RU2585638C1 - Epoxy binder, prepreg based thereon and article made therefrom - Google Patents
Epoxy binder, prepreg based thereon and article made therefrom Download PDFInfo
- Publication number
- RU2585638C1 RU2585638C1 RU2014151404/05A RU2014151404A RU2585638C1 RU 2585638 C1 RU2585638 C1 RU 2585638C1 RU 2014151404/05 A RU2014151404/05 A RU 2014151404/05A RU 2014151404 A RU2014151404 A RU 2014151404A RU 2585638 C1 RU2585638 C1 RU 2585638C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- epoxy
- binder
- resin
- epoxy binder
- prepreg
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/38—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising epoxy resins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J163/00—Adhesives based on epoxy resins; Adhesives based on derivatives of epoxy resins
Abstract
Description
Изобретение относится к области создания эпоксидных связующих для термостойких полимерных композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей, которые могут быть использованы в авиационной, машино-, авто-, судостроительной промышленности и других отраслях техники.The invention relates to the field of creating epoxy binders for heat-resistant polymer composite materials based on fibrous fillers, which can be used in the aviation, machine, auto, shipbuilding and other industries.
Из уровня техники известно эпоксидное связующее для создания полимерных композиционных материалов (ПКМ), содержащее эпокситрифенольную и эпоксидную диановую смолы, отвердители бис-(N,N′-диметилкарбамидо) дифенилметан и дициандиамид (ДЦДА), катализатор отверждения хлормедный комплекс и растворители спирт и ацетон (патент РФ 2152872, МПК B29C 43/20, C08J 5/24, опубл. 20.07.2000 г.). Препрег изготавливают путем пропитки стеклоткани марки Т-13 (ГОСТ 19170-2001) указанным связующим по растворной технологии. Изделие получают путем выкладки препрега и формированием вакуумно-автоклавным методом по следующему режиму: нагрев до температуры 120-130°C со скоростью 2,5°C/мин под вакуумом и выдержка при достигнутой температуре в течение 78 мин. К числу основных недостатков этого эпоксидного связующего следует отнести наличие большого количества органического растворителя в его составе (до 40%), что негативно сказывается на процессе отверждения, поскольку вследствие удаления летучих продуктов приводит к формированию пористой структуры изделия из ПКМ, характеризующейся невысокими показателями прочности.In the prior art, an epoxy binder is known for creating polymer composite materials (PCM) containing epoxytriphenol and epoxy dianes, hardeners bis- (N, N′-dimethylcarbamido) diphenylmethane and dicyandiamide (DCDA), a curing catalyst, a chlorinated complex and solvents alcohol and acetone ( RF patent 2152872, IPC B29C 43/20, C08J 5/24, publ. 20.07.2000). The prepreg is made by impregnating T-13 brand fiberglass (GOST 19170-2001) with the specified binder using mortar technology. The product is obtained by laying out the prepreg and forming by the vacuum-autoclave method according to the following mode: heating to a temperature of 120-130 ° C at a rate of 2.5 ° C / min under vacuum and holding at the temperature reached for 78 minutes. The main disadvantages of this epoxy binder include the presence of a large amount of organic solvent in its composition (up to 40%), which negatively affects the curing process, since due to the removal of volatile products, it leads to the formation of a porous structure of the product from PCM, characterized by low strength indicators.
Известно другое безрастворное эпоксидное связующее для изготовления ПКМ по препреговой технологии, которое состоит из эпоксидной смолы на основе бисфенола А, отверждающей системы, включающей дициандиамид и смесь 2,4-диметил-бис- и 2,6-толуол-бис-толуол мочевин, и порошка диоксида кремния (патент WO 2013171292, МПК C08G 59/40, C08L 63/00, C08J 5/24, опубл. 21.11.2013 г.). Препрег получают путем нанесения указанной композиции на стекловолокно марки LT570 (производитель Hexcel). Полученный препрег содержит 34 масс. % эпоксидной композиции и 66 масс. % стеклонаполнителя. Изделие получают путем формования препрега в нагретом прессе при температуре 130°C в течение 10 минут при давлении 5 бар. Недостатком указанного безрастворного эпоксидного связующего является низкая температура его стеклования (не более 135°C), которая ограничивает температурный режим эксплуатации изделий на его основе ввиду ухудшения физико-механических характеристик при температурах выше 135°C.Another non-solvent epoxy binder is known for the manufacture of PCM using prepreg technology, which consists of an epoxy resin based on bisphenol A, a curing system comprising dicyandiamide and a mixture of 2,4-dimethyl-bis- and 2,6-toluene-bis-toluene ureas, and silicon dioxide powder (patent WO 2013171292, IPC C08G 59/40, C08L 63/00, C08J 5/24, publ. 11/21/2013). The prepreg is obtained by applying the specified composition to a fiberglass brand LT570 (manufacturer Hexcel). The resulting prepreg contains 34 mass. % epoxy composition and 66 mass. % glass filler. The product is obtained by molding a prepreg in a heated press at a temperature of 130 ° C for 10 minutes at a pressure of 5 bar. The disadvantage of this solventless epoxy binder is the low glass transition temperature (not more than 135 ° C), which limits the temperature regime of operation of products based on it due to the deterioration of physical and mechanical characteristics at temperatures above 135 ° C.
Наиболее близким из аналогов, принятым за прототип, является эпоксидное связующее, включающее смесь полифункциональных эпоксидных смол на основе тетраглицидилдиаминодифенилметана: 34,5 масс. % и трифенилметана: 34,5 масс. %, латентный отверждающий агент: 17,2 масс. % и отвердитель 4,4'-диаминодифенилсульфон: 13,8 масс. %. Латентный отверждающий агент представляет собой микрокапсулы, содержащие гомогенную пасту, полученную путем диспергирования латентного аминного отвердителя 2-метилимидазола в эпоксидной смоле на основе бисфенола А (эпоксидная диановая смола) при соотношении отвердитель-смола - 1:2. Препрег, включающий указанное эпоксидного связующее и углеродную ткань марки TR50S-12L (производитель Mitsubishi Rayon Co., LTD), при соотношении компонентов: связующее - 30 масс. %, углеродный волокнистый наполнитель - 70 масс. %. Изделие из препрега получают методом препрегово-вакуумного формования по двухступенчатому режиму: температура 90°C - 2 ч, температура 200°C - 4 ч (патент ЕР 1275674, МПК C08G 59/40, C08G 59/50, C08J 5/24, опубл. 15.01.2013 г.). Недостатками указанного прототипа являются низкий уровень технологических характеристик эпоксидного связующего (невысокая степень сохранения реологических характеристик связующего и его жизнеспособности в препреге при температуре хранения 25°С), которые затрудняют и увеличивают стоимость процесса его переработки в ПКМ, а также низкие термомеханические (температура стеклования) и физико-механические характеристики (сохранение модуля упругости при повышении температуры эксплуатации) отвержденного эпоксидного связующего вместе с невысокими прочностными свойствами (прочность при межслойном сдвиге) изделий из ПКМ, изготовленных из препрега на основе связующего.The closest of the analogues adopted for the prototype is an epoxy binder comprising a mixture of polyfunctional epoxy resins based on tetraglycidyl diaminodiphenylmethane: 34.5 mass. % and triphenylmethane: 34.5 wt. % latent curing agent: 17.2 mass. % and hardener 4,4'-diaminodiphenylsulfone: 13.8 wt. % Latent curing agent is a microcapsule containing a homogeneous paste obtained by dispersing a latent amine hardener of 2-methylimidazole in an epoxy resin based on bisphenol A (epoxy Dianova resin) in the ratio of hardener-resin - 1: 2. A prepreg, including the specified epoxy binder and carbon fabric brand TR50S-12L (manufacturer Mitsubishi Rayon Co., LTD), with a ratio of components: binder - 30 mass. %, carbon fiber filler - 70 mass. % The prepreg product is obtained by prepreg-vacuum molding in a two-stage mode: temperature 90 ° C - 2 hours, temperature 200 ° C - 4 hours (patent EP 1275674, IPC C08G 59/40, C08G 59/50, C08J 5/24, publ. 15.01.2013). The disadvantages of this prototype are the low technological characteristics of the epoxy binder (a low degree of preservation of the rheological characteristics of the binder and its viability in the prepreg at a storage temperature of 25 ° C), which complicate and increase the cost of the process of processing it into PCM, as well as low thermomechanical (glass transition temperature) and physical and mechanical characteristics (preserving the elastic modulus with increasing operating temperature) of the cured epoxy binder together with n high strength properties (at the interlayer shear strength) of the FRP product made of a prepreg based binder.
Технической задачей и техническим результатом заявленного изобретения является создание теплостойкого эпоксидного связующего с улучшенными технологическими характеристиками (высокий уровень сохранения реологических характеристик связующего и его жизнеспособности в препреге при температуре хранения 25°С), повышенными термомеханическими (температура стеклования) и физико-механическими характеристиками (высокое сохранение модуля упругости при повышении температуры эксплуатации) для получения препрега, а также изготовления из него изделий с высоким уровнем физико-механических (прочность при межслойном сдвиге) свойств.The technical task and the technical result of the claimed invention is the creation of a heat-resistant epoxy binder with improved technological characteristics (high level of preservation of the rheological characteristics of the binder and its viability in the prepreg at a storage temperature of 25 ° C), increased thermomechanical (glass transition temperature) and physical and mechanical characteristics (high conservation modulus of elasticity with increasing operating temperature) to obtain a prepreg, as well as manufacturing from it products with a high level of physico-mechanical (interlayer shear strength) properties.
Для решения поставленной задачи и достижения технического результата предлагается эпоксидное связующее, включающее эпоксидную полифункциональную смолу, латентный отверждающий агент и отвердитель 4,4′-диаминодифенилсульфон, при этом связующее дополнительно включает эпоксидную диановую смолу, в качестве латентного отверждающего агента содержит гомогенную пасту диспергированного латентного аминного отвердителя дициандиамида в эпоксидной диановой смоле, при следующем соотношении компонентов, масс. %:To solve this problem and achieve a technical result, an epoxy binder is proposed, including an epoxy polyfunctional resin, a latent curing agent and a hardener of 4,4'-diaminodiphenylsulfone, while the binder further includes an epoxy diane resin, and contains a homogeneous paste of a dispersed latent amine curing agent as a latent curing agent. dicyandiamide in epoxy dianovoy resin, in the following ratio of components, mass. %:
Эпоксидное связующее может дополнительно содержать неорганический наполнитель в количестве 0,5-5,0% от всей композиции.The epoxy binder may further comprise an inorganic filler in an amount of 0.5-5.0% of the total composition.
В качестве неорганического наполнителя эпоксидное связующее может дополнительно содержать один из наполнителей: технический углерод, порошок корундовый или порошок нитрида бора.As an inorganic filler, the epoxy binder may additionally contain one of the fillers: carbon black, corundum powder or boron nitride powder.
В качестве полифункциональной смолы могут использовать одну полифункциональную эпоксидную смолу, выбранную из следующих групп: модифицированные эпоксиимидные смолы, смолы на основе фенолов, глицидилпроизводные ароматических аминов.As a multifunctional resin, one multifunctional epoxy resin selected from the following groups can be used: modified epoxyimide resins, phenol-based resins, glycidyl derivatives of aromatic amines.
Предложен также препрег, включающий указанное эпоксидное связующее и волокнистый наполнитель, при следующем соотношении компонентов, масс. %:A prepreg is also proposed, including the specified epoxy binder and a fibrous filler, in the following ratio of components, mass. %:
В качестве волокнистого наполнителя могут использоваться стекло- или угленаполнители.Glass or carbon fillers may be used as the fibrous filler.
Изделие изготавливают путем вакуумного формования препрега из заявленного эпоксидного связующего.The product is made by vacuum molding a prepreg of the claimed epoxy binder.
При синтезе заявленного эпоксидного связующего, введение отвердителя 4,4'-диаминодифенилсульфона осуществляется при температуре реакционной смеси 65°C, в отличие от связующего-прототипа, где процесс его растворения выполняется при температуре 100°C. Используемый для создания разработанного эпоксидного связующего более низкотемпературный режим совмещении с отвердителем, химическая активность которого начинается при температурах более 80°С, при совмещении позволяет равномерно распределить отвердитель 4,4'-диаминодифенилсульфон без его растворения и ранней химической активации, с образованием однородной суспензии, что в итоге обеспечивает высокую степень сохранения реологических характеристик эпоксидного связующего и повышенную жизнеспособность в препреге, полученного на основе связующего, в процессе хранения при температуре 25°C.In the synthesis of the claimed epoxy binder, the introduction of a hardener of 4,4'-diaminodiphenyl sulfone is carried out at a temperature of the reaction mixture of 65 ° C, in contrast to the prototype binder, where its dissolution is carried out at a temperature of 100 ° C. The lower temperature regime used to create the developed epoxy binder is combined with a hardener, the chemical activity of which begins at temperatures above 80 ° C, and when combined, the hardener 4,4'-diaminodiphenylsulfone can be evenly distributed without its dissolution and early chemical activation, with the formation of a uniform suspension, which ultimately provides a high degree of preservation of the rheological characteristics of the epoxy binder and increased viability in the prepreg, obtained on the basis of e binder, during storage at 25 ° C.
Кроме того, использование в заявленном изобретении в составе латентного отверждающего агента в качестве латентного аминного отвердителя дициадиамида (ДЦЦА), характеризующегося наличием повышенного количества активных функциональных групп и способствующих одновременному протеканию реакции отверждения по различным механизмам, позволяет получить более плотно сшитую молекулярную структуру отвержденного эпоксидного связующего, чем используемый в прототипе латентный аминный отвердитель 2-метилимидазол, имеющий лишь одну активную функциональную группу, способную вступать во взаимодействие с эпоксидными группами. Такая часто сшитая (с высокой плотностью химических связей) отвержденная полимерная структура характеризуется более высокими термомеханическими характеристиками и обеспечивает более высокую теплостойкость заявленного эпоксидного связующего и материалов на его основе.In addition, the use in the claimed invention as part of a latent curing agent as a latent amine hardener of dicyadiamide (DCCA), characterized by the presence of an increased number of active functional groups and contributing to the simultaneous curing reaction by various mechanisms, allows to obtain a more densely crosslinked molecular structure of the cured epoxy binder, than the latent amine hardener 2-methylimidazole used in the prototype, having only one active fungus tional group capable of reacting with epoxy groups. Such a frequently crosslinked (with a high density of chemical bonds) cured polymer structure is characterized by higher thermomechanical characteristics and provides higher heat resistance of the claimed epoxy binder and materials based on it.
Использование в составе изобретения значительного количества эпоксидной диановой смолы (21-40 масс. %), в сравнении с прототипом (11,5 мас. %), содержащей в своей молекулярной структуре большое количество шарнирных кислородных мостиков, способствует образованию равномерно структурированной полимерной сетки, внося в общую молекулярную структуру подвижные фрагменты, тем самым обеспечивая возможность быстрой релаксации внутренних напряжений матрицы связующего, что, в свою очередь, приводит к формированию полимерной матрицы с высоким сохранением модуля упругости и ПКМ с повышенными прочностными характеристиками.The use in the composition of the invention of a significant amount of epoxy Dianova resin (21-40 wt.%), In comparison with the prototype (11.5 wt.%), Containing in its molecular structure a large number of articulated oxygen bridges, promotes the formation of a uniformly structured polymer network, introducing moving fragments into the general molecular structure, thereby providing the possibility of rapid relaxation of the internal stresses of the matrix of the binder, which, in turn, leads to the formation of a polymer matrix with high elastic modulus and PCM with increased strength characteristics.
Дополнительное введение неорганического наполнителя 0,5-5,0 масс. % от всей композиции эпоксидного связующего способствует повышению теплопроводности и сопротивлению светостарению изделий из ПКМ на его основе.The additional introduction of inorganic filler 0.5-5.0 mass. % of the total composition of the epoxy binder helps to increase thermal conductivity and resistance to light aging of PCM products based on it.
В качестве полифункциональной эпоксидной смолы в изобретении могут использоваться: полифункциональная модифицированная эпоксиимидная смола ЭПОКС-01Н, полифункциональные смолы на основе фенолов марок УП-643, ЭН-6, ЭТФ или глицидилпроизводные ароматических аминов марок УП-610, ЭХД и др.As a polyfunctional epoxy resin in the invention, the following can be used: polyfunctional modified epoxyimide resin EPOKS-01N, polyfunctional resins based on phenols UP-643, EN-6, ETF or glycidyl derivatives of aromatic amines UP-610, EHD and others.
Латентный отверждающий агент представляет собой гомогенную пасту, полученную путем диспергирования дициандиамида (ДЦДА) в эпоксидной диановой смоле, при их соотношении 1:2 соответственно.The latent curing agent is a homogeneous paste obtained by dispersing dicyandiamide (DCDA) in epoxy diane resin, with a ratio of 1: 2, respectively.
В качестве эпоксидной диановой смолы для диспергирования ДЦДА могут быть использованы эпоксидные диановые смолы марок ЭД-22, ЭД-20 (ГОСТ 10587-93), D.E.R. 330 или D.E.R. 331 (производитель Dow Chemical Company) и др.As the epoxy Dianova resin for dispersion of DTSDA can be used epoxy Dianova resin brands ED-22, ED-20 (GOST 10587-93), D.E.R. 330 or D.E.R. 331 (manufactured by Dow Chemical Company) and others.
В качестве ДЦДА в изобретении могут использоваться: дициандиамид (ГОСТ 6988-73), DYHARD 100S, DYHARD 100SF (производитель AlzChem), DICY 7 (производитель Japan Ероху Resins) и др.The following can be used as DCDA in the invention: dicyandiamide (GOST 6988-73), DYHARD 100S, DYHARD 100SF (manufacturer AlzChem), DICY 7 (manufacturer Japan Erohu Resins), etc.
В качестве эпоксидной диановой смолы могут быть использованы эпоксидные диановые смолы марок ЭД-22, ЭД-20, ЭД-16 (ГОСТ 10587-93) или D.E.R. 330, или D.E.R. 331 (производитель Dow Chemical Company) и др. или их смеси.As the epoxy Dianova resin can be used epoxy Dianova resin brands ED-22, ED-20, ED-16 (GOST 10587-93) or D.E.R. 330, or D.E.R. 331 (manufactured by Dow Chemical Company) et al. Or mixtures thereof.
В качестве отвердителя могут быть использованы 4,4'-диаминодифенилсульфон (4,4 ДАДФС), ARADUR 9664-1 или ARADUR 976-1 (производитель Huntsman) и др.As a hardener, 4,4'-diaminodiphenylsulfone (4.4 DADFS), ARADUR 9664-1 or ARADUR 976-1 (manufactured by Huntsman), etc. can be used.
В качестве неорганического наполнителя могут быть использованы, например, технический углерод (сажа) марки К354 (ГОСТ 7885-86), порошок корундовый или порошок нитрида бора (ГОСТ Р 53922-2010) и др.As inorganic filler can be used, for example, carbon black (soot) grade K354 (GOST 7885-86), corundum powder or boron nitride powder (GOST R 53922-2010), etc.
Примеры осуществленияExamples of implementation
Приготовление латентного отверждающего агентаPreparation of latent curing agent
Пример 1 (табл. 1).Example 1 (table. 1).
В чистый и сухой смеситель загружают 66,6 масс. % эпоксидной диановой смолы марки ЭД-22 и 33,4 масс. % порошка DYHARD 100S. Включают мешалку и перемешивают содержимое со скоростью 15 об/мин при температуре 25°C не менее 20 минут до образования однородной, без видимых включений, пасты.In a clean and dry mixer load 66.6 mass. % epoxy Dianova resin brand ED-22 and 33.4 wt. % DYHARD 100S powder. The mixer is turned on and the contents are mixed at a speed of 15 rpm at a temperature of 25 ° C for at least 20 minutes until a homogeneous, without visible inclusions, paste is formed.
По окончании процесса приготовления выключают мешалку и сливают полученную пасту в стеклянную емкость.At the end of the cooking process, turn off the stirrer and pour the resulting paste into a glass container.
Примеры 2-5.Examples 2-5.
Приготовление пасты латентного отверждающего агента выполняют аналогично примеру 1, но с другими компонентами, и при соотношениях, приведенных в табл. 1.The preparation of latent curing agent paste is carried out analogously to example 1, but with other components, and at the ratios given in table. one.
Приготовление заявленного эпоксидного связующего.Preparation of the claimed epoxy binder.
Пример 1.Example 1
В чистый и сухой смеситель загружают 45 масс. % полифункциональной смолы на основе фенола марки ЭН-6 и 30 масс. % эпоксидной диановой смолы марки D.E.R.331. Включают смеситель и, перемешивая со скоростью 30 об/мин, нагревают до температуры 80°C. Перемешивание проводят до полного совмещения компонентов, после которого температуру реакционной смеси понижают до 65°C и добавляют небольшими порциями 21 масс. % отвердитель 4,4'-ДАДФС при перемешивании со скоростью 40 об/мин в течение 20 мин, после чего загружают 4 масс. % пасты латентного отверждающего агента, приготовленной по рецептуре примера 1 (табл. 1) и перемешивают со скоростью 40 об/мин до получения полностью однородной пасты. Выключают мешалку и сливают готовое связующее через сливной штуцер.In a clean and dry mixer load 45 mass. % polyfunctional resin based on phenol brand EN-6 and 30 mass. % D.E.R.331 brand epoxy resin. The mixer is turned on and, stirring at a speed of 30 rpm, heated to a temperature of 80 ° C. Stirring is carried out until the components are completely combined, after which the temperature of the reaction mixture is reduced to 65 ° C and added in small portions of 21 mass. % hardener 4,4'-DADFS with stirring at a speed of 40 rpm for 20 minutes, after which they load 4 mass. % paste of latent curing agent prepared according to the recipe of example 1 (table. 1) and stirred at a speed of 40 rpm to obtain a completely homogeneous paste. Turn off the mixer and drain the finished binder through the drain fitting.
Технологию изготовления эпоксидных связующих по примерам 2-12 (табл. 2) использовали аналогично примеру 1. В примерах 3, 5, 9, 11 и 12 в эпоксидное связующее дополнительно вносится неорганический наполнитель.The manufacturing technology of the epoxy binders according to examples 2-12 (table. 2) was used analogously to example 1. In examples 3, 5, 9, 11 and 12, an inorganic filler is additionally introduced into the epoxy binder.
Получение препрегаPrepreg Preparation
Пример 1.Example 1
Получение препрега происходит путем нанесения 30 масс. % эпоксидного связующего, приготовленного по рецептуре примера 1 (табл. 2) при температуре 60°C на ткань Porsche 4510 в количестве 70 масс. %.Obtaining a prepreg occurs by applying 30 mass. % epoxy binder prepared according to the recipe of example 1 (table. 2) at a temperature of 60 ° C on a Porsche 4510 fabric in an amount of 70 mass. %
Препреги для примеров 5, 8 и 11 изготавливали с использованием углеткани Porsche 3110, а для примеров 2, 4, 7, 10 и 12 с использованием стеклоткани марки ТР-560 (производитель «Полоцк-Стекловолокно», Беларусь)Prepregs for examples 5, 8 and 11 were made using carbon fiber Porsche 3110, and for examples 2, 4, 7, 10 and 12 using fiberglass brand TR-560 (manufacturer Polotsk-Fiberglass, Belarus)
Изготовление изделий.Manufacturing products.
Пример 1.Example 1
Изготовление изделий осуществляется методом вакуумного формования препрега, полученного по рецептуре примера 1 (табл. 3), по многоступенчатому температурному режиму: 2 ч при температуре 90°C, 2 ч при температуре 120°C, 3 ч при температуре 180°C и 4 ч при температуре 200°C, после вакуумного давления 0,09 МПа получали конструктивно подобные образцы типа ложемента оснастки.The manufacture of products is carried out by the method of vacuum molding of the prepreg obtained according to the recipe of example 1 (table. 3), according to the multi-stage temperature regime: 2 hours at a temperature of 90 ° C, 2 hours at a temperature of 120 ° C, 3 hours at a temperature of 180 ° C and 4 hours at a temperature of 200 ° C, after a vacuum pressure of 0.09 MPa, structurally similar samples of the type of tool cradle were obtained.
На основании изготовленных препрегов по примерам 2-12 (табл. 3) по технологии, аналогичной примеру 1, методом вакуумного формования препрега изготавливали конструктивноподобные образцы изделий: по примерам 2, 3 и 5 - типа каркаса оснастки, по примерам 4, 6 и 7 - типа элементов жесткости оснастки, по примерам 9, 8 и 10 - типа листов для теплоизоляции, по примерам 11 и 12 - типа ложемента оснастки.Based on the prepared prepregs according to Examples 2-12 (Table 3) using a technology similar to Example 1, constructive-like product samples were made by vacuum molding of the prepreg: according to Examples 2, 3, and 5, the type of tool frame, and according to Examples 4, 6, and 7, type of rigidity elements of equipment, according to examples 9, 8 and 10 - type of sheets for thermal insulation, according to examples 11 and 12 - type of tool cradle.
Составы латентного отверждающего агента по изобретению и прототипу приведены в таблице 1, связующих по изобретению и прототипу приведены в таблице 2, составы препрегов по изобретению и прототипу - в таблице 3, свойства связующих по заявленному изобретению и прототипу, препрегов и ПКМ, изготовленных на их основе, - в таблице 4.The compositions of the latent curing agent according to the invention and the prototype are shown in table 1, the binders according to the invention and the prototype are shown in table 2, the compositions of the prepregs according to the invention and the prototype are shown in table 3, the properties of the binders according to the claimed invention and the prototype, prepregs and PCM made on their basis , - in table 4.
Сравнительные данные из таблицы 4 показывают, что предлагаемое эпоксидное связующее обеспечивает преимущества по сравнению с прототипом:Comparative data from table 4 show that the proposed epoxy binder provides advantages compared with the prototype:
- заявленное эпоксидное связующее является более технологичным, поскольку характеризуется более стабильными показателями сохранения вязкости, рост которой в течении 3-х недель хранения при температуре 25°C не превышает 20% от исходного показателя (коэффициент повышения вязкости связующего 1,0÷1,2), у прототипа же наблюдается увеличение показателя вязкости до 50% (коэффициент повышения вязкости связующего 1,5). Такая высокая химическая стабильность заявленного эпоксидного связующего и незначительный рост вязкости упрощают технологический процесс его переработки в ПКМ, а также дают возможность изготовления на его основе препрегов с длительной жизнеспособностью не менее 50 суток при комнатной температуре, в отличие от прототипа, у которого жизнеспособность при комнатной температуре составляет всего лишь не менее 20 суток. Подобные технологические характеристики заявленного эпоксидного связующего дают возможность создавать долгоживущие препреги на его основе, которые могут обеспечить снижение энергозатрат на их транспортирование и хранение до момента переработки за счет исключения использования холодильной техники, что, в свою очередь отражается на экономических показателях производства;- the claimed epoxy binder is more technologically advanced, since it is characterized by more stable indicators of viscosity conservation, the growth of which during 3 weeks of storage at a temperature of 25 ° C does not exceed 20% of the initial indicator (coefficient of viscosity increase of the binder is 1.0 ÷ 1.2) , the prototype also has an increase in viscosity up to 50% (coefficient of viscosity increase of the binder of 1.5). Such high chemical stability of the claimed epoxy binder and a slight increase in viscosity simplify the technological process of its processing in PCM, and also make it possible to manufacture prepregs based on it with a long pot life of at least 50 days at room temperature, in contrast to the prototype, which has pot life at room temperature is only at least 20 days. Such technological characteristics of the claimed epoxy binder make it possible to create long-lived prepregs based on it, which can provide a reduction in energy costs for their transportation and storage until processing by eliminating the use of refrigeration equipment, which, in turn, affects the economic performance of production;
- заявленное эпоксидное связующее является более термостойким, поскольку характеризуется более высокими термомеханическими характеристиками (температура стеклования) отвержденного связующего Tg=211÷223°C. Полученные показатели более чем на 7-13% превосходят термостойкость материала прототипа, что способствует созданию более термостойких ПКМ с рабочей температурой до 180°C, в отличие от прототипа, характеризующегося температурой эксплуатации до 150°C;- the claimed epoxy binder is more heat-resistant, since it is characterized by higher thermomechanical characteristics (glass transition temperature) of the cured binder Tg = 211 ÷ 223 ° C. The obtained indicators are more than 7-13% higher than the heat resistance of the prototype material, which contributes to the creation of more heat-resistant PCMs with an operating temperature of up to 180 ° C, in contrast to the prototype, characterized by an operating temperature of up to 150 ° C;
- заявленное эпоксидное связующее характеризуется повышенными прочностными характеристиками отвержденного связующего, поскольку демонстрирует более высокое сохранение значения модуля упругости 57-61% в интервале температур от 30 до 180°C, в отличие от прототипа, у которого наблюдается сохранение этого показателя только до 51%. Подобные характеристики заявленного эпоксидного связующего позволяют создание на его основе деформационноустойчивых изделий из ПКМ с более высоким уровнем конструкционной прочности при повышенных температурах;- the claimed epoxy binder is characterized by increased strength characteristics of the cured binder, since it demonstrates a higher conservation of the elastic modulus value of 57-61% in the temperature range from 30 to 180 ° C, in contrast to the prototype, in which this indicator is preserved only up to 51%. Such characteristics of the claimed epoxy binder allow the creation on its basis of deformation-resistant products from PCM with a higher level of structural strength at elevated temperatures;
- заявленное эпоксидное связующее способно формировать термостойкие ПКМ с повышенными прочностными характеристиками: прочность при сдвиге при температуре 150°C - 53-56 МПа. Достигнутые показатели более чем на 10-16% превосходят прочность при сдвиге при температуре 150°C материала прототипа.- the claimed epoxy binder is able to form heat-resistant PCM with high strength characteristics: shear strength at a temperature of 150 ° C - 53-56 MPa. The achieved results are more than 10-16% higher than the shear strength at a temperature of 150 ° C of the material of the prototype.
Таким образом, заявленное эпоксидное связующее и препреги, изготовленные на его основе, упрощают процесс получения ПКМ и обеспечивают снижение энергозатрат на их транспортирование и хранение и также дают возможность создания теплостойких ПКМ с температурой эксплуатации до 180°C, повышенной прочностью при сдвиге 53-56 МПа и повышенного модуля упругости.Thus, the claimed epoxy binder and prepregs made on its basis simplify the process of obtaining PCMs and reduce energy costs for their transportation and storage and also make it possible to create heat-resistant PCMs with operating temperatures up to 180 ° C, increased shear strength of 53-56 MPa and increased modulus of elasticity.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014151404/05A RU2585638C1 (en) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Epoxy binder, prepreg based thereon and article made therefrom |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014151404/05A RU2585638C1 (en) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Epoxy binder, prepreg based thereon and article made therefrom |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2585638C1 true RU2585638C1 (en) | 2016-05-27 |
Family
ID=56096241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014151404/05A RU2585638C1 (en) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Epoxy binder, prepreg based thereon and article made therefrom |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2585638C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2676634C1 (en) * | 2018-04-19 | 2019-01-09 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Prepreg based on adhesive binder of reduced flammability and fiberglass, carbon fiber on its basis |
| RU2688539C1 (en) * | 2018-11-15 | 2019-05-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные технологии и материалы" (ООО "ИТЕКМА") | Epoxy binder for making large-size composite articles, including fittings, and method of making large-size composite tooling |
| RU2718782C1 (en) * | 2019-12-06 | 2020-04-14 | Акционерное общество "Препрег-Современные Композиционные Материалы" | Epoxy binder, prepreg based thereon and article made therefrom |
| RU2803987C1 (en) * | 2022-03-23 | 2023-09-25 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ВИАМ) | Hot melt epoxy binder, semipreg based on it and a product made from it |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1275674A1 (en) * | 2000-04-21 | 2003-01-15 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Epoxy resin composition and prepreg made with the epoxy resin composition |
| RU2230764C1 (en) * | 2003-03-12 | 2004-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Epoxide glue composition, prepreg based thereon, and product manufactured therefrom |
| RU2307136C1 (en) * | 2006-03-01 | 2007-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Epoxy binding agent, the prepreg produced on its base and the product made out of the prepreg |
| RU2513916C1 (en) * | 2012-09-03 | 2014-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ФГУП "ВИАМ") | Epoxy binder, prepreg based thereon and article made therefrom |
| RU2520543C2 (en) * | 2012-09-03 | 2014-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Epoxy binding agent, based on it prepreg and product made of it |
-
2014
- 2014-12-18 RU RU2014151404/05A patent/RU2585638C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1275674A1 (en) * | 2000-04-21 | 2003-01-15 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Epoxy resin composition and prepreg made with the epoxy resin composition |
| RU2230764C1 (en) * | 2003-03-12 | 2004-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Epoxide glue composition, prepreg based thereon, and product manufactured therefrom |
| RU2307136C1 (en) * | 2006-03-01 | 2007-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Epoxy binding agent, the prepreg produced on its base and the product made out of the prepreg |
| RU2513916C1 (en) * | 2012-09-03 | 2014-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ФГУП "ВИАМ") | Epoxy binder, prepreg based thereon and article made therefrom |
| RU2520543C2 (en) * | 2012-09-03 | 2014-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Epoxy binding agent, based on it prepreg and product made of it |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2676634C1 (en) * | 2018-04-19 | 2019-01-09 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Prepreg based on adhesive binder of reduced flammability and fiberglass, carbon fiber on its basis |
| RU2688539C1 (en) * | 2018-11-15 | 2019-05-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные технологии и материалы" (ООО "ИТЕКМА") | Epoxy binder for making large-size composite articles, including fittings, and method of making large-size composite tooling |
| RU2718782C1 (en) * | 2019-12-06 | 2020-04-14 | Акционерное общество "Препрег-Современные Композиционные Материалы" | Epoxy binder, prepreg based thereon and article made therefrom |
| RU2803987C1 (en) * | 2022-03-23 | 2023-09-25 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ВИАМ) | Hot melt epoxy binder, semipreg based on it and a product made from it |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110461814B (en) | Resin blends, prepregs and articles containing a phthalonitrile reactive diluent and a bisphthalonitrile resin | |
| CN104105693B (en) | Benzoxazine and the compositions containing benzoxazine | |
| EP3233438B1 (en) | Modified resin systems suitable for liquid resin infusion | |
| JP6735755B2 (en) | Benzoxazine and composition containing benzoxazine | |
| RU2488612C1 (en) | Epoxide composition for making articles from polymer composite materials by vacuum infusion | |
| CN1284776C (en) | Benzoxazine intermediate containing N-allyl and composition and preparation thereof | |
| CN105368046B (en) | Cyanate ester resin/heat conduction filler composition, prepreg and its application | |
| RU2585638C1 (en) | Epoxy binder, prepreg based thereon and article made therefrom | |
| CN103012780B (en) | Benzoxazine resin/ionic liquid composition | |
| WO2015023615A1 (en) | 1k thermoset epoxy composition | |
| CN102212179B (en) | Preparation method of phenolic resin used for hand lay-up fiberglass-reinforced plastic | |
| RU2587178C1 (en) | Epoxy binder, prepreg based thereon and article made therefrom | |
| CN104098752A (en) | Xylene modified phenolic resin and preparation method thereof, as well as molding compound and preparation method thereof | |
| CN103012779A (en) | Benzoxazine resin/ionic liquid composition | |
| CN111875793A (en) | Phthalonitrile resin for composite material and preparation method thereof | |
| CN106565923A (en) | Silicon-containing epoxy anacardol-group phenolic resin, and preparation method and application of silicon-containing epoxy anacardol-group phenolic resin | |
| RU2655805C1 (en) | Epoxy binder, prepreg based thereon and article made therefrom | |
| RU2565177C1 (en) | Film-type epoxy binder | |
| RU2606443C1 (en) | Epoxy composition for making articles from polymer composite materials by vacuum infusion | |
| JP2020023630A (en) | Epoxy compound, epoxy resin, epoxy resin composition, resin cured product, prepreg, fiber-reinforced composite material, and method for producing the same | |
| JP7314422B2 (en) | Method for the preparation of molded composites from bulk molding compound | |
| RU2601486C1 (en) | Epoxy binder, prepreg based thereon and article made therefrom | |
| CN107379692A (en) | A kind of polyurethane-modified flexible multi-layered foamed phenolic resin composite and preparation method thereof | |
| RU2718782C1 (en) | Epoxy binder, prepreg based thereon and article made therefrom | |
| KR101462449B1 (en) | Glycidylamine epoxy curing composition |