Спосіб просочення орієнтованих волокнистих наповнювачів епоксидними зв`язуючими

Спосіб просочення орієнтованих волокнистих наповнювачів епоксидними зв'язуючими, що включає ультразвукову обробку зв'язуючого у ванні 3 39729 ним, при інтенсивності 2-3Вт/см 2, амплітуді 4-6мкм, температурі 70-90°С протягом 1-3с. 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. Інтенсивність ультразвукових коливань (УЗК) при віброобробці та ультразвуковій обробці лімітується виникненням механодеструкції, хімічних реакцій, а також санітарними нормами. З метою виявлення впливу параметрів віброобробки на структур у і властивості епоксидних зв'язуючих були проведені експерименти, що дозволяють оцінити зміну розмірів асоціативних утворень, міжмолекулярної взаємодії і молекулярної рухливості олігомерів (метод імпульсного ядерного магнітного резонансу - Я МР, ІК-спектроскопії, світлорозсіяння). При цьому температура здійснює великий вплив на структур у епоксидних олігомерів. Так, було знайдено, що при вібрації епоксидних олігомерів відбувається їх розігрівання, причому в інтервалі 50-80°С спостерігається лінійне зростання температури, а вище 80°С лінійного приросту температури не відбувається. З другого боку, в цій області температур спостерігається структурні переходи, обумовлені перебудовою надмолекулярної структури, тобто попередній нагрів епоксидних олігомерів до 50-80°С може впливати на час обробки. Для з'ясування цього факту олігомер ЕД-20 піддавали віброобробці при 30°С, 50°С і 80°С. Було встановлено, що чим нижча температура при віброобробці, тим більший час необхідно витратити для обробки зв'язуючого. З підвищенням температури обробки час дії зменшується. Проте, при температурі 70-80°С спостерігається максимальна зміна оптичної густини, а при подальшому підвищенні температури оптична густина знижується. У області 20-40хв. віброобробки спостерігається максимальне збільшення оптичної густини, а температура 80°С є оптимальною для віброобробки. Існує також і оптимальна частота та інтенсивність віброобробки. Як показник оптимальної частоти інтенсивності і часу віброобробки вибирали зміну в'язкості, оскільки вона є одним із структурно чутливи х параметрів. Аналіз одержаних даних показав, що при обробці на частоті 100Гц спостерігається ефект структурної перебудови. Проте це відбувається в досить вузькому часовому інтервалі. При обробці на частоті 1кГц спостерігається збільшення часового інтервалу, проте воно невелике. Найбільш відповідною є обробка на частоті від 18 до 22кГц і інтенсивності від 6 до 12Вт/см 2, що дає достатній ефект в широкому часовому інтервалі віброобробки. Для визначення зміни в'язкості, тобто швидкості просочення епоксидних олігомерів під впливом вібраційної дії, проводили віброобробку при температурі 80°С на частоті 18кГц з амплітудою 45мкм протягом 20-40хв. 4 Як було встановлено, зміна в'язкості носить екстремальний характер з максимумом для обох олігомерів у області 30хв. При цьому в'язкість зростає на 20-25%. Із збільшенням часу віброобробки вона убуває, прагнучи до первинного значення. Встановлено, що ефект антикситропії зберігається незалежно від часу віброобробки. Було експериментально встановлено, що процес структуро утворення епоксидних олігомерів в результаті віброобробки супроводжується зміною властивостей епоксидних олігомерів: збільшується густина, в'язкість, зменшується водопоглинання. Сформована під дією вібрації асоціатна структура більш нерівноважна, ніж початкова, і поступово прагне до неї. Проте інтенсивна робота концентратора у ванні просочення протягом довгого часу веде до зміни його властивостей, утворення повітряних міхурів за рахунок кавітації, тобто до зростання дефектності препрега. Робота концентратора в зв'язуючому, у свою чергу, утр удняє дегазацію. У пропонованому способі попередня обробка виключає зайве та тривале розігрівання зв'язуючого. Віброобробка просоченого наповнювача полегшує видалення повітря з міжволоконного простору. За рахунок присутності надлишку зв'язуючого в зоні синхронної роботи концентраторів на волокні відбувається рівномірний розподіл зв'язуючого по перетину волокнистого джгута. Спосіб ілюструється наступними прикладами. Приклад 1. Епоксидне зв'язуюче, що є сумішшю епоксидно-діанової смоли ЕД-20 [ГОСТ 1.0587-75] і твердника - диетилентріаміна [ТУ6-02433-67] обробляють у ванні просочення за допомогою концентраторів поздовжніх ультразвукових коливань при інтенсивності 2,5Вт/см, частоті 17кГц, амплітуді 8мкм, температурі 70°С протягом 30хв. Склоровінг марки РВМ 19-1160-80 [ТУ 6-11370-75] просочують озвученим зв'язуючим і після виходу з ванни просочення обробляють просочений склоровінг синхронно працюючими концентраторами, розташованими напроти один одного симетрично щодо оброблюваного склоровінга і контактуючи з ним, при інтенсивності ультразвукових коливань 2Вт/см 2, частоті 17кГц, амплітуді 4мкм, температурі 70°С протягом 1с. Твердіння просоченого склоровінга здійснюють по режиму: витримка при 20°С-24год., витримка при 80°С-2год., витримка при 110°С-2год., витримка при 130°С-5год. Приклад 2. Просочення і твердіння просоченого волоконного матеріалу здійснюють як в прикладі 1, але як волокнистий наповнювач використовують органічне волокно марки СВМ [ТУ 8-76-34183]. Зв'язуюче обробляють при інтенсивності ультразвукових коливань 3Вт/см 2, частоті 22кГц, амплітуді 12мкм, температурі 80°С впродовж 35хв. Після виходу просоченого органічного волокна з ванни просочення його обробляють синхронно працюючими концентраторами, розташованими напроти один одного симетрично щодо оброблюваного склоровінга і контактуючи з ним, при інтенсивності ультразвукових коливань 3Вт/см 2, частоті 5 39729 22кГц, амплітуді 6мкм, температурі 80°С протягом 3с. Приклад 3. Просочення і твердіння просоченого волоконного матеріалу здійснюють як в прикладі 1, але в якості волокнистого наповнювача використовують склотканину марки Т-10-80 [ГОСТ 19170-73]. Зв'язуюче обробляють при інтенсивності ультразвукових коливань 1,5Вт/см 2, частоті 44кГц, амплітуді 5мкм, температурі 90°С протягом 45хв. Після виходу просоченої склотканини з ванни просочення її обробляють при інтенсивності ультразвукових коливань 2,5Вт/см 2, частоті 18кГц, амплітуді 5мкм, температурі 90°С протягом 2с. Приклад 4. Просочення органічного волокна марки СВМ здійснюють як у прикладі 2, але як зв'язуюче використовують суміш епоксиднодіанової смоли і дигліциділового ефіру - діетіленгліколя, що затверджують триетаноламінотитанатом (зв'язуюче марки ЕДТ-10, ПИ1.2.029-77), яке обробляють при інтенсивності ультразвукових коливань 2Вт/см 2, частоті 17кГц, амплітуді 12мкм, температурі 80°С протягом 30хв. Після виходу просоченого органічного волокна з ванни просочення його обробляють при інтенси 6 вності ультразвукових коливань 2Вт/см 2, частоті 22кГц, амплітуді 5мкм, температурі 80°С протягом 2с. Твердіння просоченого органічного волокна здійснюють по режиму: витримка при 100°С-1год., витримка при 120°С-3год., витримка при 140°С2год. Приклад 5. Просочення склоровінга марка РВМ 19-1160-80 здійснюють як в прикладі 1, але як зв'язуюче використовують епоксидну смолу марки ЕХД [ТУ 6-05-1725-75], яку затверджують ізометилтетрагідрофталевим ангідридом [ТУ 6-09-332173]. Зв'язуюче обробляють при інтенсивності ультразвукових коливань 3Вт/см 2, частоті 17кГц, амплітуді 9мкм, температурі 80°С протягом 30хв. Після виходу просоченого склоровінга з ванни просочення його обробляють при інтенсивності ультразвукових коливань 2Вт/см 2, частоті 17кГц, амплітуді 6мкм, температурі 80°С протягом 2с. Твердіння просоченого склоровінга здійснюють по режиму: витримка при 80°С-2год., витримка при 130°С-3год., витримка при 160°С-6год. Порівняльні характеристики просочених і затверділих волокнистих наповнювачів, одержаних по прикладах 1-5 і за відомим способом найближчого аналога, приведені у таблиці. Таблиця Властивості епоксидних композицій та просочених і затверділих наповнювачів Показник Вміст включень газу, мг/л Висота підйому по скловолокну при 20 С, мм Крайовий кут змочування при 20°С, град sвиг, МПа sрозт., МПа sст., МПа sадг. відр., МПа Спосіб [2]* до 30% 0,2 0,3 35 29 781 592 917 2598 581 1735 341 459 709 72 55 54 1 до 7% Пропонуємий спосіб зa прикладами 2 3 4 5 до 6% до 5% до 5% до 4% 0,8 0,75 0,85 1,0 17 18 17 14 949 823 625 811 971 2235 3301 822 3318 2412 931 414 562 406 937 62 76 65 78 74 Примітка: верхнє значення - для волокна СВМ, середнє - для склотканини Т-10-80, нижнє - для склоровінга Ступінь дегазації визначали за допомогою Ван-Слайка, а крайовий кут змочування - методом краплі. Вимірювання міцнісних характеристик композитів проводилося на 15 кільцевих зразках на приклад виконання способу з внутрішнім діаметром 146мм, шириною 10мм, завтовшки 1мм (розтягу вання-стиснення) і товщиною: 2мм (вигин) і 55мм (зсув). Швидкість намотування на оправку складала 6м/хв., з усилля натягнення наповнювача - 30Н, швидкість деформації волокна-32мм/хв. У таблиці прийняті наступні позначення: sрозт. - міцність щодо розтягання; 7 39729 sст. - міцність при стисненні; sвиг. - міцність при вигині; sадг.відр. - адгезійна міцність при відриві до сталі Ст.45. Як видно з таблиці, пропонований спосіб дозволяє покращити якість просочення, підвищити Комп’ютерна в ерстка C.Литв иненко 8 механічну міцність і знизити дефектність просочених наповнювачів. Джерела інформації: 1. А.С. СССР №570932, кл. В05С3/04, 1976г. 2. А.С. СССР №1464441, кл C08J5/24, 1987г. 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