Способ получения аппретированного углеволокна и полимерный композит на его основе

Результат выполнения научно-исследовательской работы. Результат выполнения технологической разработки. Относится к способу получения аппретированных углеродных волокон и полимерным композитам на их основе, и может быть использован в качестве конструкционных полимерных материалов для производства изделий специального назначения в аддитивных технологиях. Способ получения аппретированных углеродных волокон основан на аппретировании углеродного волокна путем нанесения аппретирующего состава из раствора с последующей сушкой, в сушильном шкафу под вакуумом при 59-60 °С. При этом аппретирующий состав, представляющий собой смесь 4-[(4-аминобензол)изопропил]анилина (АБИА) и 4-[(4-оксибензол)изопропил]фенола (ОБИФ) наносят из раствора с концентрацией 0,75 мас.% в органическом легколетучем растворителе ацетоне и проводят ступенчатый подъем температуры с одновременной отгонкой растворителя и воздействия ультразвука с рабочей частотой 46 кГц по режиму: 20 °С – 5 мин; 30 °С – 2,5 мин; 40 °С – 2,5 мин; 60 °С – 5 мин; 70 °С – 5 мин; 75 °С – 3 мин. Причем количественное соотношение компонентов соответствует, в мас. %: Углеродное волокно – 95,5; ОБИФ – 1,0-3,5; АБИА – 3,5-1,0. Также разработка относится к полимерному композиту, предназначенному для производства конструкционных изделий специального назначения в аддитивной технологии, на основе полиэфиримида и армирующего углеродного волокна, полученного способом получения аппретированных углеродных волокон. Причем количественное соотношение компонентов в полимерном композите соответствует, в мас. %: Полиэфиримид – 80, Аппретированное углеродное волокно – 20. Технический результат разработки заключается в разработке способа получения аппретированных углеродных волокон и получении полимерных композитов с улучшенными значениями термической стойкости на основе матричного полимера полиэфиримида, армированного аппретированным углеродным волокном в качестве наполнителя. Одним из путей повышения эксплуатационных характеристик углеволоконных полимерных композитов является аппретирование поверхности углеродного волокна, позволяющего модифицировать структуру межфазного слоя и увеличить межмолекулярные адгезионные взаимодействия на границе раздела фаз полимер-наполнитель. Задача заключается в разработке способа получения аппретированных углеродных волокон и получении полимерных композитов с улучшенными значениями термической стойкости на основе матричного полимера полиэфиримида (ПЭИ), армированного аппретированным углеродным волокном (углеволокном, УВ) в качестве наполнителя. Поставленная задача достигается тем, что полиэфиримидные композиты, наполненные углеродным наполнителем, получаются предварительной обработкой углеродного волокна аппретирующим составом – смесью (4-[(4-аминобензол)изопропил]анилина) (АБИА) и (4-[(4-оксибензол)изопропил]фенола) (ОБИФ). При этом берут следующие соотношения (мас. %) компонентов в наполнителе: Углеволокно – 95,5; ОБИФ – 1,0÷3; АБИА – 3,5÷1,0. Количество аппретирующего состава к углеродному волокну соответствует 4,5%. Количество аппретированного углеродного волокна в композиционном материале соответствует 20 мас. %. Обработка таким аппретирующим составом повышает смачиваемость углеродного волокна матричным полиэфиримидом, позволяет многократно проводить при необходимости термообработку получаемого изделия без изменения свойств аппретирующего состава. Разработка защищена патентом № 2811291.