Способ приготовления термореактивного связующего

 

Использование: получение полимерных композиционных материалов методом пултрузии. Сущность изобретения: с целью получения гомогенного химического состава по всему объему связующего, а также исключения применения вредных веществ, перетирание и перемешивание антифрикционной добавки - стеарата цинка, отвердителя - бис-малеинимида с мономерно-олигомерной смесью - Роливсан МВ-1 осуществляют одновременно на системе валков с регулируемым зазором от 0,04 до 0,1 мм, причем зазоры между валками изменяются в сторону выхода готовой продукции. Перетирание осуществляют до получения гомогенной дисперсной среды с размером твердых частиц в ней не более 30 мкм. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области получения термореактивных связующих, используемых для получения пластиков методом пултрузии.

Известен способ получения связующего, повышение гомогенности которого обеспечивается перемешиванием жидкости и порошка с помощью ряда лопаток, расположенных в центральной части патрубка против патрубка ввода порошка /1/. Однако данный способ приемлем для жидкостей, хорошо смачивающих порошки органических веществ.

Известен способ перемешивания высоковязких жидких и порошкообразных компонентов с использованием валков /2/. Суть способа заключается в раздельной подаче порошкообразного вещества и высоковязкой жидкости в зону смешения. Причем порошкообразный компонент подается сверху через бункер со шнеком на рабочий валок, а высоковязкий снизу, за счет налипания его на валок. Смешанные вещества выводятся снизу через патрубок. Связующее получается неоднородным, т.к. порошок поступает из бункера неравномерно. Таким образом смешение осуществляется с сохранением исходных размеров твердых частиц, а рециркуляция смеси невозможна. Следовательно, использование связующего, полученного этим способом, для пултрузии невозможно из-за неоднородности связующего, содержащего крупные твердые частицы, затрудняющие процесс пропитки углеродного наполнителя.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является известный способ приготовления термореактивного связующего для получения пластиков методом пултрузии /3/. Этот способ заключается в том, что в связующем диспергируют силикатный порошок или измельченные твердые отходы производства стекловолокнистых изделий дисперсностью 1 50 мкм в количестве 2 10 мас. ч. на 100 мас.ч. связующего. Диспергирование осуществляют в мешалке или бисерной мельнице.

При получении пластиков методом пултрузии движение стекложгутов в связующем предотвращает оседание частиц тонкодисперсного наполнителя на дно ванны для пропитки. Однако полученное известным способом связующее не гомогенно по объему, что связано с его седиментационной неустойчивостью. Это не позволяет осуществить равномерную пропитку стекложгутов и получить качественные пластики методом пултрузии, особенно в случае, когда твердая фаза является одним из активных компонентов связующего (например, отвердитель, ускоритель), что часто требуется для полимерных композиционных материалов, эксплуатируемых при температурах до 250^oC.

Для исключения указанного недостатка в способе приготовления термореактивного связующего для получения пластиков методом пултрузии, включающем введение в смолу технологической порошкообразной добавки с последующим смешением, в качестве смолы используют мономерно-олигомерную композицию Роливсан МВ-1 на основе олигомерного продукта этерификации бис-[4-(1-α-гидроксил)/фенилового эфира метакриловой кислотой, в качестве технологической добавки смесь стеарата цинка с отвердителем - бис-маилинимидом, в расплав композиции Роливсан МВ-1 вводят стеарата цинка и бис-малеинимид по отдельности или вместе, и смешение осуществляют перетиранием всех компонентов связующего на системе валков с регулируемым зазором от 0,04 до 0,1 мм, вращающихся с разными скоростями, причем компоненты связующего берут в следующем соотношении, мас.ч.

Смола 100 Стеарат цинка 1,0 1,5 Бис-малеинимид 15 30 В предлагаемом способе приготовления полимерного связующего смешение целесообразно осуществлять перетиранием компонентов связующего до получения "дисперсной фазы" с размером частиц не более 30 мкм.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В емкость с расплавом мономерно-олигомерной композиции Роливсан МВ-1 вводят твердые компоненты в виде порошка: стеарат цинка и бис-малеинимид (БМИ) по отдельности, затем все компоненты связующего перетирают на трехвалковой мельнице 6 раз. Зазор между первым и вторым валком мельницы при первом перетирании составляет 0,1 мм, между вторым и третьим 0,05 мм. При втором и последующих перетираниях зазоры между первым и вторым валком и вторым и третьим равны 0,05 мм и 0,04 мм соответственно. Линейная скорость первого валка составляет 17,6 м/мин, второго 14,1 м/мин, третьего 11,3 м/мин. Размер полученных частиц твердых компонентов связующего, определенный с помощью прибора Хекмана, не превышает 30 мкм. Состав композиции приведен в таблице.

Приготовленное связующее выливали в приготовленную ванну и осуществляли пропитку волокнистого наполнителя в процессе вытяжки профиля методом пултрузии.

Армирующим наполнителем служит углеволокно марки УКН-П/5000. Скорость протяжки составляет 0,3 м/мин, температура фильеры 180^oC. Получены профили размером 6 х 6 и 90 х 1 мм, длиной 20 и 10 м соответственно. Характеристики свойств профилей приведены в таблице.

Гомогенность связующего по объему оценивают с помощью метода высокоэффективной жидкостной хроматографии (ПМ 596.13000 ОНПП "Технология", г. Обнинск), а также по качеству полученного однонаправленного пултрузионного ПКМ. Седиментационную устойчивость связующего определяют визуально по отсутствию осадка в исходной смеси, помещенной в цилиндр с высотой столба жидкости 100 мм, в течение 24 ч.

Пример 2. Приготовление связующего и оценку его гомогенности проводят по примеру 1. Стеарат цинка и бис-малеинимид вводят в Роливсан МВ-1 вместе. Скорость протяжки составляет 0,25 м/мин. Получены профили размером 6 х 6 и 90 х 1 мм, длиной 15 и 8 м соответственно. Состав композиции и характеристики свойств профилей приведены в таблице.

Пример 3. Приготовление связующего и оценку его гомогенности проводят по примеру 1. Получены профили, размеры которых соответствуют указанным в примере 2. Состав композиции и характеристики свойств профилей приведены в таблице.

Полученное предлагаемым способом термореактивное связующее на основе композиции Роливсан МВ-1 гомогенно по всему объему. Длинномерные профили, полученные методом пултрузии из углепластиков на основе этого связующего, имеют высокие физико-механические характеристики. При этом с повышением температуры до 250^oC физико-механические характеристики снижаются незначительно. Введение в связующее стеарата цинка позволяет получить длинномерные профили стабильной формы и размеров с качественной наружной поверхностью, а также снизить тянущее усилие при вытяжке профиля.

Формула изобретения

Способ приготовления термореактивного связующего для получения пластиков методом пултрузии, включающий введение в смолу технологической порошкообразной добавки с последующим смешением, отличающийся тем, что в качестве смолы используют мономерно-олигомерную композицию Роливсан МВ-1 на основе олигомерного продукта этерификации бис-[(4-(1- α -гидроксиэтил)]фенилового эфира метакриловой кислотой, в качестве технологической добавки смесь стеарата цинка с отвердителем - бис-малеинимидом, в расплав композиции Роливсан МВ-1 вводят стеарат цинка и бис-малеинимид по отдельности или вместе и смешение осуществляют перетиранием всех компонентов связующего на системе валков с регулируемым зазором от 0,04 до 0,1 мм, вращающихся с разными скоростями, причем компоненты связующего берут в следующем соотношении, мас. ч.

Смола 100 Стеарат цинка 1,0 1,5 Бис-малеинимид 15 30 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешение осуществляют перетиранием компонентов связующего до получения дисперсной фазы с размером частиц не более 30 мкм.