[go: up one dir, main page]

RU2655805C1 - Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него - Google Patents

Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него Download PDF

Info

Publication number
RU2655805C1
RU2655805C1 RU2017130861A RU2017130861A RU2655805C1 RU 2655805 C1 RU2655805 C1 RU 2655805C1 RU 2017130861 A RU2017130861 A RU 2017130861A RU 2017130861 A RU2017130861 A RU 2017130861A RU 2655805 C1 RU2655805 C1 RU 2655805C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
epoxy
binder
prepreg
temperature
epoxy binder
Prior art date
Application number
RU2017130861A
Other languages
English (en)
Inventor
Дмитрий Ильич Коган
Лариса Владимировна Чурсова
Татьяна Анатольевна Гребенева
Наталия Николаевна Панина
Татьяна Сергеевна Уткина
Александр Игоревич Цыбин
Егор Ильич Голиков
Original Assignee
Акционерное общество "Препрег-Современные Композиционные Материалы" (АО "Препрег-СКМ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Препрег-Современные Композиционные Материалы" (АО "Препрег-СКМ") filed Critical Акционерное общество "Препрег-Современные Композиционные Материалы" (АО "Препрег-СКМ")
Priority to RU2017130861A priority Critical patent/RU2655805C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2655805C1 publication Critical patent/RU2655805C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • C08L63/04Epoxynovolacs
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins

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)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области создания расплавных эпоксидных связующих для конструкционных полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе волокнистых наполнителей, получаемых по препреговой технологии, с энергоэффективными режимами отверждения, которые могут быть использованы в авиационной, вертолетной, машино-, авто-, судостроительной промышленности и других отраслях техники. Эпоксидное связующее включает следующие компоненты при соотношении их в масс. %: эпоксидная полифункциональная смола 22,0-38,0; эпоксидная смола на основе бисфенола А 40,0-50,0; термопласт 7,0-13,0; латентный отверждающий агент - дициандиамид 3,0-7,0; отвердитель - 4,4'-диаминодифенилсульфон 4,7-15,0; ускоритель - несимметрично дизамещенная мочевина 0,3-3,0. Препрег включает указанное эпоксидное связующее и волокнистый наполнитель при следующем соотношении, масс. %: эпоксидное связующее 30,0-50,0, волокнистый наполнитель 50,0-70,0. Изделие получают путем вакуумного формования препрега. Разработанное эпоксидное связующее и препрег, изготовленный на его основе, демонстрирует улучшенные технологические характеристики, что упрощает процесс получения ПКМ, а также дает возможность получать изделия с более высоким уровнем сохранения физико-механических свойств (предел прочности при сжатии при температуре 20°С) после воздействия негативных эксплуатационных факторов, характеризующиеся низкой пористостью и незначительным разбросом в значениях прочности, что обеспечивает снижение коэффициента вариации физико-механических свойств ПКМ (предел прочности при межслоевом сдвиге при температуре 20°С). 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относится к области создания расплавных эпоксидных связующих для конструкционных полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе волокнистых наполнителей, получаемых по препреговой технологии, с энергоэффективными режимами отверждения, которые могут быть использованы в авиационной, вертолетной, машино-, авто-, судостроительной промышленности и других отраслях техники.
Из уровня техники известно эпоксидное связующее для получения препрегов, содержащее эпокситрифенольную смолу, низкомолекулярную и высокомолекулярную эпоксидиановые смолы, отвердители дициандиамид (ДЦДА) и бис-(N,N'-диметилкарбамид)дифенилметан, растворитель (смесь этилового, изопропилового спирта и ацетона) и двуокись кремния. Препрег, получаемый по растворной технологии, включает 30-42 мас. % эпоксидного связующего и 58-70 мас. % волокнистого наполнителя. Из созданного препрега путем формования получают крупногабаритные изделия, такие как лонжероны лопастей вертолетов и т.п. (RU 2263690 С1, 10.11.2005 г.).
Основным недостатком этого эпоксидного связующего является содержание в его составе большого количества инертного легколетучего органического растворителя (до 40%), что усложняет технологию получения ПКМ из него и способствует ухудшению экологической и пожарной безопасности процесса его переработки. Удаление летучих продуктов обычно приводит к образованию сильной пористости в изделиях из ПКМ, что сопровождается падением упруго-прочностных свойств.
Формование ПКМ происходит при высоких температурах (последняя ступень до 180°С), что делает процесс их изготовления достаточно энергозатратным.
Известно другое эпоксидное связующее для препрегов, содержащее высокомолекулярную эпоксидиановую смолу, отвердители дициандиамид и 2-метилимидазол, азотсодержащую эпоксидную смолу и сложную полиэфирную смолу. Препрег, изготовленный на основе данного связующего, включает 55-65 мас. % волокнистого наполнителя и 35-45 мас. % связующего. Из полученного препрега изготавливают трехслойную сотовую панель из ПКМ для воздушных судов и других транспортных средств (RU 2559495 С1, 10.08.2015 г.).
Указанное эпоксидное связующее и препреги на его основе ввиду наличия азотсодержащей эпоксидной смолы марки УП-610, характеризующейся повышенной реакционной способностью, а также достаточно активного при комнатной температуре отвердителя 2-метилимидазола, имеют невысокую жизнеспособность при температуре 25°С - не более 5 суток, что усложняет процесс их переработки и требует использования холодильной техники для увеличения сроков их хранения.
Наиболее близкими аналогами, принятыми за прототип, являются:
- эпоксидная композиция, представляющая собой смесь эпоксидных смол: полифункциональной на основе тетраглицидилдиаминодифенилметана: 46,7 масс. % и дифункциональной на основе бисфенола А: 20,0 масс. %, термопласта - полиэфирсульфона: 6,7 масс. %, латентного отверждающего агента дициандиамида (ДЦДА): 2,0 масс. %, отвердителя 4,4'-диаминодифенилсульфона (ДАДФС): 20,0 масс. % и ускорителя несимметричной дизамещенной мочевины: 4,6 масс. %;
- однонаправленный препрег, содержащий указанное эпоксидное связующее и углеродное волокно марки T700G-12K-31E (производитель Toray K.K.), при соотношении компонентов: связующее - 35 масс. %, углеродный волокнистый наполнитель - 65 масс. %;
- изделие из препрега получают методом вакуумного формования при вакууме 0,095 МПа по двухступенчатому режиму: повышение температуры со скоростью 1,5°С/мин до 90°С, выдержка при температуре 90°С - 1,5 ч; повышение температуры со скоростью 1,5°С/мин до 130°С, выдержка при температуре 130°С - 2 ч (US 2013217283 A1, working example 8, 22.08.2013).
Недостатками материалов-прототипов являются:
- низкий уровень технологических характеристик эпоксидного связующего (невысокая степень сохранения реологических характеристик и жизнеспособности в препреге при температуре хранения 25°С);
- образование отвержденной полимерной структуры с низкой степенью превращения олигомеров в полимер (пониженная степень отверждения) при формировании ПКМ, что не обеспечивает их надежную эксплуатационную устойчивость после воздействия негативных факторов (повышенная температура и влага) и может привести к созданию материалов, характеризующихся пониженной влагостойкостью с низким сохранением прочностных характеристик после влагонасыщения;
- низкая технологичность препрегов, так как они созданы на основе эпоксидного связующего с повышенной вязкостью и пониженной текучестью, обладают сниженной липкостью и драпируемостью (гибкостью и эластичностью), что затрудняет и увеличивает трудоемкость процесса их переработки в ПКМ и может приводить к формированию изделий с высокими показателями пористости и большим коэффициентом вариации физико-механических характеристик.
Технической задачей и техническим результатом заявленного изобретения является создание эпоксидного связующего с улучшенными технологическими характеристиками (высокие уровни сохранения реологических характеристик и его жизнеспособности в препреге при температуре хранения 25°С), обеспечивающего высокую степень отверждения и повышение степени сохранения прочностных характеристик (предел прочности при сжатии при 20°С) получаемых ПКМ после экспозиции в тепловлажной камере при температуре 70°С и 85% влажности в течение 30 дней, а также характеризующегося оптимальной вязкостью и текучестью, которые дадут возможность получать высокотехнологичные препреги на его основе, пригодные для формования ПКМ с низкими показателями пористости и невысоким коэффициентом вариации физико-механических характеристик (предел прочности при межслойном сдвиге при 20°С).
Для решения поставленной задачи и достижения технического результата предлагается эпоксидное связующее, включающее смесь полифункциональной и дифункциональной на основе бисфенола А эпоксидных смол, термопласт, латентный отверждающий агент - дициандиамид (ДЦДА), отвердитель - 4,4'-диаминодифенилсульфон (ДАДФС), ускоритель - несимметрично дизамещенную мочевину, отличающееся тем, что в качестве полифункциональной эпоксидной смолы используется одна полифункциональная эпоксидная смола или их смесь, а в качестве термопласта используется полиарилсульфон, полиэфирсульфон, или феноксисмола, или их смеси, при следующем соотношении компонентов, масс. %:
эпоксидная полифункциональная смола 22,0-38,0
эпоксидная смола на основе бисфенола А 40,0-50,0
термопласт 7,0-13,0
латентный отверждающий агент - дициандиамид 3,0-7,0
отвердитель - 4,4'-диаминодифенилсульфон 4,7-15,0
ускоритель - несимметрично дизамещенная мочевина 0,3-3,0
Предложен также препрег, включающий указанное эпоксидное связующее и волокнистый наполнитель, при следующем соотношении компонентов, масс. %:
эпоксидное связующее 30,0-50,0
волокнистый наполнитель 50,0-70,0
В качестве волокнистого наполнителя могут использоваться волокнистые стекло- или угленаполнители.
Изделия получают путем вакуумного формования препрега на основе заявленного эпоксидного связующего.
Для создания эпоксидного связующего:
- в качестве полифункциональной эпоксидной смолы в изобретении может использоваться одна из смол, выбранная из групп: полифункциональные эпоксидные смолы на основе фенолов марок УП-643, ЭН-6 (производитель ООО «Дорос»), азотосодержащие эпоксидные смолы (аминоэпоксидные) марок ЭМДА, ЭХД (производитель ЗАО «Химэкс Лимитед»), Araldite MY9655 (производитель Huntsman Advanced Materials) и др. или их смеси;
- в качестве дифункциональной эпоксидной смолы на основе бисфенола А могут быть использованы эпоксидные смолы марок Araldite LY1556 (производитель Huntsman Advanced Materials), ЭД-22, ЭД-20 (ГОСТ 10587-93) или D.E.R. 330 или D.E.R. 331 (производитель Dow Chemical Company) и др.;
- в качестве латентного отверждающего агента ДЦДА в изобретении могут использоваться: DYHARD 100S, DYHARD 100SF (производитель AlzChem), DICY 7 (производитель Japan Ероху Resins) и др.;
- в качестве отвердителя могут быть использованы 4,4'-диаминодифенилсульфон (ДАДФС) марок ARADUR 9664-1 или ARADUR 976-1 (производитель Huntsman Advanced Materials) и др.;
- в качестве ускорителя несимметрично дизамещенной мочевины могут быть использованы, например, 2,4-толуилиден бисдиметил мочевина (марка Omncure U-24, производитель CVC Thermoset Specialties), 3-(3,4-дихлорфенил)-1,1диметил мочевина (марка DYHARD UR-200, производитель AlzChem), 1,3-бис-(N,N-диметилкарбамид)-4-метилбензол (марка DYHARD UR-500, производитель AlzChem); марка DYHARD UR-800 (производитель AlzChem) и др.;
- в качестве термопласта может использоваться одна из марок полиарилсульфона, например марка ПСФФ-30, ПСФФ-70 (производитель АО «Институт пластмасс им. Г.С. Петрова»), одна из марок полиэфирсульфона, например марка ПСК-1, (производитель АО «Институт пластмасс им. Г.С. Петрова»), марка PES5003P (производитель Sumitomo Chemical KK), марка Ultrason Е 2020 Р (производитель BASF Corporation) и одна из марок феноксисмол, например РKНВ, РKНН (производитель фирма Gabriel Phenoxies Inc) и др. или их смеси.
Установлено, что наличие в связующем-прототипе большого количества активного отвердителя 4,4'-диаминодифенилсульфона (20,0 масс. %) и эпоксидной смолы на основе тетраглицидилдиаминодифенилметана (46,7 масс. %), содержащей в своей молекулярной структуре третичный амин, обладающий каталитической активностью, способствует ускоренной активизации процесса отверждения уже при комнатной температуре, что приводит к быстрому нарастанию вязкости связующего и снижению его жизнеспособности в препреге в процессе хранения при температуре 25°С, что существенно ухудшает их технологические свойства. В отличие от прототипа, предлагаемое связующее содержит меньшее количество 4,4'-диаминодифенилсульфона (до 15,0 масс. %) и эпоксидной смолы на основе тетраглицидилдиаминодифенилметана (до 38,0 масс. %), благодаря чему синергетический эффект влияния этих компонентов на активность процесса отверждения при комнатной температуре проявляется в меньшей степени и эпоксидное связующее характеризуется улучшенными технологическими свойствами: высокой степенью сохранения реологических характеристик и длительной жизнеспособностью в препреге при температуре хранения 25°С.
Экспериментально установлено, что использование в составе предлагаемого эпоксидного связующего комплексной отверждающей системы с оптимально сбалансированным количеством латентного отверждающего агента дициандиамида (3,0÷7,0 масс. %), ускорителя отверждения несимметрично дизамещенной мочевины (0,3÷3,0 масс. %) и отвердителя 4,4'-диаминодифенилсульфона (4,7÷15,0 масс. %), ввиду ее высокой активности при повышенных температурах, приводит к тому, что начало процесса отверждения наблюдается при температурах 90÷100°С, который характеризуется быстрым протеканием и сопровождается значительным выделением тепла в узком температурном интервале (ширина экзотермического пика кривой дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) - 40÷60°С) за короткий период времени, при котором выделяющееся тепло не успевает диссипировать в окружающую среду и температура в зоне реакции начинает превышать температуру, подводимую извне, что способствует достижению высокой степени конверсии реакционноспособных групп и более полному отверждению разработанного связующего (степень отверждения 96,5÷98,7%) при невысоких температурах (не выше 130°С) за короткий период отверждения (в течение 2 часов).
Выбранное в качестве прототипа эпоксидное связующее с комплексной отверждающей системой, содержащей 2,0 масс. % латентного отверждающего агента дициандиамида, 4,7 масс. % ускорителя отверждения несимметрично дизамещенной мочевины и 20,0 масс. % отвердителя 4,4'-диаминодифенилсульфона, обеспечивает начало процесса отверждения только при температуре свыше 108°С и сопровождается также значительным экзотермическим эффектом, но тепловой эффект фиксируется в более широком интервале температур (ширина экзотермического пика кривой ДСК- 80°С) за более длительный период времени, что не дает возможности достичь достаточно глубокой степени конверсии реакционноспособных групп при невысоких температурах (не выше 130°С) за короткий период времени (не более 2 часов). Отвержденная полимерная структура, с низкой степенью превращения олигомеров в полимер (степень отверждения 94%), не обеспечивает надежную устойчивость пластиков после воздействия негативных эксплуатационных факторов (повышенная температура и влага) и приводит к созданию ПКМ, обладающих пониженной влагостойкостью с низким сохранением прочностных характеристик (прочность при сжатии при 20°С) после влагонасыщения в ходе экспозиции в тепловлажной камере (Т=70°С, ϕ=85%) в течение 30 дней. Используемое соотношение компонентов в комплексной отверждающей системе предлагаемого изобретения способствует образованию полимерных структур и изделий на их основе, более устойчивых к воздействию влаги и повышенной температуры и характеризуется более высокой степенью сохранения прочностных характеристик (предел прочности при сжатии при 20°С) после влагонасыщения.
В составе связующего-прототипа содержится большое количество компонентов (20,0 масс. % отвердителя 4,4'-диаминодифенилсульфона и 46,7 масс. % полифункциональной эпоксидной смолы), которые при совмещении с другими составляющими приводят к образованию композиции с достаточно высокой вязкостью (вязкость при температуре 40°С - 4751 Па⋅с, минимальная вязкость композиции - 12,0 Па⋅с) и низкой текучестью, ввиду ее плохой растекаемости при повышении температуры. На стадии производства препрегов при изготовлении и нанесении пленки связующего на поверхность наполнителя необходимо, чтобы расплав связующего обладал оптимальными реологическими характеристиками, благодаря которым можно получить бездефектную поверхность препрега, а именно с равномерным нанесением связующего и отсутствием непропитанных участков. Чтобы достичь такой текучести высоковязкого связующего-прототипа, изготовление препрега осуществляют при температуре 120°С, что способствует формированию частично отвержденной полимерной системы (начало процесса отверждения связующего начинается при температуре свыше 108°С) и приводит к созданию препрегов с низкой технологичностью, характеризующихся пониженной драпируемостью и липкостью, что затрудняет возможность выкладывать их на оснастку любой сложности так, чтобы они принимали нужную форму, не образуя трещин и складок, разрывов при удалении их после отверждения с оснастки. В результате пониженных технологических характеристик используемых препрегов на основе связующего-прототипа в формируемом материале могут присутствовать непропитанные участки и прочие дефекты, которые приводят к формированию изделий с высокими показателями пористости (до 2,1%) и большим коэффициентом вариации физико-механических характеристик (предел прочности при межслойном сдвиге при 20°С).
В отличие от прототипа, предлагаемое эпоксидное связующее содержит меньшее количество загущающих компонентов (отвердителя 4,4'-диаминодифенилсульфона - 4,7÷15,0 масс. %, полифункциональной эпоксидной смолы - 22,0÷38,0 масс. %), благодаря чему композиция получается менее вязкой (вязкость при температуре 40°С - 1030÷1100 Па⋅с, а минимальная вязкость - 3,5÷4,5 Па⋅с). Невысокая вязкость предлагаемого эпоксидного связующего способствует хорошей растекаемости при повышении температуры, что дает возможность проводить изготовление препрега при температурах 75÷85°С. В данных условиях не наблюдается существенных изменений характеристик полимерной композиции и благодаря равномерно нанесенной пленке распределенного связующего, улучшается внешний вид препрега, отсутствует вариация массового содержания связующего по всей площади пропитки наполнителя и, как результат, оптимизируются технологические параметры препрега, такие как драпируемость и липкость. Препрега, изготовленные с использованием предлагаемого эпоксидного связующего, дают возможность получать бездефектную и равномерную полимерную структуру, характеризующуюся низкой пористостью (0,9÷1,5%) и максимальными физико-механическими свойствами ПКМ при минимальном коэффициенте вариации прочностных характеристик (предел прочности при межслойном сдвиге при 20°С).
Примеры осуществления
Приготовление заявленного эпоксидного связующего
Пример 1 (табл. 1)
В чистый и сухой реактор загружают 22 масс. % полифункциональной эпоксидной смолы на основе фенолов марки УП-643, 50 масс. % дифункциональной эпоксидной смолы на основе бисфенола А марки ЭД-20 и при работающей мешалке нагревают до температуры 100°С. Смесь перемешивают со скоростью 250 об/мин при температуре 100°С для полного совмещения смол. Затем поднимают температуру до 150°С и увеличивают скорость вращения мешалки до 300 об/мин.
Небольшими порциями при работающей мешалке при температуре 150°С вводят 7,0 масс. % термопласта феноксисмолу марки РКНВ и перемешивают до получения однородной массы.
Температуру реакционной смеси снижают до 110°С, загружают небольшими порциями при работающей мешалке 15,0 масс. % отвердителя ARADUR 976-1 и перемешивают до получения однородной массы.
При работающей мешалке со скоростью 300 об/мин осуществляют загрузку 3,0 масс. % дициандиамида марки DYHARD 100S, повышая при этом обороты мешалки до 600 об/мин. Перемешивают до получения однородной массы.
Снижают температуру до 80°С и добавляют небольшими порциями 3,0 масс. % ускорителя отверждения несимметрично дизамещенную мочевину Omncure U-24 при перемешивании со скоростью 250 об/мин в течение 60 мин, до получения полностью однородной массы. Выключают мешалку и сливают готовое связующее через сливной штуцер.
Технологию изготовления эпоксидных связующих по примерам 2-12 (табл. 1) использовали аналогично примеру 1.
Получение заявленного препрега
Пример 1 (табл. 2)
Получение препрега осуществляют путем нанесения 30 масс. % эпоксидного связующего, приготовленного по рецептуре примера 1 (табл. 1) посредством пропиточной машины при температуре 80°С на углеродный жгут T700S-12K-50C в количестве 70 масс. %.
Препреги для примеров 3, 5, 7, 9 и 11 изготавливали с использованием углеродного жгута T700S-12K-50C, для примеров 2, 4, 6, 8, 10 и 12 с использованием стеклоровинга РВМПН 10-400,
Изготовление заявленного изделия
Пример 1 (табл. 3)
Препрег на основе связующего и углеродного волокна T700S-12K-50C, полученный на пропиточной машине по рецептуре примера 1 (табл. 2), разрезают на ленточки шириной 6,35 мм, которые выкладывают на автоматизированном выкладочном станке с регулируемыми усилием прикатки (порядка 1,0 МПа) и температурой (порядка 85°С (кратковременно). Изготовление изделия осуществляют методом вакуумного формования полученного препрега при давлении 0,095 МПа, по температурному режиму: 2 часа при температуре 130°С, таким образом получают конструктивно подобные образцы типа каркаса фюзеляжа.
На основании изготовленных препрегов по примерам 2-12 (табл. 2) по технологии, аналогичной примеру 1, методом вакуумного формования изготавливали конструктивноподобные образцы изделий: по примерам 3, 5 и 8 - типа каркаса фюзеляжа, по примерам 2, 4, 6, 7 и 9 - типа стабилизатора, по примерам 10, 11 и 12 - типа лонжерона стабилизатора.
Составы связующих по изобретению и прототипу приведены в таблице 1, составы препрегов по изобретению и прототипу - в таблице 2, свойства связующих по заявленному изобретению и прототипу, препрегов и ПКМ, изготовленных на их основе - в таблице 3.
Сравнительные данные из таблицы 3 показывают, что предлагаемое эпоксидное связующее обеспечивает преимущества по сравнению с прототипом:
- является более технологичным, поскольку характеризуется более стабильными показателями сохранения вязкости, так как в результате его хранения в течение 30 дней при температуре 25°С не наблюдается роста вязкости в сравнении с исходным значением (коэффициент повышения вязкости связующего - 1,0), у прототипа же наблюдается увеличение показателя вязкости до 50% (коэффициент повышения вязкости связующего - 1,5). Такая высокая химическая стабильность заявленного эпоксидного связующего при комнатной температуре и отсутствие быстрого роста вязкости упрощает технологический процесс его переработки в ПКМ, а также дает возможность изготовления на его основе препрегов с длительной жизнеспособностью - не менее 60 суток при комнатной температуре, в отличии от прототипа, у которого жизнеспособность при комнатной температуре составляет всего лишь 15 суток. Подобные технологические характеристики заявленного эпоксидного связующего дают возможность создавать технологичные и долгоживущие препреги на его основе, которые могут обеспечить снижение энергозатрат при их транспортировании и хранении до момента переработки за счет исключения использования холодильной техники, что в свою очередь отражается на экономических показателях производства;
- характеризуется более высокой степенью превращения олигомеров в полимер (степень отверждения 96,5÷98,7%), чем связующее-прототип (степень отверждения 94,0%). Это обеспечивает повышенную влагостойкость полимерных структур и изделий на основе предлагаемого связующего после 30-дневного тепловлажностного воздействия в тепловлажной камере (Т=70°С, ϕ=85%), так как они характеризуются меньшим влагонасыщением - 0,3÷0,9%, в сравнении с материалом-прототипом, у которого влагонасыщение до 1,0%, и демонстрируют более высокую степенью сохранения прочностных характеристик (предел прочности при сжатии при температуре 20°С) после влагонасыщения - 72÷85% (от значения предела прочности при сжатии при температуре 20°С до влагонасыщения), в сравнении с материалом-прототипом у которого степень сохранения прочностных характеристик (прочность при сжатии при температуре 20°С) после влагонасыщения не выше 65% (от значения предела прочности при сжатии при температуре 20°С до влагонасыщения). Характеристики материалов на основе разработанного эпоксидного связующего подтверждают возможность создания ПКМ на его основе, обладающих повышенной влагостойкостью, и их надежной эксплуатации после воздействия негативных эксплуатационных факторов (повышенная температура и влага);
- обеспечивает создание более технологичных препрегов, характеризующихся оптимальной драпируемостью и липкостью при комнатной температуре по сравнению с препрегами на основе связующего-прототипа, у которого эти технологические характеристики значительно ниже. Это позволяет изготавливать на основе предлагаемого эпоксидного связующего бездефектные ПКМ, характеризующиеся более низкой пористостью (не более 1,5%) по сравнению с ПКМ на основе связующего-прототипа (пористость 2,1%) и демонстрирующие незначительный разброс физико-механических показателей (предел прочности при межслоевом сдвиге при температуре 20°С), что способствует снижению коэффициента вариации прочностных свойств ПКМ примерно в 2 раза по сравнению со значением у ПКМ на основе связующего-прототипа (К коэффициент вариации прототипа=9,9; К коэффициент вариации разработанного связующего=4,7÷5,0).
Таким образом, заявленное эпоксидное связующее и препрег, изготовленный на его основе, демонстрируют улучшенные технологические характеристики, что упрощает процесс получения ПКМ и обеспечивает снижение затрат на их изготовление, транспортирование и хранение, а также дает возможность получать изделия с более высоким уровнем сохранения физико-механических свойств (предел прочности при сжатии при температуре 20°С) после воздействия негативных эксплуатационных факторов, характеризующиеся низкой пористостью и незначительным разбросом в значениях прочности, что обеспечивает снижение коэффициента вариации физико-механических свойств ПКМ (предел прочности при межслоевом сдвиге при температуре 20°С).
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004

Claims (9)

1. Эпоксидное связующее, включающее смесь полифункциональной и дифункциональной на основе бисфенола А эпоксидных смол, термопласт, латентный отверждающий агент - дициандиамид (ДЦДА), отвердитель - 4,4'-диаминодифенилсульфон (ДАДФС), ускоритель - несимметрично дизамещенную мочевину, отличающееся тем, что в качестве полифункциональной эпоксидной смолы используется одна полифункциональная эпоксидная смола или их смесь, а в качестве термопласта используется полиарилсульфон, полиэфирсульфон или феноксисмола или их смеси, при следующем соотношении компонентов, масс. %:
эпоксидная полифункциональная смола 22,0-38,0 эпоксидная смола на основе бисфенола А 40,0-50,0 термопласт 7,0-13,0 латентный отверждающий агент - дициандиамид 3,0-7,0 отвердитель - 4,4'-диаминодифенилсульфон 4,7-15,0 ускоритель - несимметрично дизамещенная мочевина 0,3-3,0
2. Эпоксидное связующее по п. 1, отличающееся тем, что в качестве полифункциональной смолы используют одну эпоксидную смолу, выбранную из групп: азотосодержащие эпоксидные смолы, смолы на основе фенолов или их смеси.
3. Эпоксидное связующее по п. 1, отличающееся тем, что в качестве термопласта используют один термопласт полиарилсульфон, полиэфирсульфон, феноксисмолу или их смеси.
4. Препрег, включающий эпоксидное связующее и волокнистый наполнитель, отличающийся тем, что в качестве эпоксидного связующего используют связующее по одному из пп. 1-3.
5. Препрег по п. 4, отличающийся тем, что содержит компоненты при следующем соотношении, масс. %:
эпоксидное связующее 30,0-50,0 волокнистый наполнитель 50,0-70,0
6. Препрег по одному из пп. 4, 5, отличающийся тем, что в качестве волокнистого наполнителя содержит волокнистый угленаполнитель.
7. Препрег по одному из пп. 4, 5, отличающийся тем, что в качестве волокнистого наполнителя содержит волокнистый стеклонаполнитель.
RU2017130861A 2017-08-31 2017-08-31 Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него RU2655805C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017130861A RU2655805C1 (ru) 2017-08-31 2017-08-31 Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017130861A RU2655805C1 (ru) 2017-08-31 2017-08-31 Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2655805C1 true RU2655805C1 (ru) 2018-05-29

Family

ID=62559950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017130861A RU2655805C1 (ru) 2017-08-31 2017-08-31 Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2655805C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2718782C1 (ru) * 2019-12-06 2020-04-14 Акционерное общество "Препрег-Современные Композиционные Материалы" Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него
RU2790480C1 (ru) * 2022-08-18 2023-02-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И.Менделеева) Стеклопластик электроизоляционного назначения
CN115960442A (zh) * 2022-12-24 2023-04-14 广东盈骅新材料科技有限公司 固化片及其制备方法与应用、封装载带

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020009581A1 (en) * 1996-02-21 2002-01-24 Hajime Kishi Epoxy resin composition for a fiber-reinforced composite material, yarn prepreg, and process and apparatus for preparing the same
US6391436B1 (en) * 1998-05-20 2002-05-21 Cytec Technology Corp. Manufacture of void-free laminates and use thereof
US20060035088A1 (en) * 2002-11-28 2006-02-16 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Epoxy resin for prepreg, prepreg, fiber-reinforced composite material, and processes for producing these
JP2008088276A (ja) * 2006-09-30 2008-04-17 Toho Tenax Co Ltd 部分含浸プリプレグとそれを用いた繊維強化複合材料の製造方法
US20130217283A1 (en) * 2010-11-08 2013-08-22 Toray Industries, Inc. Epoxy resin composition for fiber reinforced composite material, prepreg, and fiber reinforced composite material
RU2491309C2 (ru) * 2007-11-14 2013-08-27 Зика Текнолоджи Аг Термоотверждаемые композиции на основе эпоксидных смол, содержащие неароматические мочевины в качестве ускорителей

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020009581A1 (en) * 1996-02-21 2002-01-24 Hajime Kishi Epoxy resin composition for a fiber-reinforced composite material, yarn prepreg, and process and apparatus for preparing the same
US6391436B1 (en) * 1998-05-20 2002-05-21 Cytec Technology Corp. Manufacture of void-free laminates and use thereof
US20060035088A1 (en) * 2002-11-28 2006-02-16 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Epoxy resin for prepreg, prepreg, fiber-reinforced composite material, and processes for producing these
JP2008088276A (ja) * 2006-09-30 2008-04-17 Toho Tenax Co Ltd 部分含浸プリプレグとそれを用いた繊維強化複合材料の製造方法
RU2491309C2 (ru) * 2007-11-14 2013-08-27 Зика Текнолоджи Аг Термоотверждаемые композиции на основе эпоксидных смол, содержащие неароматические мочевины в качестве ускорителей
US20130217283A1 (en) * 2010-11-08 2013-08-22 Toray Industries, Inc. Epoxy resin composition for fiber reinforced composite material, prepreg, and fiber reinforced composite material
RU2013126414A (ru) * 2010-11-08 2014-12-20 Торэй Индастриз, Инк. Эпоксидная полимерная композиция для армированного волокнами композитного материала, препрег и армированный волокнами композитный материал

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2718782C1 (ru) * 2019-12-06 2020-04-14 Акционерное общество "Препрег-Современные Композиционные Материалы" Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него
RU2798828C1 (ru) * 2022-07-15 2023-06-28 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ВИАМ) Расплавное эпоксидное связующее с повышенной влагостойкостью
RU2790480C1 (ru) * 2022-08-18 2023-02-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И.Менделеева) Стеклопластик электроизоляционного назначения
RU2790518C1 (ru) * 2022-08-18 2023-02-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И.Менделеева) Эпоксидное связующее для армированных пластиков
CN115960442A (zh) * 2022-12-24 2023-04-14 广东盈骅新材料科技有限公司 固化片及其制备方法与应用、封装载带
RU2809529C1 (ru) * 2023-09-07 2023-12-12 ООО "ЗаряД" Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2816076B1 (en) Fiber-reinforced composite material
EP3279263B1 (en) Epoxy resin composition, prepreg, carbon fiber-reinforced composite material, and manufacturing methods therefor
EP2816074B1 (en) Fiber-reinforced composite material
JP6694822B2 (ja) エポキシ樹脂用硬化剤
CN110637041B (zh) 纤维增强复合材料用环氧树脂组合物及纤维增强复合材料
DE112013002830T5 (de) Kompositmaterialien mit niedriger Dichte, deren Herstellung und Verwendung
KR20160087863A (ko) 가역적 가교결합을 갖는 디엔-관능화된 (메트)아크릴레이트 및(이종-)디엘스-알더 친디엔체 기반 성형품
RU2655805C1 (ru) Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него
RU2479606C1 (ru) Состав модифицированного связующего на основе эпоксидных смол, способ его получения и препрег на его основе
JP7239401B2 (ja) 炭素繊維束、プリプレグ、繊維強化複合材料
JP4894339B2 (ja) 繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物
AU2015362756B2 (en) Epoxy-based resin composition for composite materials
RU2587178C1 (ru) Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него
RU2585638C1 (ru) Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него
CN102421824B (zh) 基于液体单苯并噁嗪的树脂体系
US9080026B2 (en) Formulated benzoxazine based system for transportation applications
JP2009227907A (ja) エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた繊維強化複合材料
RU2601486C1 (ru) Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него
RU2565177C1 (ru) Эпоксидное связующее пленочного типа
RU2718782C1 (ru) Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него
RU2663444C1 (ru) Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него
CN113039236B (zh) 片状模塑料及纤维增强复合材料
RU2706661C1 (ru) Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него
RU2263690C1 (ru) Связующее для препрегов, препрег и изделие, выполненное из него
JP2023096359A (ja) 炭素繊維強化複合材料用成形材料および炭素繊維強化複合材料