книги из ГПНТБ / Производство стеклянных волокон и тканей

вовать требованиям ГОСТ 982—68, ГОСТ 10121—62 или ТУ 38-1- 239—69.

Препарат ОС-20 — смесь полиэтиленгликолевых эфиров выс­ ших жирных спиртов. В замасливателях рекомендуется применять препарат ОС-20 марки В, но разрешены и марки А и Б. По физи­ ко-химическим показателям препарат ОС-20 должен соответство­ вать требованиям ГОСТ 10730—64.

Закрепитель ДЦУ — продукт взаимодействия дициандиамида с формалином в присутствии уксусной кислоты. По физико-хими­ ческим показателям закрепитель ДЦУ должен соответствовать требованиям ТУ 6-14-187—67.

Приготовление замасливателя «парафиновая эмульсия»

Компоненты замасливателя: парафин, стеарин, вазелин и пре­ парат ОС-20 загружают в отдельные емкости с водяным обогревом, в которых их расплавляют на водяной бане при 75—85 °С.

Расплавленные компоненты замасливателя дозируются в сме­ ситель с водяным обогревом, туда же добавляют трансформаторное

родной массы. В полученную массу в два приема тонкой струей при непрерывном перемешивании вливают пятую часть необходимого объема воды, нагретой до 70 °С; половину этого количества воды вливают медленно тонкой струей при тщательном перемешивании, вторую половину можно добавлять большой струей. После тща­ тельного перемешивания получается однородная эмульсия белого цвета, в которую тонкой струей добавляют ДЦУ и остальное коли­ чество воды (при температуре 30—35 °С), необходимой для при­ готовления определенного объема замасливателя. Готовый замас­ ливатель фильтруют через бязевый фильтр в расходный бак. Во время хранения замасливатель непрерывно перемешивают (ско­ рость вращения мешалки 30—40 об/мин). Используют замаслива­ тель при температуре 35—40 °С.

ПРЯМЫЕ ЗАМАСЛИВАТЕЛИ

Для прочной связи на границе раздела стеклянное волокно —• связующее волокна обрабатываются кремнийорганическими соединениями — аппретами.

Аппрет характеризуется органическими функциональными груп­ пами, способными образовывать химические связи с полимерными связующими, и силановыми группами, которые гидролизуются до силанольных и взаимодействуют с гидроксильными группами на поверхности стеклянного волокна.

Волокна обрабатывают аппретами в процессе выработки волок­ на, добавляя их в состав замасливателя или пропитывая стеклян­ ное волокно водными растворами аппретов после удаления с по­ верхности стеклянной ткани «текстильного» замасливателя. Этот метод называется термохимической обработкой стеклянных тканей.

180

Способ модифицирования поверхности стеклянного волокна введением аппретов в замасливатель является более перспектив­ ным, чем термохимическая обработка, при которой необратимо сни­ жается прочность стекловолокнистых материалов. Для большинства стеклопластиков, работающих при статических нагрузках на раз­ рыв, это недопустимо. Кроме того, для термохимической обработ­ ки волокна необходимо специальное оборудование и дополнитель­ ные площади, а для нитей и жгутов такая обработка технологиче­ ски неприемлема.

При введении аппретов в состав замасливателей волокна обра­ батываются на существующем оборудовании, прочностные харак­ теристики их не снижаются и обеспечивается хорошая смачивае­ мость волокна связующим.

Замасливатели с добавкой аппретов получили условное назва­ ние «прямых».

В качестве аппретов первоначально применяли хлорсиланы. Обработанное волокно использовалось главным образом для полу­ чения стеклопластиков на основе полиэфирных связующих. Однако хлорсиланы обладали рядом недостатков, которые следовало устра­ нить. Поэтому были синтезированы новые аппреты — волан и ряд этоксисиланов, которые хорошо растворяются в воде, малотоксич­ ны и не вызывают коррозии аппаратуры и оборудования. Так, например, в Советском Союзе синтезированы винилтриэтоксиэтоксисплан ГВС-9, винилтриэтоксисилан ВТЭС, полидиметилполиметилвинилциклосилоксан А-41. Применяются также продукты, вы­

(ЫН)ж [СН2 СН2 5і(ОРѵ)з]3 _ж . Особенно эффективными и наиболее распространенными представителями таких аминосиланов являют­ ся отечественный препарат АГМ-9, у-аминопропилтриэтоксисилан, А-1100 (США), Rhodorsil 3100 W (Франция).

Указанные амины обеспечивают высокие прочностные свойства стеклопластиков, однако они способствуют ускоренному отвержде­ нию эпоксидных связующих, поэтому применение их затруднительно' при изготовлении стеклопластиков из предварительно пропитанных стекловолокнистых материалов (при сухом методе).

Кроме перечисленных аминосиланов при использовании эпок­ сидных связующих применяют и другие отечественные аминосиланы, например аминогексаметиленаминометилтриэтоксисилан АГМ-3 и диэтиламинометилтриэтоксисилан АДЭ-3, а также эпоксисиланы: эпоксипропоксипропилтриэтоксисилан ЭС-1 и у-г л ицидоксипропилтриметоксисилан А-186 и А-187 (США).

181

Обработка стеклянного волокна аппретами, или прямыми замасливателями, только в некоторой степени уменьшает адсорбцию воды. Вследствие наличия в пленке замасливателя или аппрета большого числа параллельных спиралеподобных капилляров плен­ ка все же остается проницаемой для отдельных молекул воды. При •обычных температурах (в зависимости от относительной влажно­ сти) адсорбционная вода может покрывать поверхность чистого

сительной влажности 90—95°;0 .

Некоторые исследователи считают, что в результате аппретиро­ вания стеклянного волокна изменяется адсорбционная способность

к аппретированной поверхности стеклянного волокна, что, в свою очередь, приводит к изменению напряжений на границе раздела стекло—связующее. Однако большинство исследователей считает, что силановые аппреты более эффективны тогда, когда при проч­ ной связи с пленкообразующим они сохраняют некоторую подвиж­ ность на поверхности стеклянного волокна и могут поэтому про­

Многочисленные экспериментальные данные, полученные при исследовании взаимодействия различных аппретов с поверхностью стеклянного волокна, позволяют сделать вывод о том, что роль ап­ претов не ограничивается только созданием эластичного полимер­ ного слоя на границе раздела; происходит химическое взаимодей­ ствие между функциональными группами аппрета и полярными гидроксильными группами на поверхности стеклянного волокна.

/\ |

182

Взаимодействие винилтриэтоксиэтоксисилана, который приме­ няется для улучшения прочностных свойств полиэфирных стекло­ пластиков, протекает по следующей схеме:

О— Si—О

. . . - о /

Свободная аминогруппа в у-аминопропилтриэтоксисилане мо­ жет вступать во взаимодействие с эпоксидными или эпоксифенольными связующими, а наличие винильной группы в винилтриэтокси-

ни, обработанные текстильными замасливателями, затем подвер­ гаются термохимической обработке) и восемь прямых силановых замасливателей (они применяются при выработке всех видов жгу­ товых стекловолокнистых материалов).

Во всех замасливателях, применяемых в ГДР и ЧССР, в ка­ честве клеящего вещества используется поливинилацетатная эмульсия. Эти замасливатели отличаются составом аппретов, вво­ димых в рецептуру замасливателей, и соотношением компонентов.

Составы прямых замасливателей приведены в приложении L Наименование прямых замасливателей, ассортимент и назначе­ ние армирующих материалов, вырабатываемых отечественной про­ мышленностью (с применением прямых замасливателей), приведе­

ны в приложении 2.

183

Характеристика компонентов прямых замасливателей

184

Д Б С и Д Б Ф применяются в качестве пластификаторов и должны удовлетво ­ рять следующим требованиям:

триэтиленгликоля и эпихлоргидрина в присутствии сухой щелочи. Смола ТЭГ-1 должна удовлетворять следующим требованиям:

пускается следующих марок: ПВС-1, ПВС-2, ПВС-3, ПВС-4, ПВС-5. Поливиниловый спирт перечисленных марок должен удовлетворять сле­

дующим требованиям:

Д л я замасливателей лучше всего применять поливиниловый спирт маркш

185.

186

понента тщательно перемешивают вручную в металлической по­ суде до появления пузырьков газа и образования густой массы, желтоватого цвета. Массу нагревают до 170 °С и выдерживают при этой температуре 1 ч, не перемешивая, после чего охлаждают до комнатной температуры.

Готовый продукт № 3 должен иметь темный цвет и удовлетво­ рять следующим требованиям:

концентрации, взятому в количестве 25%, прилить ледяную уксус­ ную кислоту (3,25%) и тщательно перемешать, затем приливать постепенно горячую воду (71,75%) и перемешивать до образования однородной густой массы желтого цвета.

нилацетатную эмульсию, которая является основным клеящим ком­ понентом замасливателя, добавляют дибутилфталат и тщательно перемешивают, а затем растворяют в У2 объема холодной воды.

татной эмульсии с продуктом № 3. Туда же добавляют волан, пред­ варительно растворив его в десятикратном объеме холодной воды. Смесь тщательно перемешивают, добавляют холодную воду (до за­ данного объема). Готовый замасливатель представляет собой однородную эмульсию слегка зеленоватого цвета; кислотное число его должно составлять 1,05—1,2.

Замасливатель можно применять и хранить в течение 2—3 су­ ток только при непрерывном перемешивании. К свежеприготовлен-

187"

ному замасливателю разрешается добавлять 20% отработанного замасливателя (он должен быть предварительно профильтрован через бязевый фильтр).

Приготовление замасливателей № 28. Процесс включает три стадии: расплавление и эмульгирование смолы ПН-6п; растворение

эмульгатор, в который предварительно заливают горячую воду (1:2)

родной эмульсии кремового цвета. Эмульсию сливают в смеситель,

вор ГВС-9. Содержимое смесителя доводят до требуемого объема холодной водой и перемешивают 5—10 мин.

Для приготовления водного раствора продукта ГВС-9 в него добавляют холодную воду (1:1) и интенсивно перемешивают или встряхивают смесь 15 мин.

Замасливатели № 28 можно хранить в течение 24 ч при непре­ рывном перемешивании или периодически включая мешалку через каждые 2 ч (после 2-часового стояния в замасливателе может по­ явиться небольшой осадок, устраняемый перемешиванием).

Хранить и использовать замасливатель рекомендуется при ком­ натной температуре.

Приготовление замасливателя № 289. Приготовление замаслива­ теля сводится к приготовлению эмульсии ДБ С с ОС-20 и добавле­

188

перемешивании (60 об/мин). ГВС-9 растворяют так же, как и для замасливателя № 28. Затем из реактора в смеситель вливают по­ лученную эмульсию и водные растворы ПН-М, ДЦУ, ГВС-9. Хо­ лодной водой доводят объем замасливателя до нужного объема, снова перемешивают ( ~ 6 0 об/мин) в течение 10 мин.

Хранить замасливатель рекомендуется при комнатной темпера­ туре не более 24 ч.

Приготовление замасливателя № 30. Приготовление замасли­ вателя № 30 сводится к приготовлению эмульсии ДБ С с препара­ том ОС-20 и смешению полученной эмульсии с остальными водо­

расплавленный препарат ОС-20 и при нагревании (70—80 °С) смесь перемешивают до образования однородной массы (10—15 мин). Затем (также при перемешивании) в реактор добавляют горячую воду (70—80 °С). Первые порции воды приливают очень медленно и хорошо смешивают с полученной однородной массой. Горячая вода добавляется до получения приблизительно 50%-ной эмульсии белого цвета, хорошо смешивающейся с водой (проба на разбав­ ление). Затем эмульсия охлаждается до комнатной температуры и может быть использована для приготовления замасливателя.

Если эмульгатор ОС-20 предварительно не расплавлен, его за­ гружают в реактор, помещенный в водяную баню при 70—80 °С, расплавляют, а затем в него добавляют ДБС . Далее эмульсию го­

вают приблизительно половину объема воды, необходимой для

до полного растворения компонентов. Затем в смесь вливают вод­ ный раствор ГВС-9 и тщательно перемешивают (ГВС-9 растворяют

Замасливатель необходимо перемешивать и использовать при тем­

разрешается добавлять 20% отработанного замасливателя, пред­ варительно профильтрованного.

В замасливателе № 30 вместо водорастворимой смолы марки ТЭГ-1 допускается применять полиэфирную бесстирольную смолу марки ПН-6п, но приготовление замасливателя в этом случае из­ меняется. Смола ПН-6п расплавляется и эмульгируется так же, как и при приготовлении замасливателя № 28, но затем в смеси­ тель, в котором находится водный раствор ДЦУ и ГВС-9, добав-

189