RU2767551C1 - Polyphenylene sulphide composite materials with finished glass fibres and method for production thereof - Google Patents
Polyphenylene sulphide composite materials with finished glass fibres and method for production thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2767551C1 RU2767551C1 RU2021108875A RU2021108875A RU2767551C1 RU 2767551 C1 RU2767551 C1 RU 2767551C1 RU 2021108875 A RU2021108875 A RU 2021108875A RU 2021108875 A RU2021108875 A RU 2021108875A RU 2767551 C1 RU2767551 C1 RU 2767551C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composite materials
- sizing
- finished
- phenyl
- polyphenylene sulphide
- Prior art date
Links
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 8
- -1 Polyphenylene Polymers 0.000 title abstract description 7
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 title abstract 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 4
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims abstract description 4
- 238000004513 sizing Methods 0.000 claims description 15
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 claims description 11
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 claims description 11
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 125000000472 sulfonyl group Chemical group *S(*)(=O)=O 0.000 claims description 3
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 abstract description 13
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical group O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 3
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 3
- GNWBLLYJQXKPIP-ZOGIJGBBSA-N (1s,3as,3bs,5ar,9ar,9bs,11as)-n,n-diethyl-6,9a,11a-trimethyl-7-oxo-2,3,3a,3b,4,5,5a,8,9,9b,10,11-dodecahydro-1h-indeno[5,4-f]quinoline-1-carboxamide Chemical compound CN([C@@H]1CC2)C(=O)CC[C@]1(C)[C@@H]1[C@@H]2[C@@H]2CC[C@H](C(=O)N(CC)CC)[C@@]2(C)CC1 GNWBLLYJQXKPIP-ZOGIJGBBSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 2
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000009878 intermolecular interaction Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 1
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 1
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/06—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials
- C08J5/08—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials glass fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/02—Fibres or whiskers
- C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
- C08K7/14—Glass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L65/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L65/02—Polyphenylenes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L81/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of polysulfones; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L81/04—Polysulfides
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M13/244—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing sulfur or phosphorus
- D06M13/248—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing sulfur or phosphorus with compounds containing sulfur
- D06M13/252—Mercaptans, thiophenols, sulfides or polysulfides, e.g. mercapto acetic acid; Sulfonium compounds
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M13/244—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing sulfur or phosphorus
- D06M13/248—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing sulfur or phosphorus with compounds containing sulfur
- D06M13/268—Sulfones
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к полифениленсульфидным композиционным материалам с аппретированными стекловолокнами и способу их получения, предназначенным в качестве конструкционных полимерных материалов.The invention relates to polyphenylene sulfide composite materials with finished glass fibers and a method for their production, intended as structural polymeric materials.
Использование аппретов при создании полимерных композиционных материалов (ПКМ) позволяет модифицировать структуру межфазного слоя и увеличить межмолекулярные взаимодействия на границе раздела фаз матрица/наполнитель. Разработка аппретирующих составов для получения полимерных композиционных материалов на основе суперконструкционных термопластов за счет повышения адгезии между полимером, например, полифениленсульфидом, и наполнителем, в частности, стеклянным волокном, в ряде случаев, будет способствовать увеличению эксплуатационных свойств композита, что приведет к увеличению срока службы изделий.The use of coupling agents in the creation of polymer composite materials (PCMs) makes it possible to modify the structure of the interfacial layer and increase intermolecular interactions at the matrix/filler interface. The development of sizing compositions for the production of polymer composite materials based on superstructural thermoplastics by increasing the adhesion between the polymer, for example, polyphenylene sulfide, and the filler, in particular, glass fiber, in some cases, will increase the performance properties of the composite, which will lead to an increase in the service life of products .
Из уровня техники известны различные виды аппретирующих добавок, используемых при создании полимерных композиционных материалов. Так, авторское свидетельство СССР на изобретение №345249 (опубл. 14.07.1972, бюл. №22) описывает способ аппретирования стекловолокна (СВ) фосфоркремнийорганическими эфирами. Основным недостатком предлагаемого решения является использование высокотоксичного ксилола для нанесения на стеклянный холст смеси мономеров. Для удаления ксилола, приходится повышать температуру до 120°С. Наличие в структуре аппрета алифатических группировок, будет ухудшать термостойкость и теплостойкость композита.From the prior art, various types of sizing additives used in the creation of polymer composite materials are known. So, the USSR author's certificate for the invention No. 345249 (publ. 07/14/1972, bull. No. 22) describes a method for finishing glass fiber (GF) with organosilicon phosphorus ethers. The main disadvantage of the proposed solution is the use of highly toxic xylene for applying a mixture of monomers to a glass canvas. To remove xylene, it is necessary to raise the temperature to 120°C. The presence of aliphatic groups in the sizing structure will worsen the heat resistance and heat resistance of the composite.
Известен состав для обработки стеклоткани - авторское свидетельство СССР №1669883, МПК С03С 25.02.1991. Состав содержит эпоксипропоксипропилтриэтоксисилан, γ-аминопропилтриэтоксисилан, глицерин или этиленгликоль, уксусную кислоту и дистиллированную воду. Этот состав придает жесткость после аппретирования, что приводит к образованию на поверхности стеклоткани ворса из разрушенных филаментов. В процессе переработки стеклоткани методом пропитки эпоксидными, фенольными, меламиновыми связующими, на месте разрушенных филаментов на ткани образуются рельефные, неоднородные участки, которые трудно переработать методом прессования. Кроме этого, данный аппрет имеет недостаточно высокие скорости смачивания стеклоткани.Known composition for processing fiberglass - author's certificate of the USSR No. 1669883, IPC C03C 25.02.1991. The composition contains epoxypropoxypropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, glycerin or ethylene glycol, acetic acid and distilled water. This composition gives rigidity after sizing, which leads to the formation of a pile of destroyed filaments on the surface of the fiberglass. In the process of fiberglass processing by impregnation with epoxy, phenolic, melamine binders, relief, inhomogeneous areas are formed on the fabric in place of the destroyed filaments, which are difficult to process by pressing. In addition, this sizing has insufficiently high wetting rates of fiberglass.
Известен состав для аппретирования стекловолокнистых материалов - патент Белоруссии №11045, 08.30.2008, МПК С03С 25/00. Состав содержит полифункциональный силан марки Z-6224 - 0,5-2,0 мас.%, уксусная или муравьиная кислота 0,5-2,0 мас.%, смачиватель сандоклин PCJ 0,1-0,7 мас.%, остальное - дистиллированная вода. Для высокотемпературных 3-D технологий состав непригоден, так как содержит кислоты, которые приведут к накоплению ионов, результатом чего будет коррозия металлических поверхностей и ухудшение диэлектрических свойств композиционных материалов.Known composition for finishing glass fiber materials - patent of Belarus No. 11045, 08.30.2008, IPC C03C 25/00. The composition contains polyfunctional silane brand Z-6224 - 0.5-2.0 wt.%, acetic or formic acid 0.5-2.0 wt.%, wetting agent sandocline PCJ 0.1-0.7 wt.%, the rest - distilled water. The composition is unsuitable for high-temperature 3-D technologies, as it contains acids that will lead to the accumulation of ions, resulting in corrosion of metal surfaces and deterioration of the dielectric properties of composite materials.
Известен способ получения композиционного материала на основе волокнистого материала, аппретированного термопластичным аппретом (патент на изобретение РФ №2536969). Изобретение относится к полимерным композиционным материалам, которые применяются в авиа-, вертолето- и автомобилестроении. Задача настоящего изобретения заключается в получении композиционного материала на основе полисульфона, армированного углеродными или стеклянными 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.A known method for producing a composite material based on a fibrous material finished with a thermoplastic dressing (patent for the invention of the Russian Federation No. 2536969). The invention relates to polymer composite materials used in aircraft, helicopter and automotive industries. The objective of the present invention is to obtain a composite material based on polysulfone, reinforced with carbon or glass fiber fillers with improved compressive strength, and to develop a method for its production. EFFECT: invention makes it possible to increase the compressive strength of polysulfone carbon fiber by 40-50% due to the introduction of a thermoplastic coupling agent - polyhydroxy ether, which increases the wettability of the filler and increases the interaction between the filler and the polysulfone matrix.
Наиболее близким аналогом выступают полимерные композиции по патенту РФ №2201423, полученные на основе полимерного связующего (аппрета) 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.The closest analogues are polymer compositions according to RF patent No. 2201423, obtained on the basis of a polymer binder (sizing) and fiberglass or carbon filler. A binder, an oligomer, is preliminarily obtained by reacting aromatic tetracarboxylic acid tetranitrile and aromatic bis-o-cyanamine at a temperature of 170-180°C. The binder is obtained in powder form. The main disadvantage of the above solution is the complexity of the binder synthesis process. An incomplete degree of conversion of monomers during synthesis can lead to the release of side low-molecular reaction products when the binder is combined with the filler at an elevated temperature, and, consequently, to the formation of voids in the composite material, which will lead to a deterioration in the strength characteristics of the material. In addition, powdered finishes may not cover the surface of the filler evenly enough.
Задача настоящего изобретения заключается в получении композиционных материалов с улучшенными физико-механическими и реологическими свойствами на основе матричного полимера полифениленсульфида (ПФСД), армированного аппретированным стеклянным волокнистым (СВ) наполнителем.The objective of the present invention is to obtain composite materials with improved physical, mechanical and rheological properties based on the matrix polymer polyphenylene sulfide (PPS D ) reinforced with sized glass fiber (GF) filler.
Поставленная задача достигается тем, что композиционные материалы, армированные стеклянными наполнителями, получают предварительной обработкой стеклянного волокна органическим аппретирующим соединением - 4,4'-бис-([(4-фенил)сульфонил]фенил)сульфидом (ФСС) приведенной ниже формулы:The task is achieved by the fact that composite materials reinforced with glass fillers are obtained by preliminary treatment of glass fiber with an organic sizing compound - 4,4'-bis-([(4-phenyl)sulfonyl]phenyl)sulfide (FSS) of the following formula:
причем количество аппретирующего вещества к стеклянному волокну соответствует 1-4 мас.%, тогда как количество аппретированного стеклянного волокна в композиционном материале соответствует 20 мас.%. Обработка таким аппретом повышает смачиваемость наполнителя полифениленсульфидом, позволяет многократно проводить при необходимости термообработку получаемого изделия без изменения свойств аппрета.moreover, the amount of sizing agent to the glass fiber corresponds to 1-4 wt.%, while the amount of sizing glass fiber in the composite material corresponds to 20 wt.%. Processing with such a coupling agent increases the wettability of the filler with polyphenylene sulfide, and makes it possible to repeatedly heat treat the resulting product, if necessary, without changing the properties of the coupling agent.
Композиционные материалы по настоящему изобретению получают путем предварительного смешения полимерной матрицы и аппретированного стекловолокна с использованием высокоскоростного гомогенизатора Multi function disintegrator VLM-40B. Затем полимерная смесь подвергается экструзии на двухшнековом микроэкструдере PJSZ фирмы Haitai Machinery (Китай) с L/D=30, при максимальной температуре 320°С. Образцы для испытаний были получены методом литья под давлением на термопластавтомате SZS-20 компании Haitai Machinery (Китай) при температуре материального цилиндра 330-350°С и температуре формы 80°С.Composite materials of the present invention are obtained by pre-mixing the polymer matrix and sized glass fiber using a high-speed homogenizer Multi function disintegrator VLM-40B. Then the polymer mixture is subjected to extrusion on a PJSZ twin-screw microextruder from Haitai Machinery (China) with L/D=30, at a maximum temperature of 320°C. Test samples were obtained by injection molding on an SZS-20 injection molding machine from Haitai Machinery (China) at a material cylinder temperature of 330–350°C and a mold temperature of 80°C.
Использованы стеклянное волокно марки RK-306 (IFI Technical Production) и полифениленсульфид марки PPS Z-200 фирмы DIC Corporation.RK-306 glass fiber (IFI Technical Production) and PPS Z-200 grade polyphenylene sulfide from DIC Corporation were used.
Механические испытания на одноосное растяжение выполнены на образцах в форме двухсторонней лопатки с размерами согласно ГОСТ 11262-80. Испытания проводили на универсальной испытательной машине Gotech Testing Machine CT-TCS 2000, производство Тайвань, при температуре 23°С. Ударные испытания выполнены по методу Изода согласно ГОСТ 19109-84 на приборе Gotech Testing Machine, модель GT-7045-MD, производство Тайвань, с энергией маятника 11 Дж.Mechanical tests for uniaxial tension were performed on samples in the form of a double-sided blade with dimensions according to GOST 11262-80. The tests were carried out on a universal testing machine Gotech Testing Machine CT-TCS 2000, made in Taiwan, at a temperature of 23°C. Impact tests were carried out according to the Izod method according to GOST 19109-84 on the Gotech Testing Machine, model GT-7045-MD, made in Taiwan, with a pendulum energy of 11 J.
Показатель текучести расплава (ПТР) определялся на приборе ИИРТ-5 (Россия) при температуре 320°С и нагрузке 5 кгс.The melt flow index (MFR) was determined on an IIRT-5 device (Russia) at a temperature of 320°C and a load of 5 kgf.
Ниже представленные примеры, иллюстрирующие получение аппретированных стеклянных волокон с использованием ФСС.Below are examples illustrating the production of sized glass fibers using FSS.
Пример 1. Приготовление аппретированного СВ с 1 мас.% ФССExample 1. Preparation of finished SV with 1 wt.% FSS
В трехгорловую круглодонную колбу, снабженную прямым холодильником, нагревателем и мешалкой помещают 25 г дискретного СВ с длиной волокон 0,2 мм и приливают раствор, полученный растворением 0,25 г ФСС в 60 мл N,N-диметилацетамида (ДМАА) (0,44%-й раствор). Включают мешалку и перемешивают в течение 15 мин при температуре 27°С. Далее проводят нагревание содержимого колбы по режиму: 37°С - 35 мин; 57°С -45 мин; 77°С - 45 мин; 90°С - 45 мин.In a three-necked round-bottom flask equipped with a direct condenser, heater and stirrer, 25 g of discrete CB with a fiber length of 0.2 mm is placed and a solution obtained by dissolving 0.25 g of FSS in 60 ml of N,N-dimethylacetamide (DMAA) (0.44 % solution). Turn on the stirrer and stir for 15 minutes at 27°C. Next, the contents of the flask are heated according to the regime: 37°C - 35 min; 57°C -45 min; 77°C - 45 min; 90°C - 45 min.
Затем, содержимое колбы охлаждают до 20°С и осаждают в 100 мл дистиллированной воды. Аппретированное стекловолокно отфильтровывают и сушат в сушильном шкафу под вакуумом при 100-110°С в течение 3-х часов, жидкую часть отправляют на регенерацию ДМАА. Выход аппретированного стекловолокна - 98,7%.Then, the contents of the flask are cooled to 20°C and precipitated in 100 ml of distilled water. The finished glass fiber is filtered off and dried in a vacuum oven at 100-110°C for 3 hours, the liquid part is sent for DMAA regeneration. Finished fiberglass yield - 98.7%.
Пример 2. Приготовление аппретированного СВ с 1,5 мас.% ФССExample 2. Preparation of finished SV with 1.5 wt.% FSS
По примеру 1, только количество ФСС составляет 0,38 г (0,67%-й раствор). Выход аппретированного стекловолокна - 98,3%.According to example 1, only the amount of FSS is 0.38 g (0.67% solution). Finished fiberglass yield - 98.3%.
Пример 3. Приготовление аппретированного СВ с 2 мас.% ФССExample 3. Preparation of finished SV with 2 wt.% FSS
По примеру 1, только количество ФСС составляет 0,51 г (0,9%-й раствор). Выход аппретированного стекловолокна - 98,5%.According to example 1, only the amount of FSS is 0.51 g (0.9% solution). Finished fiberglass yield - 98.5%.
Пример 4. Приготовление аппретированного СВ с 2,5 мас.% ФССExample 4. Preparation of finished SV with 2.5 wt.% FSS
По примеру 1, только количество ФСС составляет 0,64 г (1,13%-й раствор). Выход аппретированного стекловолокна - 99,2%.According to example 1, only the amount of FSS is 0.64 g (1.13% solution). Finished fiberglass yield - 99.2%.
Пример 5. Приготовление аппретированного СВ с 3 мас.% ФССExample 5. Preparation of finished SV with 3 wt.% FSS
По примеру 1, только количество ФСС составляет 0,77 г (1,36%-й раствор). Выход аппретированного стекловолокна - 99%.According to example 1, only the amount of FSS is 0.77 g (1.36% solution). Finished fiberglass yield - 99%.
Пример 6. Приготовление аппретированного СВ с 3,5 мас.% ФССExample 6. Preparation of finished SV with 3.5 wt.% FSS
По примеру 1, только количество ФСС составляет 0,9 г (1,58%-й раствор). Выход аппретированного стекловолокна - 99,3%.According to example 1, only the amount of FSS is 0.9 g (1.58% solution). Finished fiberglass yield - 99.3%.
Пример 7. Приготовление аппретированного СВ с 4 мас.% ФССExample 7. Preparation of finished SV with 4 wt.% FSS
По примеру 1, только количество ФСС составляет 1 г (1,75%-й раствор). Выход аппретированного стекловолокна - 98,4%.According to example 1, only the amount of FSS is 1 g (1.75% solution). Finished fiberglass yield - 98.4%.
Из аппретированных СВ и ПФСД получены ПКМ, содержащие 20 мас.% обработанных ФСС стекловолокон.From finished SV and PPS D , PCMs containing 20 wt.% of glass fibers treated with FSS were obtained.
В таблице 1 представлены составы, физико-механические и реологические свойства композитов, содержащих различные массы аппретирующей добавки по примерам 1-7.Table 1 presents the compositions, physico-mechanical and rheological properties of composites containing various masses of sizing additives according to examples 1-7.
Как видно из приведенных данных, полимерные композиции, содержащие аппретированные стеклянные волокна (№№ 1-7), по физико-механическим и реологическим характеристикам сравнимы, или проявляют более высокие свойства по сравнению с неаппретированным образцом.As can be seen from the data presented, the polymer compositions containing sized glass fibers (Nos. 1-7) are comparable in terms of physicomechanical and rheological characteristics, or exhibit better properties compared to an unfinished sample.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в улучшении физико-механических свойств создаваемого композиционных материалов за счет введения органического аппрета - 4,4'-бис-([(4-фенил)сульфонил]фенил)сульфида, который повышает смачиваемость наполнителя и увеличивает граничные взаимодействия между стекловолокном и полифениленсульфидной матрицей.The technical result of the invention is to improve the physical and mechanical properties of the created composite materials due to the introduction of an organic coupling agent - 4,4'-bis-([(4-phenyl)sulfonyl]phenyl) sulfide, which increases the wettability of the filler and increases the boundary interactions between glass fibers and polyphenylene sulfide matrix.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021108875A RU2767551C1 (en) | 2021-04-01 | 2021-04-01 | Polyphenylene sulphide composite materials with finished glass fibres and method for production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021108875A RU2767551C1 (en) | 2021-04-01 | 2021-04-01 | Polyphenylene sulphide composite materials with finished glass fibres and method for production thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2767551C1 true RU2767551C1 (en) | 2022-03-17 |
Family
ID=80737084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021108875A RU2767551C1 (en) | 2021-04-01 | 2021-04-01 | Polyphenylene sulphide composite materials with finished glass fibres and method for production thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2767551C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0304837A2 (en) * | 1987-08-28 | 1989-03-01 | Ppg Industries, Inc. | Chemically treated fibers and method of preparing and method of using to reinforce polymers |
| RU2635136C1 (en) * | 2016-08-30 | 2017-11-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Терморан" (ООО "Терморан") | Glass-filled composition based on polyphenylenesulphide |
| RU2708586C2 (en) * | 2018-02-15 | 2019-12-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Polymer composite and method for production thereof |
| RU2710559C1 (en) * | 2019-05-16 | 2019-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Method for producing dressed glass fibers and composite materials based thereon |
| RU2741907C2 (en) * | 2019-03-04 | 2021-01-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Терморан" (ООО "Терморан") | Glass-filled composition based on polyphenylene sulphide |
-
2021
- 2021-04-01 RU RU2021108875A patent/RU2767551C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0304837A2 (en) * | 1987-08-28 | 1989-03-01 | Ppg Industries, Inc. | Chemically treated fibers and method of preparing and method of using to reinforce polymers |
| RU2635136C1 (en) * | 2016-08-30 | 2017-11-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Терморан" (ООО "Терморан") | Glass-filled composition based on polyphenylenesulphide |
| RU2708586C2 (en) * | 2018-02-15 | 2019-12-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Polymer composite and method for production thereof |
| RU2741907C2 (en) * | 2019-03-04 | 2021-01-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Терморан" (ООО "Терморан") | Glass-filled composition based on polyphenylene sulphide |
| RU2710559C1 (en) * | 2019-05-16 | 2019-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Method for producing dressed glass fibers and composite materials based thereon |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2710559C1 (en) | Method for producing dressed glass fibers and composite materials based thereon | |
| Zhao et al. | Si-Al hybrid effect of waterborne polyurethane hybrid sizing agent for carbon fiber/PA6 composites | |
| RU2770094C1 (en) | Glass-filled polyphenylene sulphide-based compositions and method for production thereof | |
| RU2767551C1 (en) | Polyphenylene sulphide composite materials with finished glass fibres and method for production thereof | |
| RU2767546C1 (en) | Glass fibre reinforced polyphenylene sulphide composite materials and method for production thereof | |
| RU2770097C1 (en) | Polyphenylene sulphide compositions with finished glass fibres and method for production thereof | |
| RU2770361C1 (en) | Polyphenylene sulphide fiberglass composites and method for production thereof | |
| RU2769443C1 (en) | Glass fibre polymer compositions based on polyphenylene sulphide and method for production thereof | |
| RU2770092C1 (en) | Polymer compositions based on polyphenylene sulphide, glass fibre and method for production thereof | |
| RU2770087C1 (en) | Polyphenylene sulphide fiberglass composites and method for production thereof | |
| RU2770088C1 (en) | Polyphenylene sulphide composite materials with carbon fibres and method for production thereof | |
| RU2767562C1 (en) | Polyphenylene sulphide composite materials with finished carbon fibres and method for production thereof | |
| RU2767564C1 (en) | Polymer composites filled with finished carbon fibre from polyphenylene sulphide and method for production thereof | |
| RU2767549C1 (en) | Composite materials based on polyphenylene sulphide, carbon fibres and method for production thereof | |
| RU2775606C1 (en) | Polymer composite materials made of polyphenylene sulphide with carbon fibres and method for production thereof | |
| CN119263653A (en) | Al-MOF/polysiloxane composite impregnating agent for basalt fiber and preparation method thereof | |
| RU2773524C1 (en) | Carbon fibre-reinforced polyphenylene sulphide composite materials and method for production thereof | |
| RU2770098C1 (en) | Polymer composites of polyphenylene sulphide, finished carbon fibre and method for production thereof | |
| RU2793761C1 (en) | Method for obtaining finished glass fibers and a polyesterimide composite filled with them | |
| RU2793880C1 (en) | Method for obtaining treated glass fibres and polyesterimide composites based on them | |
| RU2796406C1 (en) | Method for obtaining finished glass fibres and polymer composite material | |
| RU2811289C1 (en) | Method for producing finished glass fibers and reinforced polymer composition based on them | |
| RU2793765C1 (en) | Method for obtaining treated glass fibres and a polymer composition reinforced by them = | |
| RU2811047C1 (en) | Method for obtaining finished glass fibres and polymer composition based on them | |
| RU2818819C1 (en) | Method for producing sized glass fibres and composite materials based on them |