостойкости слоитых пластиков, в качестве модифицирующей добавки и растворителя она содержит фурфурол при следующих соотношениях компонентов, вес.ч,:

Продолжение таблицы

Продукт взаимодействия

N,N -бисимида ненасьпяенной дикарбоновой кислоты

с диамином90-50

Фурфурол50-10

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3.Авторское свидетельство СССР № 537090, кл. С 08 G 73/10,31.12.74.