RU2184128C2 - Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из препрега - Google Patents
Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из препрега Download PDFInfo
- Publication number
- RU2184128C2 RU2184128C2 RU2000112828A RU2000112828A RU2184128C2 RU 2184128 C2 RU2184128 C2 RU 2184128C2 RU 2000112828 A RU2000112828 A RU 2000112828A RU 2000112828 A RU2000112828 A RU 2000112828A RU 2184128 C2 RU2184128 C2 RU 2184128C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- prepreg
- binder
- derivative
- hardener
- brand
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Epoxy Resins (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области создания высокопрочных композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей и эпоксидных связующих, которые могут быть использованы в машино-, судостроении, авиационной промышленности и других областях техники. Связующее содержит, мас.%: триглицидилпроизводное парааминофенола марки ЭАФ 12,8-15,0, полиглицидилпроизводное низкомолекулярного фенолоформальдегидного новолака марки УП-643 19,0-23,0, продукт взаимодействия дифенилолпропана с эпихлоргидрином марки Диапласт 0,6-3,0, отвердитель 4,4'-диаминодифенилсульфон 10,0-16,0, смесь изопропилового или этилового спирта 17,2-23,0 и ацетона 25,8-34,6. На основе указанного связующего (30-42 мас.%) и волокнистого наполнителя (58-70 мас.%) получают препрег. Последний путем формования перерабатывают в изделие. Изобретение позволяет получить препрег с улучшенными эластичностью, липкостью, текучестью, сохраняющимися после многократного прогрева при 110-130oС, на основе которого формуют изделия сложной конфигурации, двойной кривизны по бесклеевой технологии. 3 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
Description
Изобретение относится к области создания высокопрочных композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей и эпоксидных связующих, которые могут быть использованы в машино- и судостроении, авиационной промышленности и других областях техники.
Известен препрег, включающий тетраглицидиловый эфир 4,4'-диамино, 3,3'-дихлордифенилметана, диаминодифенилсульфон в качестве отвердителя и волокнистый наполнитель, отличающийся повышенной жизнеспособностью, а также высокой прочностью пластика на его основе при комнатной и повышенной температурах (патент РФ 1462773, C 08 J 5/24).
Недостатком препрега является быстрое и необратимое нарастание его жесткости в течение первого часа выдержки при 110-130oС, обусловленное высокой скоростью гелеобразования, что делает невозможным проведение многоциклового формования, необходимого при изготовлении многослойных деталей сложной конфигурации.
Известен стеклопластик (авторское свидетельство СССР 1115919, В 32 В 17/04), содержащий эпоксидиановую смолу, эпоксидированный новолак и технический диглицидиловый эфир диэтиленгликоля; в качестве отверждающей системы - ароматический полиамин. Данная эпоксидная система не обеспечивает получения теплостойкого, высокопрочного композиционного материала. Кроме того, невозможно осуществить технологию многоциклового формования для изготовления деталей сложной конфигурации.
Наиболее близким по составу к заявляемому, принятым за прототип (авторское свидетельство СССР 761497, C 08 J 5/24), является препрег, включающий стекловолокнистый наполнитель и связующее - эпоксидную смолу (диглицидиловый эфир ортофталевой кислоты) с отвердителем, отличающийся тем, что в качестве эпоксидной смолы он содержит триглицидилпарааминофенол, а в качестве отвердителя - смесь 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана, N-3-хлор-4-аминобензил-(2'-хлоранилина) и 2,4-бис-3-хлор-(4'-аминобензил)-6- хлоранилина, взятых в соотношении от 5:20:50 до 40:20:60 соответственно при следующем соотношении компонентов, вес. ч.:
Триглицидилпарааминофенол - 5,0-95,0
Диглицидиловый эфир ортофталевой кислоты - 5,0-95,0
Отвердитель - 53,5-113,5
Стекловолокнистый наполнитель - 100-900
Недостатком связующего и препрега на его основе является невозможность осуществления многоциклового формования для изготовления многослойных деталей сложной конфигурации и двойной кривизны вследствие быстрого нарастания его жесткости (до 80% за 1 ч выдержки при 130oС). Стеклопластик, полученный из препрега, не выдерживает воздействия высоких температур (до 200oС).
Триглицидилпарааминофенол - 5,0-95,0
Диглицидиловый эфир ортофталевой кислоты - 5,0-95,0
Отвердитель - 53,5-113,5
Стекловолокнистый наполнитель - 100-900
Недостатком связующего и препрега на его основе является невозможность осуществления многоциклового формования для изготовления многослойных деталей сложной конфигурации и двойной кривизны вследствие быстрого нарастания его жесткости (до 80% за 1 ч выдержки при 130oС). Стеклопластик, полученный из препрега, не выдерживает воздействия высоких температур (до 200oС).
Технической задачей изобретения является создание связующего и высокотехнологичного долгоживущего препрега на его основе для изготовления многослойных деталей сложной конфигурации, двойной кривизны, изделий трехслойной сотовой конструкции бесклеевым методом и намоточных изделий из композиционных материалов. Препрег должен приобретать жесткость, сохраняя при этом пластичность, текучесть, липкость, существенно влияющие на дальнейшую его переработку, и должен обеспечивать композиционным материалам на его основе высокие прочностные характеристики, теплостойкость до 200oС и стойкость при воздействии климатических факторов.
Для решения поставленной задачи предложено эпоксидное связующее для препрега, включающее триглицидилпроизводное парааминофенола марки "ЭАФ" и отвердитель, отличающееся тем, что в качестве отвердителя оно содержит 4,4'-диаминодифенилсульфон и дополнительно содержит полиглицидилпроизводное низкомолекулярного фенолоформальдегидного новолака марки "УП-643", продукт взаимодействия дифенилол-пропана с эпихлоргидрином марки "Диапласт" и смесь изопропилового или этилового спирта и ацетона в качестве растворителя, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Триглицидилпроизводное парааминофенола марки "ЭАФ" ТУ 6-22-04872-688-367-95 - 12,8-15,0
Полиглицидилпроизводное низкомолекулярного фенолоформальдегидного новолака марки "УП-643" ТУ 6-05-1585-89 - 19,0-23,0
Продукт взаимодействия дифенилолпропана с эпихлоргидрином марки "Диапласт" ТУ 2225-386-04872688-97 - 0,6-3,0
4,4'-Диаминодифенилсульфон ТУ 6-14-17-95 - 10,0-16,0
Спирт изопропиловый ГОСТ 9805-84 или этиловый ГОСТ 18300-87 - 17,2-23,0
Ацетон ГОСТ 2768-84 - 25,8-34,6
препрег, содержащий эпоксидное связующее и волокнистый наполнитель, отличающийся тем, что в качестве эпоксидного связующего он содержит связующее по п.1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Эпоксидное связующее - 30,0-42,0
Волокнистый наполнитель - 58,0-70,0
Предложен препрег, отличающийся тем, что в качестве волокнистого наполнителя используют стеклянные, углеродные или органические жгуты, ленты, ткани или нити.
Триглицидилпроизводное парааминофенола марки "ЭАФ" ТУ 6-22-04872-688-367-95 - 12,8-15,0
Полиглицидилпроизводное низкомолекулярного фенолоформальдегидного новолака марки "УП-643" ТУ 6-05-1585-89 - 19,0-23,0
Продукт взаимодействия дифенилолпропана с эпихлоргидрином марки "Диапласт" ТУ 2225-386-04872688-97 - 0,6-3,0
4,4'-Диаминодифенилсульфон ТУ 6-14-17-95 - 10,0-16,0
Спирт изопропиловый ГОСТ 9805-84 или этиловый ГОСТ 18300-87 - 17,2-23,0
Ацетон ГОСТ 2768-84 - 25,8-34,6
препрег, содержащий эпоксидное связующее и волокнистый наполнитель, отличающийся тем, что в качестве эпоксидного связующего он содержит связующее по п.1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Эпоксидное связующее - 30,0-42,0
Волокнистый наполнитель - 58,0-70,0
Предложен препрег, отличающийся тем, что в качестве волокнистого наполнителя используют стеклянные, углеродные или органические жгуты, ленты, ткани или нити.
Изделие, полученное путем формования препрега.
Введение эпоксидных смол марок УП-643 и диапласта в состав связующего значительно улучшает технологические свойства препрега при его переработке, необходимые при изготовлении деталей сложной конфигурации и бесклеевых трехслойных сотовых конструкций.
Эпоксидная смола УП-643 представляет собой полиглицидилпроизводное низкомолекулярного фенолоформальдегидного новолака. Эпоксидная смола ЭАФ - триглицидилпроизводное парааминофенола, относительная молекулярная масса 277,32.
Эпоксидная смола диапласт - продукт взаимодействия дифенилолпропана с эпихлоргидрином. Молекулярная масса (35±5)•103. Эмпирическая формула (C18H19О2)n ОН (n=110-150).
Эпоксидные смолы УП-643 и ЭАФ различной функциональности, последовательно вступающие в реакцию полимеризации, в сочетании с отвердителем и наполнителем обеспечивают постепенное нарастание вязкости связующего и жесткости препрега при 110-130oС в течение 1-3 ч. При этом можно проводить изготовление многослойных деталей, многократно останавливая режим формования (до 10 раз) с выдержкой препрега при 110-130oС и охлаждая его до комнатной температуры.
Введение в состав связующего диапласта улучшает технологические свойства препрега при переработке: повышаются его эластичность, технологическая липкость, пластичность.
Сочетание диапласта со смолами УП-643 и ЭАФ обеспечивает стабильность технологических свойств связующего и препрега при нагревании до 110-130oС.
Введение в композицию связующего отвердителя 4,4' ДАДФС дает возможность получать на его основе композиционные материалы с высокой теплостойкостью. Прочностные характеристики композиционных материалов на основе заявляемого связующего и препрега с использованием этих смол и отвердителя повышаются, обеспечивая более высокую эксплуатационную надежность изготовленным из них изделиям как при повышенных температурах (до 200oС), так и при воздействии климатических факторов.
Использование в качестве наполнителя стеклянных или органических нитей обеспечивает получение высокотехнологичных однонаправленных препрегов для намотки высокопрочных изделий.
Пример 1. Изготовление плоских плит.
Эпоксидные смолы (УП-643, ЭАФ, диапласт) и отвердитель 4,4' ДАДФС последовательно вводят в спиртоацетоновую смесь при перемешивании в количестве, приведенном в табл. 1 (пример 1), до полного растворения. Полученный раствор связующего должен быть прозрачным. Раствор связующего наносят на стеклоткань Т-10-80, сушат (содержание связующего в препреге 30%, табл. 2, пример 1). Подготовленный препрег прессуют по режиму: 130oС - 3 ч, через 45 мин дают давление Руд= 5 кгс/см2, затем повышают температуру до 150oС, выдерживают 3 ч, повышают температуру до 175oС и выдерживают в течение 1,5 ч.
Пример 2. Изготовление многослойных деталей сложной конфигурации.
Приготовление связующего - по примеру 1.
Раствор связующего наносят на ткань СВМ арт.56313, сушат при комнатной температуре. Содержание связующего в препреге - 30% (табл. 2, пример 2). На предварительно подготовленную поверхность пресс-формы выкладывают первые слои препрега, нагревают при 110-130oС в течение 30 мин, охлаждают, затем последовательно выкладывают остальные слои.
Деталь формуют в автоклаве по режиму, указанному для прессования в примере 1.
Пример 3. Изготовление многослойных деталей сложной конфигурации
Приготовление связующего и получение препрега - по примеру 1. Соотношение компонентов - по примеру 2 (табл. 1).
Приготовление связующего и получение препрега - по примеру 1. Соотношение компонентов - по примеру 2 (табл. 1).
Раствор связующего наносят на ленту углеродную ЛУ-П-0,1. После сушки содержание связующего в препреге - 37% (пример 3, табл.2).
Изготовление детали из препрега - по примеру 2.
Пример 4. Изготовление трехслойных сотовых конструкций.
Приготовление связующего и препрега - по примеру 3. Наполнитель - лента углеродная ЭЛУР-П-0,1.
На поверхность сотового заполнителя с обеих сторон выкладывают слои препрега и прикатывают их к сотовому заполнителю. Отверждение - в автоклаве по режиму, приведенному в примере 1.
Пример 5. Изготовление намоточных изделий.
Приготовление связующего - по примеру 1, соотношение компонентов в связующем приведено в табл. 1 (пример 2).
Раствором связующего пропитывают жгут углеродный (ТУ 6-064-152-87). Сушку осуществляют при 70oС. Содержание связующего в препреге - 37%. Сформированную ленту наматывают на оправку для последующей установки на станок.
Намотку изделий осуществляют на намоточном станке.
Формование намоточного изделия проводят по режиму, указанному в примере 1.
Пример 6. Изготовление намоточных изделий.
Приготовление связующего по примеру 1. Соотношение компонентов в связующем - по примеру 3 (табл. 1).
Наполнитель - жгут СВМ. Изготовление препрега, намотку и формование изделия осуществляют по примеру 5. Содержание связующего в препреге 42% (табл. 2).
Пример 7. Изготовление намоточных изделий.
Аналогично примеру 6. Наполнитель - нить стеклянная ВМПС 8-8•1•2•14.
Пример 8. Изготовление намоточных изделий.
Аналогично примеру 6. Наполнитель - нить СВМ.
В табл. 1 приведены составы заявляемого связующего по примерам 1-3 и связующего - прототипа по примеру 4.
В табл. 2 приведены составы заявляемого препрега по примерам 1 - 8 и препрега - прототипа по примеру 9. В состав препрегов по примерам 1 - 2 включено связующее по примеру 1 (табл. 1). В состав препрегов по примерам 3-5 включено связующее по примеру 2 (табл. 1). Составы препрегов по примерам 6-8 содержат связующее по примеру 3 (табл. 1).
В табл. 3 представлены свойства препрегов и изделий на их основе по составам примеров 1-8 в сравнении с прототипом по примеру 9, причем в примере 1 и примере 9 взяты аналогичные наполнители.
Из приведенных данных следует, что заявляемые связующее и препрег на его основе обладают улучшенными технологическими свойствами, позволяющими осуществлять многоцикловое предварительное формование при 110-130oС. Нарастание относительной жесткости препрега после 2-часовой выдержки при 130oС составляет ~12%; через 3 ч ~40%. При такой жесткости препрег сохраняет достаточную липкость, эластичность, способность к качественному формованию деталей сложной конфигурации и двойной кривизны, а также сотовых конструкций.
Для препрега - прототипа нарастание относительной жесткости происходит резко и необратимо. За 1 ч нагрева увеличение относительной жесткости составляет 80% от максимальной. Препрег при этом полностью утрачивает свои технологические свойства и не пригоден для дальнейшей переработки, к осуществлению многоциклового формования.
Разрушающее напряжение при сдвиге и изгибе при 150oС пластика на основе ткани Т-10-80 и заявляемого связующего в 2 раза выше по сравнению с прототипом.
Жизнеспособность препрега у сравниваемых материалов выше в 1,7 раза.
Заявляемый препрег на основе эпоксидного связующего обладает улучшенными технологическими свойствами - эластичностью, липкостью, текучестью, сохраняющимися после многоциклового (до 10 раз) предварительного прогрева при температурах 110-130oС с последующим охлаждением до комнатной температуры. Препрег на основе эпоксидного связующего позволяет получать многослойные изделия сложной конфигурации, двойной кривизны, изделия трехслойной сотовой конструкции по бесклеевой технологии, а также намоточные изделия.
Claims (2)
1. Эпоксидное связующее для препрега, включающее триглицидилпроизводное парааминофенола марки ЭАФ и отвердитель, отличающееся тем, что в качестве отвердителя оно содержит 4,4'-диаминодифенилсульфон и дополнительно содержит полиглицидилпроизводное низкомолекулярного фенолоформальдегидного новолака марки УП-643, продукт взаимодействия дифенилолпропана с эпихлоргидрином марки Диапласт и смесь изопропилового или этилового спирта и ацетона в качестве растворителя при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Триглицидилпроизводное парааминофенола марки ЭАФ - 12,8 - 15,0
Полиглицидилпроизводное низкомолекулярного фенолоформальдегидного новолака марки УП-643 - 19,0 - 23,0
Продукт взаимодействия дифенилолпропана с эпихлоргидрином марки Диапласт - 0,6 - 3,0
4,4'-Диаминодифенилсульфон - 10,0 - 16,0
Спирт изопропиловый или этиловый - 17,2 - 23,0
Ацетон - 25,8 - 34,6
2. Препрег, содержащий эпоксидное связующее и волокнистый наполнитель, отличающийся тем, что в качестве эпоксидного связующего он содержит связующее по п. 1 при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Эпоксидное связующее - 30,0 - 42,0
Волокнистый наполнитель - 58,0 - 70,0
3. Препрег по п. 2, отличающийся тем, что в качестве волокнистого наполнителя он содержит стеклянные, углеродные или органические жгуты, ленты, ткани или нити.
Триглицидилпроизводное парааминофенола марки ЭАФ - 12,8 - 15,0
Полиглицидилпроизводное низкомолекулярного фенолоформальдегидного новолака марки УП-643 - 19,0 - 23,0
Продукт взаимодействия дифенилолпропана с эпихлоргидрином марки Диапласт - 0,6 - 3,0
4,4'-Диаминодифенилсульфон - 10,0 - 16,0
Спирт изопропиловый или этиловый - 17,2 - 23,0
Ацетон - 25,8 - 34,6
2. Препрег, содержащий эпоксидное связующее и волокнистый наполнитель, отличающийся тем, что в качестве эпоксидного связующего он содержит связующее по п. 1 при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Эпоксидное связующее - 30,0 - 42,0
Волокнистый наполнитель - 58,0 - 70,0
3. Препрег по п. 2, отличающийся тем, что в качестве волокнистого наполнителя он содержит стеклянные, углеродные или органические жгуты, ленты, ткани или нити.
4. Изделие, полученное путем формования препрега по пп. 2 и 3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000112828A RU2184128C2 (ru) | 2000-05-24 | 2000-05-24 | Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из препрега |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000112828A RU2184128C2 (ru) | 2000-05-24 | 2000-05-24 | Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из препрега |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000112828A RU2000112828A (ru) | 2002-05-10 |
RU2184128C2 true RU2184128C2 (ru) | 2002-06-27 |
Family
ID=20234966
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000112828A RU2184128C2 (ru) | 2000-05-24 | 2000-05-24 | Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из препрега |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2184128C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2471829C1 (ru) * | 2011-05-11 | 2013-01-10 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него |
RU2473576C1 (ru) * | 2011-08-02 | 2013-01-27 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Эпоксидное связующее для композиционных материалов |
RU2560421C1 (ru) * | 2014-05-28 | 2015-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него |
-
2000
- 2000-05-24 RU RU2000112828A patent/RU2184128C2/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЛАПИЦКИЙ В.А. и др. Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и стеклопластиков. - Киев: Наукова Думка, 1986, с.49. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2471829C1 (ru) * | 2011-05-11 | 2013-01-10 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него |
RU2473576C1 (ru) * | 2011-08-02 | 2013-01-27 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Эпоксидное связующее для композиционных материалов |
RU2560421C1 (ru) * | 2014-05-28 | 2015-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR930007698B1 (ko) | 경화성 에폭시 수지 조성물 | |
JPS59215314A (ja) | 予備含浸強化材及びそれから作る高力複合材料 | |
JPH11302507A (ja) | 繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物、繊維強化複合材料用中間基材および繊維強化複合材料 | |
RU2184128C2 (ru) | Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из препрега | |
BRPI0719134A2 (pt) | Composição de matéria, processos de moldagem por transferência de resina, e de moldagem por transferência de resina assistida por vácuo, pré-forma de moldagem por transferência de resina assistida por vácuo, e, processo de infusão de película de resina | |
RU2230764C1 (ru) | Эпоксидная клеевая композиция, препрег на ее основе и изделие, выполненное из него | |
KR0152515B1 (ko) | 페놀-변성 에폭시 접착제 | |
JP2017066218A (ja) | エポキシ樹脂組成物、プリプレグおよび繊維強化複合材料 | |
FI85982B (fi) | Foerfarande foer framstaellning av krypfria fenolhartsbaserade, foerimpregnerade armerade material. | |
JPH02113031A (ja) | 繊維複合材料用エポキシ樹脂混合物 | |
JPS5817535B2 (ja) | 炭素繊維強化用エポキシ樹脂組成物 | |
JP2020527180A (ja) | 樹脂硬化剤系の改善 | |
JPS6017289B2 (ja) | エポキシ樹脂組成物 | |
KR101884606B1 (ko) | 고내충격성고강도 특성을 갖는 복합재료용 에폭시 수지 조성물 | |
KR102108053B1 (ko) | 고인성, 고강도 및 내열성 특성을 가진 프리프레그 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 프리프레그 | |
JPS62177016A (ja) | エポキシ樹脂組成物 | |
JP2022553125A (ja) | 難燃性エポキシ樹脂組成物 | |
JP7014153B2 (ja) | エポキシ樹脂組成物、プリプレグおよび繊維強化複合材料 | |
JPH04275358A (ja) | 繊維複合材料用のエポキシ樹脂混合物及びプレプレグ | |
RU2520543C2 (ru) | Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него | |
JPH043770B2 (ru) | ||
KR101880002B1 (ko) | 속경화 수지 조성물 및 이를 포함하는 복합재료 중간체 | |
JP3331748B2 (ja) | 形態の安定化された一方向炭素繊維プリプレグおよびその製造方法 | |
JP3864751B2 (ja) | 炭素繊維強化複合材料用樹脂組成物、プリプレグおよび炭素繊維強化複合材料 | |
JP2024501224A (ja) | 高速硬化樹脂組成物及びそれを含有する複合材料 |