Спосіб ультразвукового виготовлення препрегу на основі епоксидних зв’язуючих і волокнистих наповнювачів

Спосіб ультразвукового виготовлення препрегу на основі епоксидних зв'язуючих і волокнистих наповнювачів, що включає просочування однієї частини волокнистого наповнювача епоксидною смолою, а другої - отверджувачем епоксидної смоли, а потім роздільно просочені препреги суміщають, намотують на приймальний валик і піддають затвердінню, який відрізняється тим, що проводять роздільне ультразвукове просочення обох частин волокнистого наповнювача, при цьому 3 39146 роздільно просочені препреги суміщають, намотують на приймальний валик і піддають затвердінню, новим є те, що, проводять роздільне ультразвукове просочення обох частин волокнистого наповнювача, при цьому одну частину волокнистого наповнювача просочують епоксидним зв'язуючим без розчинника, а другу частину волокнистого наповнювача - затверджувачем епоксидного зв'язуючого, після роздільного зберігання обох частин одержаного препрега проводять ультразвукове допросочування одночасно змотуваних з приймальних валків і сполучених просочених препрегів двома концентраторами ультразвукових коливань, що працюють у протифазі, і які розташовують по обидва боки щодо допросочуваного матеріалу, причому ультразвукову дію на просочений наповнювач здійснюють у просторі між віджимними і приймальними валками при частоті 18-22 кГц, амплітуді 20-120 мкм, інтенсивності 4-20 Вт/см 2 протягом 3-5 с, після чого препрег затверджують при температурі 90-230°С протягом 2-5 год. Перераховані вище ознаки складають сутність корисної моделі. Наявність причинно-наслідкового зв'язку між сукупністю істотних ознак корисної моделі і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. Відмітною і новою ознакою у розробленому способі є наявність операції УЗ-просочення і допросочення волокнистих наповнювачів з оптимальними параметрами УЗ-обробки, встановленими експериментально. Відхилення від вказаних параметрів призводить до погіршення міцнісних характеристик затверділого препрега, причому ефект пропонованого способу більше за сумарний ефект тільки від УЗ-просочення і допросочення. Вказані відмітні і нові ознаки у поєднанні з відомими створюють істотні відмінності, направлені на досягнення поставленої задачі і створенні позитивного ефекту. Відсутність якої-небудь ознаки порушує їх єдину сукупність, виражену в оригінальному способі УЗ-отримання препрега. Позитивний ефект пропонованого способу полягає і в тому, що відсутність розчинників в процесі просочення спрощує те хнологію отримання препрега, здешевлює процес і збільшує життєздатність просоченого наповнювача, що спричиняє підвищенню механічних характеристик готового виробу. Крім того, відсутність розчинників у зв'язуючому сприяє поліпшенню умов праці робочого персоналу, а використання двох УЗ-концентраторів, що працюють у протифазі, виключає залежність амплітуди УЗ-коливань від товщини матеріалу, що просочується, при постійній потужності, що підводиться. Це приводить до інтенсивнішого і рівномірного просочення армуючого наповнювача. Спосіб здійснюють таким чином. Армуючий волокнистий наповнювач змотують з двох бобін і проводять окреме УЗ-просочення обох частин армую чого наповнювача відповідно епоксидним зв'язуючим без застосування розчинника і затверджувачем епоксидного зв'язуючого, після чого отримані матеріали піддають попере 4 дній сушці (за необхідності) і намотують на приймальні валики. Після деякого періоду зберігання (0-3 міс), протягом якого властивості одержаного препрега помітно не погіршуються, одночасно змотують з двох приймальних валиків і сполучають разом два джгути просоченого наповнювача, які обробляють двома концентраторами поздовжніх УЗ-коливань, що працюють у протифазі і які розташовані по обидва боки щодо допросочуваного матеріалу. УЗ-дію на наповнювач здійснюють у просторі між віджимними і приймальними валками при частоті 18-22 кГц, амплітуді 20-120 мкм, інтенсивності 4-20 Вт/см 2 протягом 3-5 с Потім одержаний препрег затверджують при температурі 90-230°С протягом 2-5 год. Як армуючий наповнювач використовували ароматичне полігетероариленове волокно СВМ і скло джгут (СЖ) РВМН 19-1160 (ТУ-6-11-370-75), як зв'язуюче - епоксидну смолу ЕД-20 і ЕДТ-10 (ТУ 6-05-1725-75). затверджувач - ізоМТГФА. Нижче приведені приклади виконання пропонованого способу. Приклад 1. Проводять УЗ-обробку наповнювача - волокна СВМ - при просоченні зв'язуючим ЕД20 і затверджувачем і при допросочуванні при частоті 18 кГц, амплітуді 40 мкм, інтенсивності 20 Вт/см 2 протягом 3 с. Препрег затверджують при температурі 100°С протягом 5 год. Приклад 2. Проводять УЗ-обробку волокна СВМ при просоченні зв'язуючим ЕД-20 і затверджувачем і при допросочуванні при частоті 20 кГц, амплітуді 80 мкм, інтенсивності 8 Вт/см протягом 3 с. Препрег затверджують при температурі 130°С протягом 3 год. Приклад 3. Проводять УЗ-обробку волокна СВМ при просоченні зв'язуючим ЕД-20 і затверджувачем і при допросочуванні при частоті 22 кГц, амплітуді 120 мкм, інтенсивності 4 Вт/см 2 протягом 5 с. Препрег затверджують при температурі 90°С протягом 5 год. Приклад 4. Проводять УЗ-обробку волокна СВМ при просоченні зв'язуючим ЕД-20 і затверджувачем і при допросочуванні при частоті 19 кГц, амплітуді 80 мкм, інтенсивності 20 Вт/см 2 протягом 4 с. Препрег затверджують при температурі 230°С протягом 2 год. Приклад 5. Проводять УЗ-обробку скложгута (СЖ) при просоченні зв'язуючим ЕДТ-10 і затверджувачем і при допросочуванні при частоті 18 кГц, амплітуді 100 мкм, інтенсивності 15 Вт/см 2 протягом 4 с. Препрег затверджують при температурі 130°С протягом 4 год. Приклад 6. Проводять УЗ-обробку скложгута при просоченні п зв'язуючим ЕДТ-10 і затверджувачем і при допросочуванні при частоті 20 кГц, амплітуді 60 мкм,интенсивности 6 Вт/см протягом 3 с. Препрег затверджують при температурі 100°С протягом 3 год. Приклад 7. Проводять УЗ-обробку скложгута при просоченні зв'язуючим ЕДТ-10 і затверджувачем і при допросочуванні при частоті 22 кГц, амплітуді 20 мкм, інтенсивності 4 Вт/см 2 протягом 4 с. Препрег затверджують при температурі 90°С протягом 5 год. 5 39146 Приклад 8. Проводять УЗ-обробку скложгута при просоченні зв'язуючим ЕДТ-10 і затверджувачем і при допросочуванні при частоті 19 кГц, амплітуді 120 мкм, інтенсивності 20 Вт/см 2 протягом 5 сек. Препрег затверджують при температурі 230°С протягом 2 год. У таблиці 1 наведені характеристики одержуваних препрегів і їх зміна в процесі зберігання за 6 пропонованим способом (варіант 3), за способом УЗ-просочування наповнювача без операції УЗдопросочування (варіант 2) і за способом прототипу з використанням смоли з розчинником ЕДТ-10П (варіант 1). Міцнісні характеристики кільцевих зразків затверділого препрега при розриві ар визначали по результатам 15 випробувань на кожен приклад. Таблиця 1 Властивості одержуваних препрегів № 1 2 3* Склад і Термін зберігання, міс/властивості спосіб 0 1 1,5 2 отримання σр, МПа Липкість Липкість препрега Липкість МПа Липкість МПа ЕДТ1690 1510 1400 Нерадо10+СЖ добра задовільна незадовільна вільна ЕД2490 2370 2280 20+СВМ ЕДТ1850 1770 1620 10+СЖ добра добра добра Задовільна ЕД2810 2685 2530 20+СВМ ЕДТ2090 1920 1895 10+СЖ -"2100 1950 1897 -"2095 1945 1910 -"2090 1960 1900 добра добра добра Добра ЕД2950 2823 2712 20+СВМ -"2910 2815 2790 -"2985 2807 2787 -"2890 2805 2784 3 σр, МПа 1300 Липкість незадовільна 2230 1590 σр, МПа 1200 2170 задовільна 1560 2480 2400 1835 1805 1818 1808 1817 1800 1775 1790 добра 2693 2630 2663 2647 2654 2600 2605 2612 * Примітка: значення для 3-го варіанту пропонованого способу приведені по прикладах 1-3. Як видно з таблиці, використання роздільного УЗ-просочування наповнювача затверджувачем і зв'язуючим без розчинника забезпечує вищу механічну міцність готового виробу (2 варіант), а використання додатково УЗ-дії в процесі отримання препрега (3 варіант) ще більше покращує цю характеристику. Відбувається також поліпшення технологічних властивостей препрега, що виготовляється за пропонованим способом. Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун В даний час в лабораторії композиційних матеріалів НТУУ КПІ пропонований спосіб проходить дослідно-експериментальну перевірку. Виготовлені оболонкові конструкції тиску діаметром 350 мм. Джерела інформації: 1. Рогинский С.Л., Канович М.З., Колтунов М.А. Высокопрочные стеклопластики. - М.: Химия, 1979. - 144 с. 2. Патент США № 3390037, кл. 156-148. Опублик. 1968 г. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601