SU590148A1 - Method of manufacturing organic fibre plastics - Google Patents

Description

Translated fromRussian

1one

Изобретение относитс  к производству армированных пластиков из органических синтетических волокон (органоволокнитов) и может быть использовано в авиационной и смежных област х промышленности.The invention relates to the production of reinforced plastics from organic synthetic fibers (organic fiber) and can be used in the aeronautical and related industries.

Известен способ формовани  изделий из органических синтетических волокон доведением их до предела вынужденной эластичности (течение материала волокон) в процессе формовани , под давлением выше 100 кг/см и температурах, близких к температуре плавлени  волокон. Температуру формовани  можно несколько понизить (на 50-60° С ниже температуры плавлени  волокон) при соответствуюш ,ем увеличении давлени  формовани  до 350-500 КГС/СМ2 1.There is a known method of molding articles from organic synthetic fibers by bringing them to the limit of forced elasticity (fiber material flow) during the molding process, under a pressure above 100 kg / cm and temperatures close to the melting point of the fibers. The molding temperature can be somewhat lowered (by 50-60 ° C below the melting point of the fibers) with a corresponding increase in the molding pressure to 350-500 KGS / CM2 1.

Недостатком известного способа  вл етс  значительна  дезориентаци  волокон в процессе формовани  при высоком давлении в результате течени  материала и частичного разрушени  волокон, что приводит к получению органоволокннтов с низкими показател ми физико-механических свойств.The disadvantage of this method is that the fibers are significantly disoriented during the molding process at high pressure as a result of material flow and partial destruction of the fibers, which results in organofelt with low physical and mechanical properties.

Известен также способ производства армированных пластиков из органических волокон, заключающийс  в том, что волокна совмешают со св зующим, сущат дл  удалени  растворител  и подотверждени  св зующего, формуют изделие под давлением, при этом производ т длительную термообработку (I -10 ч)There is also known a method of producing reinforced plastics from organic fibers, which means that the fibers are mixed with a binder, they exist to remove solvent and binder, they form a product under pressure, and produce a long-term heat treatment (I-10 h)

дл  плавлени  и отверждени  св зующего 2.for melting and curing the binder 2.

Однако в процессе по известному способуHowever, in the process by a known method

использование двух компонентов (волокно,use of two components (fiber,

св зующее) обусловливает многооперационнз ю технологию получени  пластика, при которой возможное набухание в компонентах св зующего и длительное нагревание органических волокон (необходимое дл  плавлени binder) provides a multi-operative technology for plastic, in which the possible swelling in the components of the binder and prolonged heating of organic fibers (necessary for melting

и отверждени  св зующего), обусловливает дезориентацию макромолекул в них. Кроме того, возникают проблемы совместимости компонентов и остаточных напр жений на границе контакта между ними, снижаетс and curing the binder) causes the macromolecules to become disoriented in them. In addition, there are problems of compatibility of components and residual stresses at the contact boundary between them;

эффективность использовани  волокон, поскольку из-за различи  удлинений компонентов обычно раньше разрушаетс  св зующее, наруша  герметичность издели  и равномерное распределение напр жений меладу волокнами , что в конечном счете приводит к ухудшению физико-механических свойств органоволокнитов .fiber utilization efficiency, since, due to differences in component elongations, the binder is usually destroyed earlier, disrupting the leaktightness of the product and the uniform distribution of stresses to the melada fibers, which ultimately leads to a deterioration of the physicomechanical properties of organic fiber.

Цель изобретени  - улучшение физико-механических свойств армированных пластиковThe purpose of the invention is to improve the physico-mechanical properties of reinforced plastics.

из органических синтетических волокон.from organic synthetic fibers.

Достигаетс  это тем, что поверхность органических волокон обрабатывают раствором полифункционального соединени  выбранного из группы, содержащей полиизоционаты, оксисоединени , многоосновные кислоты, ангидриды и хлорангидриды многоосновных кислот, полиамины в низкокип щем растворителе, удал ют растворитель, например, сушкой нагретым воздухом, привод т волокна в плотный контакт давлением формовани  в пресс-форме или при намотке на оправку, нагревают под давлением формовани  4-10 кгс/см до температуры , на 40-50° С превышающей температуру стекловани  полимера волокон, и выдерживают при этой температуре в течение 20-30 с до образовани  химических св зей между реакционными центрами макромолекул поверхностных слоев волокон. При этом органические волокна соедин ютс  непосредственно между собой (без использовани  св зующего ), в результате чего существенно повышаютс  механические свойства и технологичность пластиков. При использовании органических волокон, например, из лолиэтилентерефталата на поверхность волокон нанос т перекись бензоила или гексаметилендиизоционат из 5%-ного раствора в ацетоне. Затем волокна пропускаТаблица I ют через термокамеру проходного типа, где при температуре 50-60° С удал ют растворитель . Температуру формовани  органоволокнита поддерживают в пределах 140-150°С, давление формовани  составл ет 4-10 кгс/см врем  формовани  20-30 с. При использовании полиимидных волокон на их поверхность предварительно нанос т гексаметилендиамин или гексаметилендиизоционат из 10-15%-ного раствора в ацетоне. Температуру формовани  поддерживают в интервале 210-250° С, давление формовани  составл ет кгс/см, врем  формовани  20-30 с. В табл. 1 приведены сравнительные данные по физико-механическим свойствам кольцевых образцов из полизтилентерефталатных и полиимидных волокон, полученных намоткой по предлагаемому и известному способам на эпоксидном св зующем (весовое содержание св зующего в образцах 30:%). Внутренний диаметр колец 75 мм, толщина стенки 2 мм.This is achieved by treating the surface of organic fibers with a solution of a polyfunctional compound selected from the group containing polyisocyanates, hydroxy compounds, polybasic acids, anhydrides and acid chlorides of polybasic acids, polyamines in a low boiling solvent, removing the solvent, for example by drying with heated air, leading the fibers to tight contact by molding pressure in a mold or when winding on a mandrel, is heated under a molding pressure of 4-10 kgf / cm to a temperature 40-50 ° C higher than the temperature Glass fiber glass is maintained at this temperature for 20-30 seconds until chemical bonds form between the reaction centers of the macromolecules of the surface layers of the fibers. In this case, the organic fibers are connected directly between each other (without using a binder), as a result of which the mechanical properties and processability of plastics are significantly improved. When using organic fibers, for example, from lolylethylene terephthalate, benzoyl peroxide or hexamethylenediisocyanate from a 5% solution in acetone is applied to the surface of the fibers. Then the passing fibers of Table I are passed through a heat chamber of the through-pass type, where the solvent is removed at a temperature of 50-60 ° C. The molding temperature of the organofilament is maintained within 140-150 ° C, the molding pressure is 4-10 kgf / cm. The molding time is 20-30 s. When using polyimide fibers, hexamethylenediamine or hexamethylene diisocyanate is preliminarily applied to their surface from a 10-15% solution in acetone. The molding temperature is maintained in the range of 210-250 ° C, the molding pressure is kgf / cm, the molding time is 20-30 s. In tab. Figure 1 shows the comparative data on the physicomechanical properties of ring samples from poly (ethylene terephthalate) and polyimide fibers obtained by winding according to the proposed and known methods on an epoxy binder (weight content of the binder in the samples is 30:%). The inner diameter of the rings is 75 mm, the wall thickness is 2 mm.

При изготовлении органоволокнитов из алифатических полиамидных волокон на их поверхность нанос т адипиновую кислоту или дифенилолпропан в виде 5-10%-ного раствора в ацетоне или хлорокись фосфора в виде 5-&%-ного раствора в четыреххлористом углероде . Затем волокна пропускают через термокамеру проходного типа, где при температуре 50-60 С удал ют растворитель. Температуру формовани  органоволокнитов поддерживают в пределах 120-130°С, давление формовани  составл ет 4-10 кгс/см, врем  формовани  20-30 с. При изготовлении органоволокпитов из ароматических полиамидных волокон на поверхность волокон нанос т пиромеллитовую кислоту или диангидрид пиромеллитовой кислоты из 10-15%-ного раствора в ацетоне. Затем волокна пропускают через термокамеру проходного типа, где при 50- 60° С удал ют растворитель. Температуру формовани  органоволокнитов поддерживают вIn the manufacture of organofiber from aliphatic polyamide fibers, adipic acid or diphenylolpropane is applied to their surface in the form of a 5-10% solution in acetone or phosphorus oxychloride in the form of a 5% solution in carbon tetrachloride. Then the fibers are passed through a pass-type heat chamber, where the solvent is removed at a temperature of 50-60 ° C. The forming temperature of organofiber is maintained within the range of 120-130 ° C, the molding pressure is 4-10 kgf / cm, the molding time is 20-30 s. In the manufacture of organocolips from aromatic polyamide fibers, pyromellitic acid or pyromellitic acid dianhydride from a 10-15% solution in acetone is applied to the surface of the fibers. Then the fibers are passed through a pass-type heat chamber, where the solvent is removed at 50-60 ° C. The forming temperature of the organofiber is maintained in

пределах 230-280° С, давление формовани  составл ет 4-10 кгс/см, врем  формовани  20-30 с.within 230-280 ° C, the molding pressure is 4-10 kgf / cm, the molding time is 20-30 s.

В табл. 2 приведены сравнительные данные по физико-механическим свойствам кольцевых образцов из алифатических полиамидных волокон и ароматических полиамидных волокон, изготовленных намоткой по предлагаемому и известному способам на эпоксидном св зующем .In tab. Table 2 shows the comparative data on the physicomechanical properties of ring specimens of aliphatic polyamide fibers and aromatic polyamide fibers made by winding according to the proposed and known methods on an epoxy binder.

При изготовлении органоволокнитов из фенолоформальдегидных волокон на их поверхность нанос т резорцин из 10-15%-ного раствора в ацетоне или гексаметилентетрамин из 10-15%-ного раствора в этаноле.In the manufacture of organofiber from phenol-formaldehyde fibers, resorcin is applied to their surface from a 10-15% solution in acetone or hexamethylenetetramine from a 10-15% solution in ethanol.

Растворитель удал ют сущкой при 50-60° С, затем волокна привод т в плотный контакт давлением формовани  в пресс-форме, равным 40-50 кгс/см при 140-160° С в течение 2-3 мин.The solvent is removed with the substance at 50-60 ° C, then the fibers are brought into tight contact by molding pressure in a mold equal to 40-50 kgf / cm at 140-160 ° C for 2-3 minutes.

В табл. 3 приведены сравнительные данные по физико-механическим свойствам пластиков из фенолоформальдегидных волокон, изготовленных прессованием по известному и предлагаемому способам.In tab. 3 shows the comparative data on the physico-mechanical properties of plastics from phenol-formaldehyde fibers, manufactured by extrusion according to the known and proposed methods.

Таблица 2table 2

Как видно из приведенных примеров, изобретение позвол ет получить органоволокниты с более высокими физико-механическими свойствами .As can be seen from the above examples, the invention allows to obtain organofilaments with higher physicomechanical properties.

По данным за вител , себестоимость органоволокнитов снижаетс  на 20-30%.According to the official data, the cost of organic fiber decreases by 20-30%.

Таблица 3Table 3