Способ получения препрегов

 

Изобретение относится к технологии получения препрегов композиционных материалов на основе рулонных армирующих наполнителей и дисперсных полимерных связующих и может быть использовано в различных отраслях машиностроительной промышленности. Изобретение позволяет повысить качество препрегов и снизить технологические потери связующего за счет того , что термообработку связующего проводят в импульсном режиме при полной облученности 1.2 - 4,3 Вт/см2, включающей основную и импульсные облученности, причем последняя составляет 0,18-0,25 от полной облученности при частоте импульсов 0,10 - 0,75 Гц и коэффициенте их заполнения 0,65 - ОЖ 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4734578/05 (22) 05.09.89 (46) 15.03.92. Бюл. М 10 (71) Институт механики металлополимерных систем АН БССР (72) В.И,Ткачев, Ю,А,Усович, А,Г.Савин, Е.И.Яковенко, В.А.Довгяло и О.Р,Юркевич (53) 678.027.94 (088.8) (56) Авторское.-свидетельство СССР

% 545395, кл, В 05 0 1/04, 1975.

Авторское свидетельство СССР

Н 880503, кл. В 05 В 5/08, 1980. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕПРЕГОВ (57) Изобретение относится к технологии получения препрегов композиционных маИзобретение относится к технологии получения препрегов композиционных материалов на основе рулонных армирующих наполнителей и дисперсных полимерных связующих и может быть использовано в различных отраслях машиностроительной промышленности, Целью изобретения является повышение качества препрега и снижение технологических потерь связующего.

Получение препрегов осуществляют на устройстве, включающем лентопротяжный механизм с подторможенным GMoTo÷íûì и приводным приемным барабанами, тянущие валки с регулируемым электроприводом, аппарат электроосаждения вибровихревого типа, снабженный системой зарядных электродов, соединенных с источником высоковольтного потенциала и осадительным электродом, печь оплавления проходного типа с коротковолновыми источниками ос„„Я „„1719408 А1 (я)ю С 08 J 5/24, В 05 О 1/06 териалов на основе рулонных армирующих наполнителей и дисперсных полимерных связующих и может быть использовано в различных отраслях машиностроительной промышленности. Изобретение позволяет повысить качество препрегов и снизить технологические потери связующего за счет того. что термообработку связующего проводят в импульсном режиме при полной облученности 1,2 — 4,3 Вт/см, включающей

2 основную и импульсные облученности, причем последняя составляет 0,18 — 0,25 от полной облученности при частоте импульсов

0,10 — 0,75 Гц и коэффициенте их заполнения 0,65 — 0,80. 2 табл. новного и импульсного излучений, блок управления токовой нагрузкой на источниках излучения, В качестве порошкообразных связующих используют термореактивные олигомеры и термопластичные полимеры: эпоксидную порошковую краску П-ЭП-177 серого цвета-(ТУ 6-10-1575-76), полиаминоимид ПАИС-104 (ТУ 6-05-231-192-79), полиэфирную порошковую краску П-ЭП-1130у (ТУ 6-10-285-6-79) и акриловую порошковую краску П-АК-1138 (ВТУНЧ-27-17-72), порошкообразный полисульфон марки ПСК, а в качестве армирующего наполнителя используют ленты шириной 200 мм: углеродную ленту ЛУ-П-О,1 (ТУ-06-481-80) стеклоткань Т11 (ГОСТ 1170-73) и органическую ткань марки CBM (ТУ17 ВНИИПХВ-350-88).

Связующее псевдоожижают совместным воздействием вибрации и воздуха в камере напыления аппарата электроосаж1719408 дения. Параметры слоя связующего при частоте вибрации 50 Гц, амплитуде 0,8 мм и скорости фильтрации воздуха 0,03 — 0,04 м/с составляют: коэффициент расширения слоя 1,5 — 1,6, высота слоя над электродами

50 мм при общей высоте 120 мм, Расстояние между зарядными высоковольтными электродами и заземленным наполнителем {осадительным электродом) составляет 125 мм.

В качестве источника высоковольтного потенциала используют преобразователь высоковольтный статический ПВС-63-0,5 (ТУ

16-729.235-79). Ленту наполнителя перемещают по поверхности осадительного электрода над псевдоожиженным слоем связующего и через печь оплавления со скоростью 0,5- 2,0 м/мин, поддерживая постоянным усилие натяжения.

Печь оплавления оснащают четырьмя трубчатыми источниками излучения — галогенными кварцевыми лампами типа КГТ220-2000 (ОСТ 16 0.535.024-76) с параболоцилиндрическими отражателями, установленными равномерно поперек направления и параллельно плоскости движения ленты наполнителя. Источники соединяют с блоком управления следующим образом, Три первых в направлении движения наполнителя лампы подключают к каналу постоянной, а последнюю — к каналу импульсной токовой нагрузки, Облученность от источника импульсного излучения задают в пределах 0,18 — 0,25 от полной облученности . Последняя включает основную и импульсную обяученность и изменяется в пределах 1,2 — 4,3 Вт/см . г Частота импульсов составляет 0,10-0,75 Гц при коэффициенте их заполнения 0,65—

0,80. Коэффициент заполнения импульсов представляет собой отношение длительности импульса к его периоду, В процессе движения ленты с нанесенным порошкообразным связующим через зону термообработки воздействие только основного излучения облучен ностью 0,98—

3,22 Вт/см .приводит к частичному оплавлению связующего. Получающийся отрезок и репрега характеризуется равномерным распределением адгезионно закрепленных на ленте и не связанных жестко между собой двухфазных образований расплав— твердые частицы связующего и имеет благодаря этому повышенную гибкость, Наложение на основное воздействие импульсного излучения е дополнительной облученностью 0,22 — 1,08 Вт/см на следующий участок порошкообразного свяЗующего обеспечивает полное его расплавление и формирование на поверхности ленты наполнителя сплошного жесткого отрезка пленки, длина которого в 1,8 — 7 раз больше предыдущего недоплавленного ее отрезка, Таким образом удается получать препрег из смежных, чередующихся по длине ленты

5 участков с различной жесткостью. за счет чего при последующей смотке его в рулон и укладке в формирующую матрицу исключается растрескивание и отслаивание связующего.

10 В качестве критерия технологических потерь используют изменение массового содержания связующего, которое определяют как отношение разности масс образцов препрегов размером 200 х 200 мм после

15 десятикратного сгибания .стержня диаметром 80 мм к их исходной массе, выраженное в процентах.

Критерием оценки качества препрегов является степень неравнотолщинности, ко20 торую определяют как относительную погрешность измерения их толщины после десятикратного сгибания описанного стержня на пяти участках с частично и плиты на смежных участках с полностью оплавлен25 ным связующим s десяти точках, взятых с шагом 20 — 30 мм и на расстоянии 20 мм от края ленты, Примеры, иллюстрирующие изобретения при различных значениях параметров

30 способа, и характеристки полученных препрегов в сравнении с препрегами, полученными по способу-прототипу, приведены в табл.1.

Как видно из табл.1, способ в соответ35 ствии с изобретением позволяет повысить качество препрега и снизить технологические потери связующего.

В табл.2 приведены сравнительныеданные по свойствам углепластика на основе

40 углеродной ленты ЛУ-П 01, и полиаминоимидного связующего ПАИС-104 иэ препрегов, полученных в соответствии с изобретением и по способу-прототипу при одинаковой производительности и одинако45 вой полной облученности.

Как видно, из табл.2, углепластик иэ препрега, полученный в соответствии с изобретением, обладает повышенной прочностью и большей стабильностью свойств, 50 Ф ормула изобретения

Способ получения npenpегоs, включающий непрерывное нанесение порошкообраэного полимерного связующего на движущуюся ленту наполнителя, термооб55 работку связующего со стороны наполнителя и последующую смотку препрега в рулон, отличающийся тем, что, с целью повышения качества препрега и снижения технологических потерь связующего, термообработку связующего проводят в импульс1719408 составляет 0,18 — 0,25 от полной облученности при частоте импульсов 0,10 — 0.75 Гц и коэффициенте их заполнения 0,65 — 0,80. ном режиме при полной облученности 1,2—

4,3 Вт/см, включающей основную и имз пульсную облученности, причем последняя тяблииа 1

Параметрм способа

Саязуе<аее

Характер препрега

Напопнитепь

При мер

Частота импульСОВР ГЧ

0,65

0,70

0,18

ПАИС-104

ПАИС-104

1,0

0,6

0,10

0,40

1,20

2 ° 10

0 5

ПУ-II-0,1

ЛУ-П-О,!

0,2!

1,2

ПротоПАИС-104 тип Лу-il-0,1

3 ЛУ-П-О,I

1,2

0,25

0,22

0,75

0,40

ПСК, ПСК<

2,0

I 2

ЛУ-Il- О, 1

Протоz ° 40 1,00 1 ° 7.

2,80 0,2 I О ° 40 0,70 0,7

+3.7

+2,0 тмп ПУ-П-О,! пск, П-AI<-1138

I 2

BY-П"О,!

1,2

Прототип BY-II-О,!

2,40 I,oo 1,5

2,40 0,21 0,№0 0>70 0,7

22,8

2.1,8 и-Ак-1138

П-ПЭ-177

1 ° 2

l 2

Прото2,40

2,70

1,00 . 1 9 +5,0

О ° 70 0,6 Ь.7

П-ЭП 177

П-ПЭ"1130У тип Т-ll

1,2

0,40

0,20

1,2

Т-ll

Вротот т-!!

1 ° ОО 1 ° 4 +3 ° о

0,70 0,6 +2,0

2,40

2,40

lI-ПЭ-1130У

П-ЭП-177

1,2

8 CS!I

0,40

0,21

1,2

Прототмп С ВИ

2,40 1,00 . 2,1 25,!

l1-ЭП-177

1,2 г... )

Та блиц а 2

Показатель

Значение показателя в способе

По изобре- Прототип тению

Плотность углепластика, г/см3

1,47

Разрушающее напряжение при сжатии, МПа

950+70

7201120

Разрушающее напряжение при изгибе, МПа

900+160

1200+ 0

Составитель А,Рожков

Редактор М.Самерханова Техред М,Моргентал Корректор М.Кучерявая

Заказ 740 Тираж .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Скорость перемеяения лентм наполнителя, м/нин

Величина полной облученности

Вт/снз

2,40

4,30

3,35

Доля иипульсной обпученности от полной облученмости

Коэффичиент заполнения импульсов

1,00

0„80

0,70

Изменение массового солераания сеязука<его, 8

2,2

О 9

0 8

Степень нераанотопаин ности препрега>

24,8

22,3

81,8