SU1440973A1 - Тканый препрег - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к изготовлению армированных пластиков на основе термопластичной матрицы, а именно к изготовлению препрегов, может найти применение в различных отрасл х машиностроени , в медицине, на транспорте и позвол ет повысить эксплуатационные характеристики путем увеличени  степени выт жки пластика на основе препрега при термоформовании. Пре- прег вьшолнен в виде ткани ажурного переплетени , уток и стоевые нити основы которой состо т из волокон термопластичного полимера с в зкостью расплава 250-2000 Па-с, а в качестве перевивочных использованы термостойкие органические, минеральные или углеродные нити или жгуты. Дл  улучшени  пропитки армирующих волокон термопластичной матрицей и предохранени  их от повреждений в качестве перевивочных используютс  нити с предварительно нанесенным на них слоем термопласта в количестве 5-40% от массы волокна. 1 з.п. ф-ль1, 2 ил. 2 табл.

Description

4

О

со 00

1,1440973

Изобретение относитс  к техничесни до

ким ткан м, предназначенным дл  изготовлени  армированных пластиков на основе термопластичной матрицы, а именно к изготовлению препрегов, и может найти применение в различных отрасл х машиностроени , в медицине, на транспорте.

Цель изобретени  - улучшение эксплуатационных характеристик путем обеспечени  возможности увеличени  степени выт жки получаемого пластика

На фиг. 1 представлены варианты структуры получаемой ткани.

Тканый препрег состоит из термопластичных утка 1, термопластичных стоевых нитей 2 и термостойких перевивочных нитей 3 основы.

Выполнение стоевьк нитей термопластичными , а перевивочных термостойкими св зано с тем, что в процессе изготовлени  листовой заготовки . под штамповку, плавкие нити основы и утка при. нагревании превращаютс  в расплав, кото рый пропитывает извитые перевивочные нити и при последующем охла сдении фиксирует в пластике Необходимую дл  последующей выт жки извитую структуру перевивочных нитей В процессе штамповки такой заготовки пуансон действует на нити каждого сло  материала, вьтр мл ет извитые армирующие нити на величину извитое- ти нитей в препреге, причем нити утка и етоевые нити основы не мешают процессу выт жки, так как образуют после плавлени  монолитную термопластичную матрИ1пг. .

Выполнение препрега из нитей фени- лон позвол ет получить за счет раст жени  нитей в пластике степень выт жки 10-12%.

Если вьтолнить препрег так же, как и прототип, но вместо нитей фени- лон использовать минеральные или углеродистые нити, to не удаетс , получить степени выт жки в пластике больше 0,1-2,5% (величина характеризует- с  относительным удлинением нитей), так как нити наход тс  в распр мленном состо нии и при больших удлинени х волокна начнут разрушатьс .

Применение ажурных переплетений дл  таких нитей позвол ет задать в полуфабрикате на стадии ткачества практически любую степень выт жки, измен   извитость перевивочных нитей.

С целью дополнительного увеличени  степени выт жки армирующих нитей до- 200% в качестве перевивочпых ий-

пользуютс  текстурированные нити из волокон на основе полигетероариленов. Описанные варианты тканого препрега обеспечивают степень извитости армирующих нитей от 50 до 20 0%, что

позвол ет предотвратить повреждение непрерывной структуры нитей за счет выравнивани  их в процессе термоформировани  с выт жкой.

Диапазон варьировани  плотностей

укладки стоевых и уточных нитей в каждом отдельном случае зависит от требуемой степени извитости, объемного содержани  используемых нитей, номенклатуры. В качестве термопластичных плавких нитей могут быть использованы нити на основе полиамида, полеолефинов, фторопластов, полифе- ниленоксидов,.полисулъфонов, в качестве армирующих - ароматические

полиамиды3 полиоксадиазол, полиамидо- бензимид, полиамиды, стекл нные углеродные волокна (последние при условии , что критический радиус волокна при изгибе должен быть не более 5 мм). Изобретение иллюстрируетс  следующими примерами.

П р и м е р ы 1-3. Тканый препрег

ажурного переплетени  свдрржит в основе (етоевые нити) и Капроновую мононить, а в качестве перевивочной - комплексную углеродную нить.

Характеристики тканого препрега с различным соотношением плавких капроновых и неплавких углеродных нитей приведены в табл. .1.

Из полученного препрега собирают пакет заготовок по схеме 1:0 .(однонаправленное расположение имеет комплексна  нить) толщиной 5 мм. Плоские образцы размером 200 « 200 мм прессуют по 535 К, давлении 1,5 Ша в течение 15 мин с последующим бхлаждением под давлением до 353 К. В зкость расплава полимера во врем  процесса прессовани  составл ет 250 Па-с.

При в зкости расплавов менее 250 Па-с происходит значительный отжим св зующего из пакета при прессовании , что ведет к значительному изменению содержани  полимера в пластике . Кроме того, применение полимеров с низкими значени ми в зкости расплава приводит к снижению физико-механических характеристик пластиков на Я5Г основе.

Процесс термоформировани  с выт жкой осуществл етс  на пневмовакуум- формовочной машине, снабженной нагре- вательным устройством контактного типа . Полученный при прессовании образец помещают в нагревательное устройство , где он нагреваетс , затем пере- нос т в рабочую зону пневмовакуум- формовочной машины, где происходит процесс пневмоформовани  до полного выравнивани  из витых армирующих волокон

Пример 4-6. Тканый препрег ажурного переплетени  содержит в основе (стоевые нити) и утка фторопластовые мононити, а в качестве переви- вочных - нити на основе полиамидо- бензимида.

Характеристики тканого препрега с различным соотношением плавких фторопластовых и неплавких полиамидог- бензимидовых нитей приведены в табл. 1.

Из полученного препрега собирают пакет заготовок по схеме 1:0 (одно- направленное расположение имеет поли- амидобензимидова  нить) толщиной 5 мм. Плоские образцы размеро 5 200 f « 200 мм прессуют с последующим охлаждением под давлением. В зкость расплава полимера во врем  процесса прессовани  составл ет 1200 Па-с. Процес термоформовани  с выт жкой осущест- |вл етс  так же, как в примерах 1-3.

П р им е р 7-9. Тканый препрег ажурного переплетени  содержит в основе (стоевые нити) и утке мононити фторопластика, а в качестве переви- вочных - стекл нные нити.

Характеристики тканого препрега с различным соотношением плавких фторопластовых и не;плавких стекл нных нитей приведены в табл. 1.

Из полученного препрега собирают пакет заготовок по схеме 1:0 (однонаправленное расположение имеет стекл нна  нить) толщиной 5 мм. Плоские образцы размером 200 200 мм прессу- ют с последующим охлаждением под давлением . В зкость расплава полимера во врем  процесса прессовани  составл ет 2000 Па-с. При в зкост х распла

ной степени ухудшают его физико-механические характеристики Процесс термоформовани  с выт жкой осуществл етс  так же, как в примерах 1-6. Температура образца 543 К.

Примеры 10-12. Тканый препрег ажурного переплетени  содержит в основе стоевые полиамидобензимидо- вые нити и стекл нные перевивочные нити, а в утке - капроновую нить.

Характеристики тканого препрега с различным содержанием плавких капроновых и неплавких нитей пр1 ведеиы в табл. 1.

Из полученного препрега собирают пакет заготовок по схеме 1:О (однонаправленное расположение имеют не- плавкие нити) толщиной 5 мм. Плоские образцы размером 200 200 м  прессуют с последующим охлаждением под давлением .

В зкость расплава полимера во врем  процесса прессовани  составл ет 250 Па-с.

При в зкост х расплавов менее 250 Па- с происходит значительньп отжим св зующего из пакета при прессовании , что ведет к значительному изменению процентного содержани  полимера в пластике.

Кроме того, применение полимеров с низкими значени ми в зкости расплава приводит к снижению физико-механических характеристик пластиков на их основе.

Процесс термоформовани  с выт жкой осуществл етс  на пневмовакз умформо- вочной машине, снабженной нагрева- тельным устройством контактного типа.

Примеры 13-15. Тканый препрег ажурного переплетени  содержит в основе стоевые и перевивочные нити, а в утке - фторопластовые мононити.

Характеристики тканого препрега с различным соотношением плавких фториновых и неплавких стекл нных нитей приведены в табл. 1.

Из полученного препрега собирают пакет заготовок по схеме 1:О (однонаправленное расположение имеют стекл нные нити) толщиной 5 мм. Плоские образцы размером 200 t 200 мм прессо

вов более 2000 Па с ухудшаетс  смачи- ggвали с последующим охлаждением под

ваемость армирующих волокон полимер-давлением.

ной матрицей, что приводит к образо- В зкость расплава полимера во вреванию большого количества крупныхм  процесса прессовани  составл ет

пор в пластике, которые в значитель-1200 Па-с.

5U

Процесс термоформовани  с выт жко осуществл етс  так же, как в примерах 10-12.

П р и м е р ы 16-18. Препрег тка- ньй ажурного переплетени  содержит в основе стоевые нити фенилон и пе- ревивочные полиамидобензймидные нити а в утке - фторопластовую мононить.

Характеристики тканого препрега с различным соотношением плавких фто риновых и неплавких фенилоновых и полиамидобензимидных нитей приведены в табл. 1.

Из полученного препрега собирают пакет заготовок по схеме 1;0 толщиной 5 мм.

Плоские образцы размером 200 х 200 мм прессуют при 1,5 МПа в течение . 15 мин с последующим охлаждением под давлением. В зкость расплава полимера во врем  процесса прессовани  составл ет 2000 Па с.

При в зкост х расплавов более 2000 Па С ухудшаетс  смачиваемость армирующих волокон полимерной матрицей , что приводит к образованию боль того количества крупных пор в пластике , которые в значительной степени ухудшают его физико-механические характеристики .

Процесс термоформовани  с выт жко осуществл етс  так же, как в примерах 10-15.

Примеры 19--23. Тканый пре- прег ажурного переплетени  содержит в основе (стоевые нити) и утке мононити фторопласта, а в качестве пере- вивочных - нити полиамидобензимида с предварительно нанесенным из раствор фторопласта в диметнлацетамиде слоем термопласта.

Характеристики тканого препрега с содержанием 5-40% термопласта на волокне полиамидобензимида приведены в табл. 2.

Выбор нижней (5%) и верхней (40%) границ диапазона нанесени  термопласта на волокно обусловлен тем, что при содержании термопласта меньше 5% от массы волокна не удаетс  обеспечить сплошности покрыти , а при содежании большем 40% нарушаетс  выбранное соотношение матрицы и армирующег

волоЛна (30:70 - 70:30).

Получение плоских образцов и процесс термоформовани  с выт жкой осуществл ютс , как в примерах 4-6,

Ниже приведены данные по максимальной степени выт жки пластиков на основе известного и предлагаемого препрегов при сохранении сплошности

5

0

5

0

материала, %:

Прототип По примеру

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

12

50

100

150

50

100

150

50

100

150

50

100

150

50

100150

50

100

150

50

50

50

50

50

Сравнение с прототипом показывает, что предлагаемьш препрег позвол ет получить значительные степени выт жки в пластиках на его основе без повреждени  непрерывной структуры армирующих волокон, а следовательно, пе- рерабатьшать современные композиционные материалы в объемные издели  высокопроизводительными методами термоформованц , такими как штамповка , пневмо-, вакуумное формование и т.д.

Claims (1)

1. Тканый препрег, содержащий основу , .включающую термостойкие и термопластичные нити, и уток из термопластичных нитей, отличающийс  тем, что с целью ни  эксплуатационных характеристик путем обеспечени  возможности увеличени  степени выт жки получаемого пластика, препрег выполнен ажурным переплетением, при этом перевивочные основные нити представл ют собой термостойкие , нити на основе органических

7 14409738

или стекл нных или углеродных воло-2, Тканый препрег по п.1, о т л и

кон, стоевые основные нити представ-чающийс  тем, что в качестве

л ют термопластичные нити, при этомперевивочных нитей использованы нити

и стоевые термопластичныеg с предварительно нанесенным на них

нити имеют в зкость расплава 250 -слоем термопласта в количестве 5-40%

.2000 Па-с.от массы волокна.

Характеристики тканого препрега

Таблица 1

0U&.i

л-г./