Основные фирмы, производящие препреги из полиимидов конденсационного типа перечислены в табл. 6.6. Наиболее часто при получении препрегов из полиимидных смол серии «Скайбонд» используется смола «Скайбонд-703». Смолы типа «Пиралин» и 6.6. Поставщики препрегов на основе полиимидов конденсационного типа Фириа-поставщик Смола Фирма-поставщик Смола О ю £ й; Пиралин Скайбонд О ю £ й; Пиралнн СкайбонД Дюпон Т Т Гексел ТЛ ТЛ Ферро, отделение КМ ТЛ — Т Ю. С. полимерин ТЛ — ТЛ Файберайт ТЛ — Т

Примечание. Т—тканевый препрег; ТЛ — ткань и лента из одно­направленного волокна.

6.7. Механические свойства стеклопластиков иа основе смолы «Скайбонд-700»

Метод получения

Показатель

При высоких температуре и давлении

С помощью эла­стичного мешка под вакуумом

6.8. Типичные условия получения слоистых пластиков

Стадия процесса и способ проведения

На основе полннмнднон смолы «Скайбонд-700», армированной стеклотканью марки Е

Условия проведения процесса

Получение препрега

Получение слоистых пластиков прессова­нием под высоким давлением

Получение слоистых пластиков методом эластичного мешка под вакуумом Последующее отвер­ждение 1

Ступенчатое повышение температуры от 121 до 177 °С для достижения содержания летучих компонентов 8,0 ... 8,5 % в случае прессования слоистых пластиков и 12 ... 16 % при их получении методом эластичного мешка под вакуумом

Листы помещают в пресс, предварительно подогретый до 316°С, и выдерживают 1,5 ... 2,5 мин под давлением 69 ... 172 МПа. Увеличивают давление до 1700 МПа и выдерживают 30 мин. Прекращают нагрев и снимают давление, когда пресс охладится до 60 °С Используют глубокий вакуум и нагрев до 177 °С при скорости нагрева 3 °С/мин. После выдержки в течение 5 мин давление увеличивают до 0,7 МПа и выдерживают еще 25 мин. Охлаждают до 66 °С под глубоким вакуумом 2 ч при 200 °С; 2 ч при 225 °С; 2 ч при 250 °С; 2 ч при 300 °С; 2 ч при 325 °С; 2 ч при 350°С и 4 ч при 371 °С

Без нагрева не отверждается.

(Л 1100, мягкая отделка) при различных температурах в интервале 288 ... 427 °С [6]. Эти данные показывают, что предел прочности при изгибе, равный 138 МПа, является нижним пределом в слу-

Рис. 6.5. Термоокислительная стабильность (в терминах сохранения предела прочности при изгибе ои) слоистого пластика, полученного на основе смолы «Скай - бонд-700» и стеклоткани 181Е в зависимости от времени t и температуры ста­рения:

I — 427; 2 — 371; 3 — 316; 4 — 288 °С

Рис. 6.6. Термоокислительная стабильность (в терминах сохранения предела прочности при изгибе ои) слоистого пластика, полученного на основе смолы «Скайбонд-700» и стеклоткани с мягкой (кривая 1) и жесткой (кривая 2) отдел­ками
чае, когда сроки службы стеклопластика составляют 10 ч при 427 °С, 100 ч при 371 °С, 1000 ч при 316 °С или 10 ООО ч при 288 °С. Значение 138 МПа составляет 40 % предела прочности стекло­пластика при изгибе при повышенной температуре. Это указывает на то, что пустоты в объеме материала, по-видимому, составляют 5... 10 %. На рис. 6.6 приведена окислительная стабильность указанного стеклопластика, полученного на основе стеклоткани с мягкой и с жесткой отделкой [6]. Стеклоткань с мягкой отдел­кой лучше смачивается исходным полиимидным раствором, в ре­зультате чего получается материал с более высокой механической и термоокислительной стабильностью.

Физико-механические показатели промышленного слоистого пластика на основе конденсационного полиимида «F-174» фирмы «Гексел» и стеклоткани марки 7781Е представлены в табл. 6.9 [6], а параметры процесса его получения — в табл. 6.10.

В табл. 6.7 и 6.9 приведены свойства композиционных мате­риалов, полученных на основе одного и того же полиимидного раствора. Данные табл. 6.9 подтверждают превосходную термо­окислительную устойчивость полиимидов конденсационного типа. Несмотря на большое содержание пор (12 ... 22 %) слоистые пластики на основе этих полиимидов при выдержке на воздухе в течение 1000 ч при температуре 288 °С сохраняют 70 % предела прочности при изгибе от той прочности, которая реализуется при получасовой выдержке при температуре 260 °С.

Электрические свойства 12-слойного пластика на основе смолы «Скайбонд-700» и стеклоткани 181£ (А 1100, мягкая отделка) при­ведены в табл. 6.11 [5]. Применение препрегов на основе армиро­ванных стеклотканью полиимидных смол «Скайбонд» и «Пиралин» для изготовления обтекателей радиолокационных антенн описано в п. 6.4.

Хотя большинство pa6of по полиимидам серии JVR-150B, выходящих в настоящее время, посвящено их использованию в качестве связующих для изготовления углепластиков, некото­рые из ранних исследований касались изучения стеклопластиков на основе этих полимеров. В табл. 6.12 сведены результаты иссле­дований термостабильности на воздухе при температуре 288 °С слоистых пластиков на основе стеклоткани S-2, полученных ме­тодом автоклавного формования. Технологические параметры получения этих пластиков приведены в табл. 6.13 [3]. При полу­чении связующих марки NR-150В используются те же самые ком­позиции, что и в случае А/І?-150Б2 (см. табл. 6.3), однако раство­рителем в этом случае может быть как метилпирролидон, так и диметилформамид. Данные, приведенные в табл. 6.12, иллюстри­руют прекрасную термоокислительную стабильность системы NR-bOB2. Низкое содержание пор в слоистых пластиках на ос­нове этого связующего (объемная доля менее 1 %) приводит к тому, что потери массы материала при его выдержке в течение 1500 ч при температуре 288 °С составляют лишь 1,5 %. Следует отме-

6.9. Механические свойства слоистых стеклопластиков марки F-174/7781 Показатель Отверждение Показатель Отверждение В ва­ В авто­ В ва­ В авто­ Кууме Клаве Кууме Клаве Предел прочности, Предел прочности, МПа/модуль упруго­ МПа/модуль упруго­ Сти при изгибе, МПа: 24 С, образец су­ Сти при растяжении, 520/23 540/24 ГПа: Хой 24 °С, образец су­ 370/25 400/28 24 °С, образец 430/23 460/24 Хой Влажный 24 °С, образец 370/23 380/26 260 °С, 0,5 ч 380/19 390/20 Влажный 316°С, 0,5 ч 280/19 300/19 260 °С, 0,5 ч 330/22 360/24 260 °С, 100 ч 470/18 500/20 316 °С, 0,5 ч 320/21 330/23 316 °С, 100 ч 300/17 330/17 288 °С, 1000 ч 170/— 170/— 371 °С, 100 ч 110/14 120/15 Предел прочности 25 26 288 °С, 1000 ч 260/18 280/19 При межслоевом сдви­ Предел прочности, Ге, МПа Содержание смолы, % МПа/медуль упруго­ 22—30 22—30 Сти при сжатии, ГПа: 24 С, образец су­ Твердость по Барко- 70 75 390/28 400/28 Лу Хой Плотность, кг/м3 1180 1850 24 °С, образец 360/25 320/26 Объемная доля пор, 12—22 12—22 Влажный % 260 °С, 0,5 ч 340/23 370/24 316°С, 0,5 ч 330/18 350/19 288 °С, 1000 ч 190/— 210/—

6.10. Параметры процесса получения слоистых пластиков на основе полиимидной смолы F-174 и стеклоткани

Отверждение в сушильной камере и автоклаве

Для удаления избытка смолы, вытекающей по краям листов и летучих про­дуктов делают отводные складки в стеклоткани

Цикл отверждения

Давление разрежения (вакуум) — 95,2 Па. Повышают температуру до 116 °С со скоростью 1 ...2°С/мин; поднимают температуру до 132 °С со скоростью 0,5—1 °С/мин и выдерживают при этой температуре 30 мин. В случае автоклава применяют давление до 0,3 МПа, поднимают температуру до 177 °С со скоростью 0,5 ... 1 °С/мин; выдерживают 1 ч при 177 °С

Цикл после отверждения

0,5 ч при 93 °С; 0,5 ч при 121 °С; 0,5 ч при 149 °С; 0,5 ч при 177 °С; 2 ч прн 204 °С; 3 ч при 260 °С; 4 ч при 288 °С; 4 ч при 316 °С

6.11. Электрические свойства слоистых пластиков

На основе полнимнднон смолы «Скайбонд-700» и стеклоткани

А. Формование слоистых пластиков при высоких температуре и давлении

	Значение
Показатель	Основной материал	D24/23	£>48/50	C96/35/9Q

Электрическая прочность:

TOC o "1-3" h z кратковременное приложение 55 — 32 —

Напряжения к слоям, кВ

Ступенчатое приложение на - 38 — 16 —

Пряжения к слоям, кВ

Кратковременное приложение 8 — — —

Напряжения, МВ/м

Ступенчатое приложение на - 6 — — —

Пряжения, МВ/м

Диэлектрическая проницаемость 4,10 4,30 4,81 —>

При 1 МГц

Коэффициент затухания при 0,00445 0,00639 0,01650 —

1 МГц

Изоляционная прочность, МОм 1,9-10? — — 1,4-102

Удельное объемное сопротивле - 2,47-1013 — — 1,16-109

Ние, Ом-м

Удельное поверхностное сопро - 3,35-10й — — 2,90-1010

Тивление, Ом

Б. Данные, полученные при работе на Х-полосе частот (8,5■ 10я Гц) Темпе­ратура, °С Диэлектри­ческая про­ницаемость 6 Коэффициент затухания Темпе­ратура, °С Диэлектри­ческая про­ницаемость 6 Коэффициент затухания 24 3,74 0,016 90 3,74 0,015 100 3,74 0,014 150 3,74 0,018 200 3,74 0,013 250 3,74 0,010 300 3,70 0,015

6.12. Влияние пористости в слоистом пластике

На основе полннмндной смолы NR-150B2 и стеклоткани S-2

На показатели материала в процессе термостарения при температуре 288 °С

	Менее 1	% пор 1	7—10 % пор 2
Показатель	Контроль­	Выдержка	Контроль­	Выдержка
	Ный образец	3000 ч	Ный образец	1500 ч

TOC o "1-3" h z Массовая доля смолы, % 33

Объемная доля волокна, 56

%

Температура - стеклова - 310 ния, °С

— 33 —

— 50 —

332 314 321

	Менее I % пор 1	7-Ю	'а пор 2
Показатель	Контроль­	Выдержка	Контроль­	Выдержка
	Ный образец	3000 ч	Ный образец	1500 ч
Предел прочности при из­
Гибе, МПа:
23 °С	627	420	501	418
288 °С	357	382	317	359
Предел прочности при
Сдвиге короткой балки,
МПа:
23 °С	79	61	1721	І
288 °С	40	35	30	32
Потеря массы, %	—	1,5	—	1,5

1 Формование под давлением 1,4 МПа. 2 Формование методом «эластичного мешка».

6.13. Типичные условия получения слоистых пластиков

Стадия процесса

На основе полиимидной смолы NR-15052, армированной стеклотканью S-2

Условия проведения процесса

Начальная стадия Используют вакуум 7 ... 14 кПа и нагрев со скоростью 5...8°С/мин до температуры 200 °С. Выдерживают при этой температуре 1 ч, увеличивают вакуум до 83 ... 103 кПа и выдерживают 45 мин Окончание отвер - Используют глубокий вакуум 1,4 кПа при 400 °С, выдер- ждения живают 1 ч

Тить, что слоистые пластики с низким содержанием пор получают при использовании цикла отверждения, который включает при­менение давления 1,4 МПа и температуры 400 °С, что значительно выше их температуры стеклования. Сравнение механических свойств этих слоистых пластиков (как с низким, так и с высоким содержанием пор) с данными табл. 6.9 для случая отверждения в автоклаве ясно показывает преимущество полиимидных смол серии NjR-150B2. Предел прочности при изгибе стеклопластиков NR-150B2/S-2 возрастает после выдержки на воздухе при тем­пературе 288 °С. Отмечается прекрасное сохранение свойств этих материалов после их выдержки при температурах 316 и 371 °С (табл. 6.14) [3]. 138

6.14. Термостарение на воздухе слоистых пластиков на основе полиимидноб смолы NR-150B2 и стеклоткани S-2 316 °С 37 °С Показатель Контроль­ Выдержка Контроль­ Выдержка Ный образец 1300 ч Ный образец 100 ч Пористость, % 7 2 Массовая доля смолы, % 32 32 Объемная доля стекло­ 50 54 Ткани, % Температура стеклова- 350 350 352 396 Ния, L. Предел прочности при из­ Гибе, МПа: 23 °С 600 — 590 — 316 °С 300 320 320 250 Модуль упругости при из­ Гибе, ГПа: 23 °С 28,0 30,0 23,0 316 °С 22,0 30,0 21,0 26,0 Предел прочности при Сдвиге короткой балки, МПа: 23 °С 62 — 68 34 316 °С 26 23 28 26 Потеря массы, % 1,1 1,6