Способ получения композиционного углеволокнистого полимерного материала

 

Использование: производство полимерных конструкционных материалов с улучшенными прочностными свойствами. Сущность изобретения: композиционный углёволокнистый полимерный материал .получают смешением полимера с углеродным рубленым волокном, взятым в количестве 10-20% от массы всего полимерного материала, с последующей экструзией и грануляцией, причем в качестве полимера используют смесь из 76-8.8% гранул и 4-2% (в расчете на массу всего полимерного материала ) порошка полимера, а смешение проводят в лопастном смесителе в течение 20-25 мин при скорости вращения лопастей смесителя 350-400 мин . 3 табл. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COUl АЛ ИСтИЧ Е СК ИХ

РЕСПУБЛИК (яis С 08 J 5/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4844573/05 (22) 29,06.90 . (46) 28.02,93. Бюл, N 8 . (71) Научно-исследовательский институт пластических масс им. Г.С. Петрова Научнопроизводственного обьединения "Пластмассы (72) А:М. Криваткин, Н.Ю. Антонова, M.Ë.

Кацеаман, П.М. Розенталь, Л.Б. Битней и

А.А, Гарани.н (73) Научно-исследовательский институт пластических масс им. Петрова с Опытным московским заводом пластмасс(56) Европейский патент М 0272648, кл. С 08 J5/04,,С 08 К 7/06,,1980, Молчанов В.И„Чукаловский П.А. и Варшавский В.Я. Углепластики. M.,: Химия, 1985.

Изобретение относится к производству полимерных конструкционных материалов, в частности, к способу получения углеволокнистых термопластичных композиционных материалов. Наполнение термопластов углеволокном повышает их прочность, жесткость, теплостойкость, улучшает антифрикционные и антистатические свойства.

Целью изобретения является улучшение физико-механических свойств литьевых изделий из композиционного полимерного материала, Пример, В традиционный скоростной смеситель "Diosna" единоразово загружают

887 гранул сополимера формальдегида с диоксоланом, 2 $ порошкообразного сополимера формальдегида с диоксоланом и

107 резаного углеродного волокна. Закры„., SU „„1799390 АЗ

2 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО УГЛЕВОЛОКНИСТОГО ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА (57) Использование: производство полимерных конструкционных материалов с улучшенными прочностными свойствами.

Сущность. изобретения: композиционный углеволокнистый полимерный материал получают смешением полимера с углеродным рубленым волокном, взятым в количестве 10-207; от массы всего полимерного материала, с последующей экструзией и грануляцией, причем в качестве полимера используют смесь из 76 — 88 о гранул и 4 — 27(, (в расчете на массу всего полимерного материала) порошка полимера, а смешение про.водят в лопастном смесителе s течение 2

20-25 мин при скорости вращения лопастей смесителя 350 — 400 мин, 3 табл, -1 (: вают верхний и выходной затворы; с помощью таймера задают время и проводят смешение в течение 20 мин при скорости вращения лопастей смесителя 370 мин . По

-1 истечении заданного времени двигатель смесителя автоматически отключается, от- (ф3 крывают выходной затвор и через него пол- ) ученную порцию смеси выгружают, Затем смесь гранул полимера с порошкообразным полимером и углеродным волокном конфекционируют B двухшнековом экструдере с (J4) транспортной сборкой шнеков. Смесь экструдируют при температурном режиме для сополимера формальдегида с диоксоланом и гранулируют известными способами.

Описанным способом были получены композиционные материалы на основе сополимера формальдегида с диоксоланом.

Результаты представлены в табл.1,2.

1799390

Сополимер формальдегида с диоксоланом (80%) и углеволокно (20%) По прототипу.

20

Время смешения, мин

Скорость вращения лопастей смесителя, мин

Гранулы полимера,% с углеродным волокном

Порошок полимера,%, 40 0

370

350

350

96/4"

94/6

98/2"

96/4

Предел прочности при растяжении,МПа

Модуль упругости при растяжений,МПа

Ударная вязкость,к ж/м

85,9

85,9

85,1

83,5

5600

5600

5710

5250

4500

39

34

28 м- В качестве порошкообразного полимера использован сополимер формальдегида с диоксоланом. мх- В качестве порошкообразного полимера использован фторапласт-4.

Аналогичным образом были получены композиционные материалы на основе полиамида. Результаты представлены в табл.3, В табл,1,2 представлены свойства ком- 5 позиционных углеволокнистых полимерных материалов нэ основе сополимера формальдегида с диоксоланом с различным соотношением гранулированного и парошкообразного полимера, при различ- 10 ных временах смешения, скорости вращения лопастей смесителя, содержании углеволокна и использовании порошкообразного полимера различной природы.

В табл,3 представлены свойства кампо- 15 зиционных углеволокнистых полимерных материалов на основе полиамида с различным соотношением гранулированного и порашкообразного полимера, при различных временах смешения, скорости вращения ло- 20 пастей смесителя и использовании порошкообразного полимера различной природы.

Как следует из табл.1,2 и 3 использование заявленного способа на 11-15% повы-. шается предел прочности при растяжении, 25 на 18 модуль упругости и на 30 — 48 ударная вязкость (на примерах сополимера формальдегида с диоксола нам), Аналогично для полиамида предел прочности при растяжении повышается на м25%, модуль упруго- 30 сти при растяжении на 35%„, ударная вязкость на 30%.

Помимо роста физико-механических характеристик улучшается технологичность введения углеродного волокна в термопласт, В настоящее время в отечественной промышленности из-за отсутствия простой технологии совмещения углеродного волокна с полимерной матрицей массовое производство углепластиков отсутствует, т-.к. оно требует специальные приспособления и, как правило, включает в себя дополнительные циклы.

Формула изобретения

Способ получения композиционного уг- . леволокнистого полимерного материала путем смешения полимера с углеродным рубленым волокном, взятым в количестве

10 — 20 от массы всего полимерного материала, с последующей экструзией и грайуляцией.отл и ча ю щи и с ятем, что, с целью улучшения физико-механических свойств литьевых изделий из композиционного полимерного материала, в качестве полимера используют смесь из.76-88% гранул и 2-4% порошка полимера в расчете на массу всего полимерного материала, а смещение проводят в лопастном смесителе в течение 20 — 25 мин при скорости вращения лопастей смесителЯ 350 — 400 мин; - а б л и ц э 1

Г99З90

Тлблица2

Сополимер формальдегида с диоксоланом (90 $) и углеволокно (10 -",ь )

ТаблицаЗ

Полиамид (80Я,), углеродное волокно(20ф,)