RU2327718C1 - Эпоксидное связующее для композиционных материалов - Google Patents
Эпоксидное связующее для композиционных материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2327718C1 RU2327718C1 RU2007100608/04A RU2007100608A RU2327718C1 RU 2327718 C1 RU2327718 C1 RU 2327718C1 RU 2007100608/04 A RU2007100608/04 A RU 2007100608/04A RU 2007100608 A RU2007100608 A RU 2007100608A RU 2327718 C1 RU2327718 C1 RU 2327718C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- epoxy
- binder
- curing
- composite materials
- hundred
- Prior art date
Links
Landscapes
- Epoxy Resins (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области получения эпоксидных связующих для производства композиционных материалов, применяемых в электротехнической, авиационной, автомобильной, аэрокосмической, железнодорожной и других отраслях промышленности, а также применяемых в качестве пропиточного состава электроэлементов, клеев, покрытий. Связующее включает следующее соотношение компонентов в мас.ч.: 100 эпоксидной диановой смолы, 60-80 изометилтетрагидрофталевого ангидрида, 1,0-2,0 ускорителя отверждения. В качестве ускорителя отверждения используют алканоламин общей формулы:
где R1=(CH2)2, (СН2)6; R2=C6H5OCH2, СН2=СНСН2OCH2, HOCH2, ClCH2. Изобретение позволяет повысить эксплуатационные характеристики связующего, понизить температуру и время отверждения, расширить ассортимент связующих на основе эпоксидных смол. 4 табл.
Description
Изобретение относится к области технологии получения быстроотверждающихся эпоксидных композиций, используемых в качестве связующего для производства композиционных материалов, например конструкционных стеклопластиков, изготавливаемых методом мокрой намотки или пултрузионным методом. Эпоксидная композиция может быть использована в электротехнической, авиационной, автомобильной, аэрокосмической, железнодорожной и других отраслях промышленности в качестве пропиточных составов электроэлементов, клеев, покрытий и т.п.
Актуальность создания новых быстроотверждающихся композиций горячего отверждения состоит не только в оптимизации процесса их отверждения, но и в многофункциональном назначении составляющих их компонентов, что упрощает состав композиции. Так, например, катализатор ангидридного отверждения может одновременно выполнять функцию модификатора связующего, удлинителя цепи, пластификатора и т.п.
Известно эпоксидное связующее, включающее смолу, отвердитель и ускоритель при следующем соотношении ингредиентов (вес.%): эпоксидная смола ЭД-20 - 55%, отвердитель (изометилтетрагидрофталевый ангидрид) - 44,8%, ускоритель - 0,2%. Отвержденная композиция имеет низкое относительное удлинение при растяжении (см. В.А.Лапицкий, А.А.Крицук, Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и стеклопластиков, Киев, Наукова думка, 1986, с.30-31, табл.21).
Известно эпоксидное связующее для композиционных материалов, включающее эпоксидиановую смолу, отвердитель, ускоритель - 2,4,6-трис(диметиламинометил) фенол и пластификатор, отличающееся тем, что в качестве отвердителя оно содержит изометилтетрагидрофталевый ангидрид, а в качестве пластификатора - пластификатор полууретановый марки "Пластур РКОФ-0203". RU 2160752, 7 C08L 63/02, С08К 13/00, C08L 63/02, C08L 75:08, C08K 13/00, C08K 5:09, C08K 5:18, 2000.12.20.
Недостатком композиции являются высокая температура отверждения, выпотевание отвердителя и хрупкость полученной композиции.
Известен состав быстроотверждающегося эпоксидного связующего, включающий эпоксидиановую смолу ЭД-20, ангидридный отвердитель изометилтетрагидрофталевый ангидрид (изо-МТГФА), основный катализатор 2,4,6-трис-(диметиламинометил)фенол (УП-606-2) (Устинова А.М., Олейникова Е.В., Липская В.А., Белобров Н.С., Воробьев А.Н. // Быстроотверждающееся эпоксидное связующее. Пластические массы. 1983. 3. С.34).
Недостатками указанного состава являются малая жизнеспособность (pot life) связующего и его неудовлетворительная технологичность, связанная с наличием резкого экзотермического пика при отверждении. Кроме того, армированные волокнистыми наполнителями изделия со связующим по прототипу имеют недостаточно высокую ударную вязкость и повышенную пористость (и отсюда, повышенное водопоглощение). Необходимо дополнительное введение модификаторов ударной вязкости и добавок (пеногасителей), способствующих выведению воздушных включений, что усложняет состав связующего.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является связующее для композиционных материалов на основе эпоксидной смолы ЭД-20, отвердителя - изометилтетрагидрофталевого ангидрида и ускорителя отверждения - триэтаноламина, для пропитки стекловолокнистого ровинга (RU 2220049, кл. В32В 17/04, Е04С 5/07, опубл. 12.27.2003).
Недостатком связующего являются высокая температура отверждения, выпотевание отвердителя и хрупкость полученной композиции.
Задачей заявляемого изобретения является создание связующего на основе эпоксидной композиции с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Техническим результатом является - улучшение технологических и эксплуатационных характеристик связующего, снижение температуры и времени отверждения, а также расширение ассортимента связующих на основе эпоксидных композиций.
Это достигается тем, что эпоксидное связующее для композиционных материалов включающее эпоксидную диановую смолу, изометилтетрагидрофталевый ангидрид и ускоритель отверждения согласно изобретению в качестве ускорителя отверждения связующее содержит алканоламины общей формулы (I)
где R1=(СН2)2, (СН2)6; R2=С6Н5OCH2, СН2=СНСН2OCH2, НОСН2, ClCH2.
При следующем соотношении компонентов в мас.ч:
Эпоксидная диановая смола | 100 |
Изометилтетрагидрофталевый ангидрид | 60-80 |
Ускоритель отверждения | 1,0-2,0. |
Отличием заявляемого эпоксидного связующего для композиционных материалов является использование в качестве катализатора не описанных в литературе алканоламинов.
Ускорители отверждения (алканоламины) по заявляемому изобретению получают взаимодействием двух молекул оксирансодержащего соединения с алифатическими аминами в среде ароматического растворителя. Условия и способ получения приведены в примерах 1, 2 и табл.1. В таблице 2 приведены структурные формулы, названия, выхода, температуры плавления (Тпл.) и факторы замедления (Rf) полученных алканоламинов, используемых в качестве катализаторов при отверждении эпоксидно-ангидридных композиций.
Для осуществления способа использовали эпоксидную диановую смолу марок ЭД-20 и ЭД-16 (ГОСТ 10587-84), изометилтетрагидрофталевый ангидрид (ТУ 38 103149-85) и триэтаноламин (ТУ 6-09-2448-91).
Пример 1.
Ускорители отверждения N,N'-ди(3-фенокси-2-гидроксипропил)этилендиамин (ускоритель II табл.1) получают взаимодействием 10,67 г (0,175 моль) этилендиамина и 52,87 г (0,350 моль) фенилглицидилового эфира в 10 мл толуола, при температуре 50°С. Синтез проводят при постепенном добавлении фенилглицидилового эфира. Об окончании реакции судят методом ТСХ. Полученный осадок алканоламина отфильтровывают и сушат.
Пример 2.
Ускоритель отверждения N,N'-ди(3-аллилокси-2-гидроксипропил)этилендиамин (ускорителя IV табл.1) получают взаимодействием 6,13 г (0,102 моль) этилендиамина и 29,30 г (0,257 моль) аллилглицидилового эфира в 15 мл бензола, при температуре 40°С. Синтез проводят при постепенном добавлении аллилглицидилового эфира. Об окончании реакции судят методом ТСХ. Полученный осадок отфильтровывают и сушат.
Аналогично получают ускорители отверждения (алканоламины) III, V-IX. Условия синтеза представлены в табл.1.
Таблица 1. | ||||||||
№ Ускорителя | Оксирансодержащее соединение | Алифатический амин | Моль амина | Моль оксирансодержащее соединение | Условия синтеза | Растворитель | V, мл | |
Т, °С | t, ч | |||||||
II | Фенилглицидиловый эфир | Этилендиамин | 0,175 | 0,350 | 50 | 4 | толуол | 10 |
III | Фенилглицидиловый эфир | Гексаметилендиамин | 0,133 | 0,266 | 60 | 5 | бензол | 10 |
IV | Аллилглицидиловый эфир | Этилендиамин | 0,102 | 0,257 | 40-50 | 3 | бензол | 15 |
V | Аллилглицидиловый | Гексаметилендиамин | 0,104 | 0,405 | 50 | 4 | толуол | 20 |
эфир | ||||||||
VI | Эпихлоргидрин | Этилендиамин | 0,112 | 0,246 | 40 | 4 | толуол | 15 |
VII | Эпихлоргидрин | Гексаметилендиамин | 0,165 | 0,351 | 40-45 | 6 | бензол | 15 |
VIII | Глицидол | Этилендиамин | 0,101 | 0,228 | 40 | 4 | толуол | 15 |
IX | Глицидол | Гексаметилендиамин | 0,142 | 0,361 | 45 | 5 | толуол | 20 |
Композицию для связующего готовят путем растворения ускорителей отверждения в расчетном количестве отвердителя и последующим смешением с эпоксидной диановой смолой. Смесь перемешивают в течение 15 мин, после чего заливают в фторопластовые формы и отверждают при 100-110°С в течение 4-6 часов. В таблице 3 приведены варианты составов предлагаемых связующих и их свойства.
Свойства полученных композиций для связующего до и после термообработки характеризовали с помощью стандартных или общепринятых методик. Жизнеспособность определяли как время истечения в стандартном приборе В3-1 свежеприготовленной композиции и после ее хранения в течение 6 час при 25°С (ГОСТ 8420-57). Разрушающее напряжение (σ), деформацию при разрушении (σ) и модуль (Е) при одноосном растяжении и сжатии определяли соответственно по ГОСТ 11262-76, 4648-71 и 4651-68 с помощью универсальной испытательной машины Р-0,5. Ударную вязкость оценивали по ГОСТ 19109-73 на БКМ-5. В таблице 4 приведены результаты сравнительных испытаний эпоксидных композиций с добавлением активных ускорителей отверждения.
Таким образом, как видно из примеров конкретного выполнения, данное изобретение позволяет получить эпоксидное связующее для композиционных материалов, обладающее улучшенными технологическими и эксплуатационными характеристиками, пониженной температурой и временем отверждения, а также позволяет расширить ассортимента связующего на основе эпоксидных композиций.
Таблица 2 | |||||
№ соед. | Ускорители отверждения | Название | Выход, % | Тпл.,, °С | Rf* (система)1 |
II | N,N'-ди(3-фенокси-2-гидрокси-пропил)этилендиамин | 71,5 | 171-3 | 0,32(А) | |
III | 1,6-N,N'-ди(3-фенокси-2-гидрокси-пропил)гексаметилендиамин | 68,3 | 131-4 | 0,45(Б) | |
IV | N,N'-ди(3-аллилокси-2-гидрокси-пропил)этилендиамин | 71,9 | 85 | 0,22(А) 0,16(Б) | |
V | 1,6-N,N'-ди(3-аллилокси-2-гидрокси-пропил)гексаметилендиамин | 78,3 | 65-66 | 0,74(А) 0,49(Б) | |
VI | N,N'-ди(3-хлор-2-гидрокси-пропил)этилендиамин | 45,2 | 135-6 | 0,45(А) | |
VII | 1,6-N,N'-ди(3-хлор-2-гидрокси-пропил)гексаметилендиамин | 43,2 | 116-7 | 0,52(Б) | |
VIII | N,N'-ди(2,3-дигидрокси-пропил)этилендиамин | 43,2 | 104-5 | 0,21(А) | |
IX | 1,6-N,N'-ди(2,3-дигидрокси-пропил)гексаметилендиамин | 39,6 | 114-5 | 0,26(А) | |
X | N(СН2СН2СН2OH)3 | Триэтаноламин | - | - | - |
* - элюент: А - этиловый спирт. Б - изопропиловый спирт:бензол (1:2). |
Таблица 3 | |||||
№ примера | Соотношение компонентов связующего, мас.ч. | Жизнеспособность, ч | Температура отверждения, °С | Длительность отверждения, τ | |
ЭД-20 | 100 | ||||
1 | изо-МТГФА | 60 | 8 | 110 | 4 |
Модификатор II | 1,5 | ||||
ЭД-20 | 100 | ||||
2 | изо-МТГФА | 80 | 8 | 110 | 4 |
Модификатор III | 1,0 | ||||
ЭД-20 | 100 | ||||
3 | изо-МТГФА | 75 | 6 | 100 | 4 |
Модификатор IV | 1,2 | ||||
ЭД-20 | 100 | ||||
4 | изо-МТГФА | 60 | 6 | 100 | 4 |
Модификатор V | 2,0 | ||||
ЭД-20 | 100 | ||||
5 | изо-МТГФА | 70 | 6 | 100 | 4 |
Модификатор VI | 1,2 | ||||
ЭД-20 | 100 | ||||
6 | изо-МТГФА | 60 | 6 | 110 | 4 |
Модификатор VII | 1,6 | ||||
ЭД-20 | 100 | ||||
7 | изо-МТГФА | 75 | 4 | 100 | 5 |
Модификатор VIII | 1,0 | ||||
ЭД-20 | 100 | ||||
8 | изо-МТГФА | 60 | 4 | 100 | 5 |
Модификатор IX | 2,0 | ||||
Композиция 1 по прототипу: | |||||
ЭД-20 | 100 | ||||
9 | изо-МТГФА | 75 | 4 | 140 | 6 |
Триэтаноламин | 0,05 |
Таблица 4 | ||||||
№ примера | Напряжение при равномерном растяжении, МПа (н/мм2) | Напряжение при равномерном сжатии, МПа | Относительное удлинение, % | Модуль упругости, МПа | Ударная вязкость, кДж/м2 | Гель-фракция (степень полимерзации), % |
Пример 1 | 55,2 | 136 | 15,6 | 308 | 3,5 | 95,2 |
Пример 2 | 33,8 | 127 | 22,3 | 150 | 3,3 | 93,5 |
Пример 3 | 56,2 | 146 | 16,3 | 290 | 3,4 | 96,1 |
Пример 4 | 43,5 | 131 | 23,1 | 143 | 3,3 | 93,8 |
Пример 5 | 55,9 | 140 | 15,7 | 300 | 3,9 | 95,8 |
Пример 6 | 34,8 | 130 | 22,4 | 140 | 3,2 | 93,7 |
Пример 7 | 57,8 | 164 | 26,3 | 230 | 4,9 | 97,9 |
Пример 8 | 49,7 | 151 | 31,3 | 195 | 4,6 | 95,6 |
Прототип | 30,2 | 142 | 3,6 | 357 | 3,2 | 90,8 |
Claims (1)
- Эпоксидное связующее для композиционных материалов, включающее эпоксидную диановую смолу, изометилтетрагидрофталевый ангидрид, ускоритель отверждения, отличающееся тем, что в качестве ускорителя отверждения композиция содержит алканоламин общей формулыгде R1=(CH2)2, (СН2)6; R2=С6Н5OCH2, CH2-CHCH2OCH2, HOCH2, ClCH2 при следующем соотношении компонентов, мас.ч:
Эпоксидная диановая смола 100 Изометилтетрагидрофталевый ангидрид 60-80 Ускоритель отверждения 1,0-2,0
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007100608/04A RU2327718C1 (ru) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Эпоксидное связующее для композиционных материалов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007100608/04A RU2327718C1 (ru) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Эпоксидное связующее для композиционных материалов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2327718C1 true RU2327718C1 (ru) | 2008-06-27 |
Family
ID=39680050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007100608/04A RU2327718C1 (ru) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Эпоксидное связующее для композиционных материалов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2327718C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2527086C2 (ru) * | 2012-11-22 | 2014-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Эпоксидное связующее для полимерных композиционных материалов |
RU2611417C2 (ru) * | 2011-07-15 | 2017-02-22 | Сикэ Текнолоджи Аг | Отвердитель эпоксидных смол |
RU2756806C1 (ru) * | 2020-12-26 | 2021-10-05 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана (Национальный Исследовательский Университет)" | Низковязкое эпоксидное связующее для армированных пластиков с высокой трещиностойкостью и теплостойкостью |
-
2007
- 2007-01-09 RU RU2007100608/04A patent/RU2327718C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЛИ X., НЕВИЛЛ К. Справочное руководство по эпоксидным смолам. - М.: Энергия, 1973, с.79-80. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2611417C2 (ru) * | 2011-07-15 | 2017-02-22 | Сикэ Текнолоджи Аг | Отвердитель эпоксидных смол |
RU2527086C2 (ru) * | 2012-11-22 | 2014-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Эпоксидное связующее для полимерных композиционных материалов |
RU2756806C1 (ru) * | 2020-12-26 | 2021-10-05 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана (Национальный Исследовательский Университет)" | Низковязкое эпоксидное связующее для армированных пластиков с высокой трещиностойкостью и теплостойкостью |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6401165B2 (ja) | 樹脂組成物及び樹脂を含有する複合構造体 | |
JP6388288B2 (ja) | エポキシ樹脂を硬化させるための液状硬化剤(i) | |
JP2018100397A (ja) | エポキシ液体硬化剤組成物 | |
RU2720681C2 (ru) | Композиции эпоксидных смол и армированные волокном композитные материалы, полученные из них | |
TWI730067B (zh) | 環氧樹脂硬化劑、環氧樹脂組成物及碳纖維強化複合材 | |
RU2327718C1 (ru) | Эпоксидное связующее для композиционных материалов | |
CN116283835B (zh) | 一种生物质环氧单体、自固化环氧树脂及其制备方法 | |
EP2948493A2 (de) | 2,2',6,6'-tetramethyl-4,4'-methylenbis(cyclohexylamin) als härter für epoxidharze | |
US3642698A (en) | Epoxy resin curing with imidazole alkyl acid phosphate salt catalyst | |
RU2427598C2 (ru) | Состав эпоксибисмалеимидного связующего для препрегов, препрег и изделие | |
KR101785241B1 (ko) | 폴리에테르술폰계 고분자의 단량체로 제조되는 프리프레그 및 이의 제조방법 | |
KR102561493B1 (ko) | 섬유-매트릭스 반제품 생성물을 위한 신속 경화 에폭시-수지 조성물 | |
CN109312057A (zh) | 用于纤维增强复合材料的环氧树脂组合物及利用它的预浸料 | |
US20240158627A1 (en) | Epoxy resin compositions | |
RU2335514C1 (ru) | Состав эпоксибисмалеимидного связующего для препрегов (варианты), способ получения эпоксибисмалеимидного связующего (варианты), препрег и изделие | |
RU2141493C1 (ru) | Связующее для армированных пластиков | |
RU2792592C1 (ru) | Состав и способ получения связующего на основе эпоксидно-бензоксазиновой композиции | |
RU2770097C1 (ru) | Полифениленсульфидные композиции с аппретированными стекловолокнами и способ их получения | |
JP2017061673A (ja) | 複合材料のためのシアネートエステル/アリールエチニルポリイミド樹脂 | |
RU2770088C1 (ru) | Полифениленсульфидные композиционные материалы с углеродными волокнами и способ их получения | |
RU2520543C2 (ru) | Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него | |
RU2411268C1 (ru) | Олигомер 4,4'-бис-(глицидиламино)-3,3'-дихлордифенилметан и полимерное связующее для композиционных материалов на его основе | |
JPH0230327B2 (ru) | ||
RU2447104C1 (ru) | Эпоксидная композиция | |
JP2012077243A (ja) | エポキシ樹脂配合用ポリベンゾオキサジン樹脂及びこれを含有するエポキシ樹脂組成物 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090110 |