×
27.12.2014
216.013.15a9

ПОЛИМЕРНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к полимерным композиционным материалам, в частности к углепластикам на основе полисульфона, которые применяются в авиа-, вертолето- и автомобилестроении. Задача настоящего изобретения заключается в получении композиционного материала на основе полисульфона, армированного углеродными волокнистыми наполнителями с улучшенной прочностью на сжатие, и разработке способа его получения. Изобретение позволяет повысить прочность на сжатие полисульфонового углепластика на 40-50% за счет введения термопластичного аппрета - полигидроксиэфира, который повышает смачиваемость наполнителя и увеличивает взаимодействие между наполнителем и полисульфоновой матрицей. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам, в частности к углепластикам на основе полисульфона, которые применяются в авиа-, вертолето- и автомобилестроении.

Известно, что свойства композитов определяются не только свойствами армирующих волокон и матриц, но и их взаимодействием на границе раздела, в первую очередь, прочностью сцепления волокна с матрицей [Э.С. Зеленский, А.М. Куперман, Ю.А. Горбаткина, В.Г. Иванова - Мумжиева, А.А. Берлин. Армированные пластики - современные конструкционные материалы. // Рос.хим. ж. (Ж. Рос.хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2001, т.XLV. - №2. - с.56-74]. При получении углепластиков проблемой является образование пустот в материале из-за недостаточной смачиваемости углеродного наполнителя полимерной матрицей [Справочник по композиционным материалам. Кн.1. - Под ред. Дж. Любина. - Пер. с англ. - М.: Машиностроение. - 1988. - с.142]. Это приводит к ухудшению прочностных характеристик, в частности прочности на сжатие.

Известны полимерные композиции [Патент РФ №2201423 от 27.03.2003 г. Полимерное связующее и высокопрочные термостойкие композиционные материалы на его основе. Авторы: Глухова С.С., Гуняев Г.М., Давыдова И.Ф., Минаков В.Т. Каблов Е.Н., Кавун Н.С., Панина Т.В., Пономарев И.И., Раскутин А.Е., Румянцев А.Ф., Сидоренко В.И.], полученные на основе полимерного связующего (аппрет) и стеклоткани или углеродного наполнителя. Предварительно получают связующее - олигомер путем взаимодействия тетранитрила ароматической тетракарбоновой кислоты и ароматического бис-о-цианамина при температуре 170-180°С. Связующее получают в порошкообразном виде.

Основным недостатком приведенного решения является сложность процесса синтеза связующего. Неполная степень превращения мономеров во время синтеза может привести к выделению побочных низкомолекулярных продуктов реакции при совмещении связующего с наполнителем при повышенной температуре, а следовательно, к образованию пустот в композиционном материале, что будет приводить к ухудшению прочностных характеристик материала. Кроме того, порошкообразные аппреты могут недостаточно равномерно покрывать поверхность наполнителя.

Известен способ аппретирования углеродного волокна [Патент РФ №2054015. Способ аппретирования углеродного волокна для производства полисульфонового углепластика Опубл. 1996 г. Авторы: Головкин Г.С., Шибанов А.К., Степанова М.И.]. Способ включает смешение с растворителем блоксополимера, состоящего из звеньев бисметакрилоилоксидиэтиленгликольфталата и бисметакрилоилокси-триэтиленгликольфталата, пропитку углеродного наполнителя с последующей сушкой для удаления растворителя и полимеризации пленки аппрета на волокне, отличающийся тем, что смешение осуществляют в воде с одновременным воздействием ультразвукового излучения при частоте от 15 до 44 кГц и длительности воздействия от 5 до 14 минут.

Недостатками способа являются использование водных растворов блоксополимеров для смачивания гидрофобных поверхностей углеродного волокна и необходимость дальнейшей полимеризации на поверхности наполнителя. Следствием может быть неравномерное смачивание наполнителя, а следовательно, ухудшение свойств получаемого углепластика.

Наиболее близким к предлагаемому решению является полимерный композиционный материал [Патент РФ №2057767. Опубл. 10.04.1996. Головкин Г.С., Шибанов А.К., Степанова М.И., Антонов В.В. Полимерный композиционный материал] на основе полисульфоновой матрицы и углеродных армирующих волокон. Для получения аппрета углеродной ленты мономеры - метакриловую кислоту, диэтиленгликоль, бензолсульфокислоту в виде смеси в воде наносят на поверхность углеродных волокон и осуществляют их сополимеризацию при температуре 115-125°С в течение 1 часа. Для получения полимерного композита осуществляют сборку пакета из заготовок углеродной ленты и пленочного полисульфона в различных соотношениях, прессуют пакет при 295°С в течение 45 минут при давлении 2,0 МПа.

Основным недостатком предлагаемого решения является использование водной среды для нанесения на углеродную ленту смеси мономеров. Так как углеродные волокна и ленты являются гидрофобными, добиться равномерного распределения водного раствора смеси мономеров сложно. В результате полимеризации также возможна неполная конверсия мономеров, что может привести к образованию и выделению воды на других этапах получения полимерного композита, что приведет к образованию пор и снижению прочностных характеристик. Наличие в водной среде бензолсульфокислоты может также приводить к накоплению ионов, что может ухудшить диэлектрические свойства.

Задача настоящего изобретения заключается в получении композиционного материала на основе полисульфона, армированного углеродными волокнистыми наполнителями с улучшенной прочностью на сжатие и разработка способа его получения.

Поставленная задача достигается тем, что композиционный материал, армированный углеродными наполнителями, получают предварительной обработкой углеродной ленты (волокна) аппретирующим материалом - полигидроксиэфиром на основе бисфенола А с молекулярной массой 50-60 тыс. в виде 3-7% растворов в легколетучих органических растворителях (хлороформ, тетрагидрофуран, промышленный растворитель 646 и др.). Такая обработка термопластичным аппретом - полигидроксиэфиром повышает смачиваемость наполнителя полисульфоном, позволяет снизить температуру прессования на 30-40°С, а также многократно проводить при необходимости термообработку без изменения свойств аппрета. Углеродный наполнитель покрывают аппретирующим составом путем распыления либо окунания, затем высушивают до постоянного веса и собирают пакет, чередуя наполнитель с пленкой полисульфона, и прессуют на гидропрессе при давлении 1,0-2,0 МПа при температуре 250-260°С в течение 30-40 минут.

Пример 1. Получение полимерного композиционного материала на основе промышленного полисульфона ПС-Н в качестве матрицы и армирующих углеродных лент предварительным аппретированием наполнителей. Готовят аппретирующий состав: 5%-й раствор термопластичного полигидроксиэфира на основе бисфенола А с молекулярной массой 50-60 тыс.в хлороформе, которым пропитывают углеродные ленты или волокна. Пропитанный наполнитель высушивают до постоянного веса, собирают пакет из слоев пленочного полисульфона и аппретированной углеродной ленты, прессуют при температуре 260°С в течение 30 минут, охлаждают. Свойства композиции приведены в таблице.

Пример 2. По примеру 1, в качестве аппретирующего состава применяют 3%-й раствор термопластичного полигидроксиэфира на основе бисфенола А с молекулярной массой 50-60 тыс.в техническом растворителе 646. Свойства композиции приведены в таблице.

Пример 3. По примеру 1, в качестве аппретирующего состава применяют 7%-й раствор термопластичного полигидроксиэфира на основе бисфенола А с молекулярной массой 50-60 тыс.в тетрагидрофуране. Свойства композиции приведены в таблице.

Таблица
Свойства полученных углепластиков
ПС-Н-углелента ПС-Н-углелента (3% р-р аппрета) ПС-Н-углелента (5% р-р аппрета) ПС-Н-углелента (7% р-р аппрета)
Прочность на сжатие, кгс/мм 50 68-70 73-75 70-75
*- исследования проводились в ФГУП ВИАМ.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении прочности на сжатие полисульфонового углепластика на 40-50% за счет введения термопластичного аппрета - полигидроксиэфира, который повышает смачиваемость наполнителя и увеличивает взаимодействие между наполнителем и полисульфоновой матрицей.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 40 items.
10.02.2013
№216.012.2348

Способ обработки углеродных нанонаполнителей

Изобретение относится к области обработки углеродных нанонаполнителей без разрушения их структуры и получения на их основе нанокомпозитов с равномерным распределением углеродных нанонаполнителей. Обработку углеродных нанонаполнителей проводят в разбавленной серной кислоте 20-60%-ной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474534
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.2384

Полимерные нанокомпозиты и способ их получения

Изобретение относится к полимерным композиционным наноматериалам, которые можно использовать в различных областях техники в качестве термопластичных покрытий с повышенной твердостью. В полимерный нанокомпозит на основе полигидроксиэфира бисфенола А вводят углеродный нанонаполнитель: углеродные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474594
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.03.2013
№216.012.2df4

Электроизоляционная композиция

Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано для изоляции и оболочек кабелей и проводов, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности. Электроизоляционная композиция включает поливинилхлоридную композицию - И 40-13 А и содержит в качестве антипирена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477295
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.03.2013
№216.012.2fa8

Термопластичная композиция на основе полисульфона

Изобретение относится к полимерным композициям на основе полисульфона и могут применяться в производстве конструкционных пленочных изделий. Композиция содержит полисульфон 91-97 вес.% и полигидроксиэфир на основе бисфенола А с молекулярной массой 45000-60000 3-9 вес.%. Изобретение позволяет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477735
Дата охранного документа: 20.03.2013
27.03.2013
№216.012.313c

Способ получения композиций карбида вольфрама с платиной

Изобретение относится к электрохимическому способу получения композиций карбида вольфрама с платиной и может быть использовано для создания нового поколения топливных элементов и электролизеров для электрохимического получения водорода. Получение композиции карбида вольфрама с платиной,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478142
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.08.2013
№216.012.6441

Электропроводный композиционный материал на основе полипропилена и глобулярного углеродного нанонаполнителя

Изобретение относится к полимерным материалам с повышенной электропроводностью и может быть использовано в токопроводящих изделиях конструкционного назначения. Описан способ получения нанокомпозитного материала, включающий смешение компонентов в расплаве путем одно- или двухшнековой экструзии,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491302
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.08.2013
№216.012.6450

Огнестойкий нанокомпозит и способ его получения

Изобретение относится к негорючим слабодымящим полимерным нанокомпозитам на основе полибутилентерефталата. Нанокомпозит включает полибутилентерефталат и органоглину при следующем соотношении компонентов, мас.%: полибутилентерефталат - 93-97, органоглина - 3-7. Причем органоглина получена из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491317
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.09.2013
№216.012.6f40

Полимерная полиуретановая композиция и многослойный материал на ее основе

Изобретение относится к области полимерных композиций для получения многослойных материалов, предназначенных для изготовления надувных средств спасения, в том числе надувных оболочек пассажирских трапов летательных судов. Полимерная полиуретановая композиция включает полиуретановый полимер,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494131
Дата охранного документа: 27.09.2013
20.10.2013
№216.012.7616

Электроизоляционная композиция

Изобретение относится к области электротехники, а именно к кабельной технике и, в частности, к полимерным композициям на основе пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) с пониженными горючестью, выделением дыма и хлористого водорода при горении, предназначенным для изоляции внутренних и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495890
Дата охранного документа: 20.10.2013
27.11.2013
№216.012.8642

Электроизоляционная композиция

Изобретение может быть использовано в кабельной технике для изоляции внутренних и наружных оболочек проводов и кабелей, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности. Электроизоляционная композиция включает суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, дифенилолпропан,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500048
Дата охранного документа: 27.11.2013
Showing 1-10 of 98 items.
10.02.2013
№216.012.2348

Способ обработки углеродных нанонаполнителей

Изобретение относится к области обработки углеродных нанонаполнителей без разрушения их структуры и получения на их основе нанокомпозитов с равномерным распределением углеродных нанонаполнителей. Обработку углеродных нанонаполнителей проводят в разбавленной серной кислоте 20-60%-ной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474534
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.2384

Полимерные нанокомпозиты и способ их получения

Изобретение относится к полимерным композиционным наноматериалам, которые можно использовать в различных областях техники в качестве термопластичных покрытий с повышенной твердостью. В полимерный нанокомпозит на основе полигидроксиэфира бисфенола А вводят углеродный нанонаполнитель: углеродные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474594
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.02.2013
№216.012.2ab3

Полимерная композиция

Изобретение относится к композиционным полимерным материалам на основе синтетического бутадиенового каучука и может быть использовано в кабельной и обувной промышленности. Полимерная композиция включает, мас.ч.: каучук бутадиеновый СКД-35 - 80, полиэтилен высокого давления - 20, серу - 1,6,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476458
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2ab4

Резиновая смесь

Изобретение относится к резиновым смесям на основе бутадиен-акрилонитрильного каучука. Резиновая смесь включает, мас.ч.: бутадиен-акрилонитрильный каучук СКН-26 - 95 и поливинилхлорид - 5, серу - 1,9, каптакс - 1,19, тиурам - 0,24, стеарин - 0,95, технический углерод - 0,1-5,37. Количество...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476459
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c2e

Термометр для измерения низких температур

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения низких температур. Заявлен термометр для измерения низких температур (до 195 К), который содержит два коаксиальных осесимметричных цилиндра разных диаметров с вакуумно-плотно запаянными концами, зазор между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476837
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2ca1

Электронно-оптический преобразователь

Изобретение относится к электронной технике, в частности к электронно-оптическим преобразователям инфракрасного излучения с высокой разрешающей способностью. Технический результат: повышение разрешающей способности, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476952
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2ca4

Способ формирования легированных областей полупроводникового прибора

Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Технический результат изобретения - снижение плотности дефектов в полупроводниковых структурах, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов. Сущность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476955
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2df4

Электроизоляционная композиция

Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано для изоляции и оболочек кабелей и проводов, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности. Электроизоляционная композиция включает поливинилхлоридную композицию - И 40-13 А и содержит в качестве антипирена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477295
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2df6

Полимерная композиция

Изобретение относится к композиционным полимерным материалам на основе бутадиен-акрилонитрильного эластомера с высокой технологичностью переработки, который может найти применение при получении вулканизатов с повышенной прочностью при растяжении, сопротивлением раздиру, хорошими динамическими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477297
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2e21

Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида лантана

Изобретение относится к электролитическим способам получения чистого гексаборида лантана. Задача решается совместным электровыделением лантана и бора из хлоридного расплава на катоде и их последующее взаимодействие на атомарном уровне. Процесс осуществляется в трехэлектродной кварцевой ячейке,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477340
Дата охранного документа: 10.03.2013
+ добавить свой РИД