UA140155U - FIBER PLASTIC - Google Patents

Abstract

Склопластик для конструкцій з підвищеними показниками залишкової міцності після дії екстремального теплового впливу і подальшого охолодження містить склотканину Т-10, епоксидний олігомер - дигліцидиловий ефір 4,4-діокси-1,1'-динафтилу, отверджувач - новолачну фенолоформальдегідну смолу СФ-010 і прискорювач отвердження - комплекс трифтористого бору з 4,4'-діамінодифенілметаном.Fiberglass for structures with high residual strength after exposure to extreme heat and subsequent cooling contains T-10 fiberglass, epoxy oligomer - diglycidyl ether of 4,4-dioxy-1,1'-dinaphthyl, hardener - novolac phenol-formaldehyde resin 01 curing - a complex of boron trifluoride with 4,4'-diaminodiphenylmethane.

Description

Корисна модель належить до одержання армованих полімерних матеріалів на основі поліепоксидного зв'язуючого і склотканини, які призначені для виготовлення елементів технологічних конструкцій, здатних до збереження підвищених показників залишкової міцності після екстремальних теплових впливів, зокрема для виробництва опорних стійок, посилення згинаючих несучих конструкцій будівель і споруд та комунікаційного обладнання на підприємствах з підвищеним рівнем пожежної небезпеки.The useful model belongs to the production of reinforced polymer materials based on polyepoxy binder and glass fabric, which are intended for the manufacture of elements of technological structures capable of maintaining increased indicators of residual strength after extreme thermal effects, in particular for the production of support posts, strengthening of bending load-bearing structures of buildings and structures and communication equipment at enterprises with a high level of fire danger.

Відомий склопластик на основі епоксидної композиції до складу якої входять епоксидіановий олігомер ЕД-20, фенольна смола СФ-341 А, розчинник - спирто-ацетонова суміш і каталізатор отвердження - комплекс трифтористого бору з ізофорондіаміном |11.A well-known fiberglass based on an epoxy composition, which includes epoxy oligomer ED-20, phenolic resin SF-341 A, a solvent - an alcohol-acetone mixture, and a curing catalyst - a complex of boron trifluoride with isophorondiamine |11.

Композиція у складі препрегу має задовільну технологічність, а готовий матеріал (склопластик) має високі показниками міцності і стійкості до дії знакозмінних температур. Однак при підвищенні температури до 150 С матеріал різко втрачає жорсткість, що обмежує його застосування як теплостійких функціональних будівельних елементів та елементів комунікаційного технологічного обладнання.The prepreg composition has satisfactory manufacturability, and the finished material (fiberglass) has high strength and resistance to temperature fluctuations. However, when the temperature rises to 150 C, the material sharply loses its rigidity, which limits its use as heat-resistant functional building elements and elements of communication technological equipment.

Відоме застосування в епоксидних композиціях для отримання склопластиків комплексу трифтористого бору з біс (1-аміно-2-нафтил)-трисульфідом (21. Введення заміщеного біядерного ароматичного аміну в реакційну систему, що включає епоксидіановий олігомер ЕД-20 і ізометилтетрагідрофталевий ангідрид, дозволяє прискорити процес отвердження і виконувати формування препрегу на її основі при температурах не вище 100 "С. Отриманий склопластик має підвищену теплостійкість (170 "С) і термостійкість (- 220 7С).It is known to use in epoxy compositions for obtaining glass plastics the complex of boron trifluoride with bis (1-amino-2-naphthyl)-trisulfide (21. The introduction of a substituted binuclear aromatic amine into the reaction system, which includes ED-20 epoxy oligomer and isomethyltetrahydrophthalic anhydride, allows you to speed up the process curing and forming prepreg on its basis at temperatures not higher than 100 "C. The obtained fiberglass has increased heat resistance (170 "C) and heat resistance (- 220 7C).

Однак, в проміжній області зазначених характеристичних температур він схильний до прояву високоеластичної деформації і під впливом екстремальних теплових потоків, наприклад при виникненні пожежі, втрачає несучу здатність.However, in the intermediate region of the specified characteristic temperatures, it is prone to highly elastic deformation and loses its load-bearing capacity under the influence of extreme heat flows, for example in the event of a fire.

Для поліпшення стійкості склопластиків при підвищених температурах, відомо застосування сполучного на основі епоксидіанового олігомеру марки ОСЕВА (вміст епоксидних груп "«- 21 Об), отвердженого 1,5 або 1,6-нафталіндіолом в присутності каталізатора - М, М-диметилбензіламінуTo improve the stability of fiberglass at elevated temperatures, it is known to use a binder based on OSEVA epoxy oligomer (the content of epoxy groups ""- 21 Ob), cured with 1,5 or 1,6-naphthalenediol in the presence of a catalyst - M, M-dimethylbenzylamine

ІЗ. Застосування отверджувача нафталенового типу дозволило при тривалому старінні поліепоксиду знизити втрати маси при підвищеній температурі (7 230" С) і підвищити вихідну теплостійкість до 1757 С Однак цього є недостатньо для застосування сполучного дляFROM. The use of a naphthalene-type hardener made it possible to reduce mass loss at elevated temperature (7,230" C) and increase the initial heat resistance to 1,757 C during long-term aging of polyepoxide. However, this is not enough for the use of a binder for

Зо конструкційних склопластиків, які спроможні зберігати працездатність при підвищених температурах.Made of structural fiberglass that can maintain performance at elevated temperatures.

Найбільш близьким аналогом є склопластик, який отримано на основі епоксидної композиції, яка містить дигліцидиловий ефір 4,4-діокси-1,1-динафтилу, отверджувач - новолачну фенолоформальдегідну смолу СФ-010 і прискорювач отвердження М, М-диметилбензіламін (41.The closest analogue is fiberglass, which is obtained on the basis of an epoxy composition containing diglycidyl ether of 4,4-dioxy-1,1-dinaphthyl, a hardener - novolac phenol-formaldehyde resin SF-010 and a hardening accelerator M, M-dimethylbenzylamine (41.

Склопластик при стандартних умовах випробувань має підвищену теплостійкість (1757 С)і термостійкість, з характеристичною температурою 10 95 - вої втрати маси по зв'язуючому, рівній 245"С. При підвищених швидкостях нагріву, що відповідає дії теплових навантажень при екстремальних умовах (наприклад, при пожежі), склопластик зберігає жорсткість до температур близьких 6007 С вна рівні значень модуля пружності Еех12 ГПа. У цих умовах міцність стандартних зразків на розтяг, стиск і вигин складає 150 МПа, 85 МПа і 140 МПа, відповідно, що дозволяє використовувати склопластик для розробки силових елементів несучих конструкцій експлуатованих при підвищених температурах.Fiberglass under standard test conditions has increased heat resistance (1757 C) and heat resistance, with a characteristic temperature of 10 95 - the mass loss of the binder, equal to 245 "C. At increased heating rates, which corresponds to the action of thermal loads under extreme conditions (for example, in the event of a fire), fiberglass retains its stiffness to temperatures close to 6007 C at the level of the modulus of elasticity Eex12 GPa. Under these conditions, the tensile, compressive, and bending strength of standard samples is 150 MPa, 85 MPa, and 140 MPa, respectively, which allows the use of fiberglass for development power elements of load-bearing structures operated at elevated temperatures.

Основним недоліком склопластику є його втрата міцності в умовах охолодження до температури навколишнього середовища. При цьому несуча здатність обмежується значеннями 80 МПа при розтягуванні, 35 МПа при стискуванні і 90 МПа при статичному вигині, що знижує ефективність використання склопластику для виготовлення елементів будівельних і функціональних конструкцій з підвищеною межею вогнестійкості.The main disadvantage of fiberglass is its loss of strength when cooled to ambient temperature. At the same time, the load-bearing capacity is limited to values of 80 MPa in tension, 35 MPa in compression and 90 MPa in static bending, which reduces the efficiency of using fiberglass for the manufacture of elements of building and functional structures with an increased fire resistance limit.

В основу корисної моделі поставлена задача, що полягає у розробці склопластику для конструкцій з підвищеним показниками залишкової міцності після дії екстремального теплового впливу і подальшого охолодження.The useful model is based on the task of developing fiberglass for structures with increased residual strength after extreme heat exposure and subsequent cooling.

Поставлена задача вирішується тим, що склопластик з підвищеними показниками залишкової міцності після дії екстремального теплового впливу і подальшого охолодження, що містить склотканину Т-10, епоксидний оолігомер - дигліцидиловий ефір 4,4-діокси-1,1- динафтилу, отверджувач - новолачну фенолоформальдегідну смолу СФ-010 і прискорювач отвердження, згідно з корисною моделлю, як прискорювач отвердження містить комплекс трифтористого бору з 4,4"-діамінодифенілметаном, при наступному співвідношенні компонентів, мас. 95. склотканина 68,8-69,6 епоксидні олігомери 18,6-18,8 оверджувач 11,3-121 прискорювач отвердження 0,3-0,5.The task is solved by the fact that fiberglass with increased residual strength after extreme heat exposure and subsequent cooling, containing glass fabric T-10, epoxy oligomer - 4,4-dioxy-1,1-dinaphthyl diglycidyl ether, hardener - novolac phenol-formaldehyde resin SF-010 and a hardening accelerator, according to a useful model, as a hardening accelerator contains a complex of boron trifluoride with 4,4"-diaminodiphenylmethane, with the following ratio of components, weight 95. fiberglass 68.8-69.6 epoxy oligomers 18.6- 18.8 hardening agent 11.3-121 hardening accelerator 0.3-0.5.

Відмітною особливістю від найближчого аналога є використання у складі склопластика, як прискорювача отвердження комплексу трифтористого бору з 4,4"-діамінодифенілметаном, що забезпечує в умовах вакуумного автоклавного формування підвищений ступінь отвердження зв'язуючого у армованому пластику і збереження надійного адгезійного контакту зі скловолокном в умовах змінних температур.A distinctive feature from the closest analogue is the use in the composition of fiberglass as a hardening accelerator of the complex of boron trifluoride with 4,4"-diaminodiphenylmethane, which provides, under the conditions of vacuum autoclave formation, an increased degree of hardening of the binder in reinforced plastic and the preservation of reliable adhesive contact with the fiberglass in conditions variable temperatures.

Суть корисної моделі пояснюється прикладами із зміною співвідношення компонентів відповідно до таблиці 1.The essence of a useful model is explained by examples with a change in the ratio of components according to Table 1.

Приклад 1. 100 мас. ч. (18,8 мас.95 від загальної кількості компонентів у складі запропонованого склопластику) дигліцидилового ефіру 4,4-діокси-1,1-динафтилу змішують в реакторі з 60 мас. ч. (11,3 мас. 95) новолачною фенолформальдегідною смолою СФ-010 у спирто-ацетоновій суміші, нагрівають до 407 С і після повного суміщення охолоджують до кімнатної температури та додають 1,8 мас. ч. (0,3 мас. 95) комплексу трифтористого бору з 44"- діамінодифенілметаном. Приготовану суміш заливають у ванну просочувальної машини і потім методом занурення, віджимання і сушіння отримують просочену склотканину (препрег) на основі армованого матеріалу Т-10.Example 1. 100 wt. h. (18.8 wt.95 of the total number of components in the composition of the proposed fiberglass) diglycidyl ether of 4,4-dioxy-1,1-dinaphthyl is mixed in a reactor with 60 wt. h. (11.3 wt. 95) of novolac phenol-formaldehyde resin SF-010 in an alcohol-acetone mixture, heated to 407 C and, after complete mixing, cooled to room temperature and added 1.8 wt. part (0.3 wt. 95) of boron trifluoride complex with 44-diaminodiphenylmethane. The prepared mixture is poured into the bath of the impregnation machine, and then by the method of immersion, wringing and drying, impregnated glass fabric (prepreg) based on T-10 reinforced material is obtained.

Отриманий матеріал переробляють у склопластик методом автоклавного вакуумного формування, при наступних технологічних параметрах: - розрідження в вакуумному чохлі 0,08 МПа - надлишковий тиск у камері автоклава 0,3 МПа - температурний режим отвердження 90" С - 2 год. і далі 140 "С - 2 год.The obtained material is processed into fiberglass by the method of autoclave vacuum forming, with the following technological parameters: - rarefaction in the vacuum cover 0.08 MPa - excess pressure in the autoclave chamber 0.3 MPa - temperature mode of curing 90" C - 2 hours and then 140 "C - 2 hours

Після автоклавного формування склопластик додатково піддають термічній обробці при температурі 180 "С протягом 2 годин.After autoclave formation, fiberglass is additionally subjected to heat treatment at a temperature of 180 "C for 2 hours.

Таблиця 1Table 1

Контрольні ЗControl Z

Вміст компонентів у складі використаннямThe content of the components in the composition of the use

Компоненти запропонованого запропонованого склопластику, мас. 9о прискорювача отвердження мас. 9о (Склотканина Т-10 ГОСТ 19170-2001. | 6956 | 691 | 688 | 692 | 693Components of the proposed proposed fiberglass, wt. 9 o accelerator of mass hardening. 9o (Glass fabric T-10 GOST 19170-2001. | 6956 | 691 | 688 | 692 | 693

Дигліцидиловий ефір 4,4-діокси-1,1"- динафтилу (синтезований за методикою 18,8 18,7 18,6 18,74 18,64Diglycidyl ether of 4,4-dioxy-1,1"-dinaphthyl (synthesized according to the method 18.8 18.7 18.6 18.74 18.64

АAND

Новолачна фенолоформальдегідна смолаNovolac phenol-formaldehyde resin

Прискорювач отвердження - комплекс трифтористого бору з 4,4- діамінодифенілметаном (синтезований за 0,3 0,4 0,5 0,27 0,53 методикою (51)The hardening accelerator is a complex of boron trifluoride with 4,4-diaminodiphenylmethane (synthesized according to the 0.3 0.4 0.5 0.27 0.53 method (51)

Приклади 2-5. Здійснюють по аналогії з прикладом 1 і відрізняються кількістю компонентів в композиції (таблиця 1).Examples 2-5. They are carried out by analogy with example 1 and differ in the number of components in the composition (table 1).

Властивості кожної композиції за прикладами 1-5 (таблиця 1) порівняно з відомою приведено у таблиці 2.The properties of each composition according to examples 1-5 (table 1) in comparison with the known ones are given in table 2.

Таблиця 2Table 2

ВластивостіProperties

Характеристична температура 246 245 251 232 247 245 розкладання», "С 134 132 134 99 104 80 . 226 217 213 204 198 230 119 122 116 91 101 90 ху середні показники для композиції по прикладах повідомлення |4|; "х) за методом визначення теплостійкості по Мартенсу (ГОСТ 21341-2014); я) по кривих ТО при втраті 10 95 маси зразка (за методом диференціального термічного аналізу); ях) Чисельник - показники для вихідних зразків склопластику. Знаменник - для зразків склопластику підданих вогневим випробуванням (ДСТУ Б.В. 1.1-4-98) протягом 15 хвилин в умовах розвитку стандартної пожежі з подальшим припиненням нагріву і мимовільного їх охолодження в вогневої печі до кімнатної температури.Characteristic temperature of decomposition 246 245 251 232 247 245, "С 134 132 134 99 104 80 . 226 217 213 204 198 230 119 122 116 91 101 90 x average indicators for the composition according to the examples of message |4|; "x) by the method of determination heat resistance according to Martens (GOST 21341-2014); i) according to the TO curves with a loss of 10 95 of the mass of the sample (according to the method of differential thermal analysis); yah) The numerator is the indicators for the initial samples of fiberglass. The denominator is for fiberglass samples subjected to fire tests (DSTU B.V. 1.1-4-98) for 15 minutes under standard fire conditions with subsequent cessation of heating and their involuntary cooling in a fire furnace to room temperature.

Як видно з таблиці 2, пропонована епоксидна композиція для виготовлення армованого пластику має задовільні термічні властивості, що дає можливість отримання склопластику на її основі з поліпшеними показниками залишкової міцності після дії теплового навантаження при стандартних умовах розвитку пожежі і подальшого охолодження. Поряд з цим вихідні властивості міцності отриманого склопластику в межах співвідношення, яке заявляється (приклади 1-3), реалізуються на рівні найближчого аналога.As can be seen from Table 2, the proposed epoxy composition for the manufacture of reinforced plastic has satisfactory thermal properties, which makes it possible to obtain fiberglass based on it with improved indicators of residual strength after the action of thermal load under standard conditions of fire development and subsequent cooling. Along with this, the original strength properties of the obtained fiberglass within the ratio that is declared (examples 1-3) are realized at the level of the closest analogue.

Таким чином, запропонований склад композиційного матеріалу дозволяє отримати склопластик, який має підвищену стійкість до екстремальних теплових дій і здатний до збереження працездатності, зокрема, збереженню несучої спроможності після їх припинення.Thus, the proposed composition of the composite material makes it possible to obtain fiberglass, which has increased resistance to extreme thermal effects and is capable of maintaining performance, in particular, maintaining the load-bearing capacity after their termination.

Сукупність досягнутих показників дозволяють використовувати його для виготовлення опорних стійок, посилення згинаючих несучих конструкцій будівель і споруд та елементів комунікаційного обладнання на підприємствах з підвищеним рівнем пожежної небезпеки.The set of achieved indicators allows to use it for the manufacture of support racks, strengthening of bending load-bearing structures of buildings and structures and elements of communication equipment at enterprises with a high level of fire danger.

Джерела інформації: 1. Патент ВО 2118966, МПК 7 СО8.) 5/24. Оришко З.М., Бильім П.А. Препрег. Опубл. БИ Мо 26, 20.09.1998. 2. Авторское свидетельство 5) 1525174, МПК 7 Сова 59/72. Бильім П.А., Попова Н.Г.,Sources of information: 1. Patent VO 2118966, IPC 7 СО8.) 5/24. Orishko Z.M., Bylym P.A. Prepreg. Publ. BI Mo 26, 20.09.1998. 2. Author's certificate 5) 1525174, IPC 7 Sova 59/72. Bylyim P.A., Popova N.G.,

Гнездилов С.Н., Сергеев В.А., Неделькин В.И., Астанков А.В. Зпоксидная композиция. Опубл.Gnezdylov S.N., Sergeev V.A., Nedelkin V.I., Astankov A.V. Epoxy composition. Publ.

БИ Ме 44, 30.11.1989. 3. Х. Ли, К. Невилл. Справочное руководство по зпоксидньим смолам // Под ред. Н.В.BI Me 44, 30.11.1989. 3. H. Li, K. Neville. Reference manual for epoxy resins // Ed. N.V.

Александрова - М.: Знергия, 1973. - С. 125-126. 4. Патент на корисну модель Мо 37602, МПК (2006) СО8 5/00. Білим П.А., Афанасенко К.А.,Aleksandrova - M.: Znergia, 1973. - P. 125-126. 4. Utility model patent Mo 37602, IPC (2006) СО8 5/00. Bilym P.A., Afanasenko K.A.,

Михайлюк А.П., Олійник В.В. Склопластик Опубл. 10.12.2008, бюл. Ме23 5. Бильім П.А. Аддуктьї трехфтористого бора с аминозамещенньми ариленсульфидами и отвержденнье ими полизпоксидьі: автореф. дис. на соисканиє учен, степени канд. хим. наук: 02.00.06 "Химия вьісокомолекулярньїх соединений" / Павел Анатольевич Бильім. - Москва, 1990. -25 с.Mykhailiuk A.P., Oliynyk V.V. Fiberglass Publ. 10.12.2008, Bull. Me23 5. Bylyim P.A. Adducts of boron trifluoride with amino-substituted arylene sulfides and their curing of polyepoxides: autoref. thesis A candidate for a candidate degree. chemical Sciences: 02.00.06 "Chemistry of high molecular compounds" / Pavel Anatolyevich Bylim. - Moscow, 1990. -25 p.

Коо)Coo)

Claims (1)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Склопластик для конструкцій з підвищеними показниками залишкової міцності після дії екстремального теплового впливу і подальшого охолодження, що містить склотканину Т-10, епоксидний олігомер - дигліцидиловий ефір 4,4-діокси-1,1-динафтилу, отверджувач - новолачну фенолоформальдегідну смолу СФ-010 і прискорювач отвердження, який відрізняється тим, що як прискорювач отвердження містить комплекс трифтористого бору з 4,4- діамінодифенілметаном, при наступному співвідношенні компонентів, мас. 9о: склотканина 68,8-69,6 епоксидний олігомер 18,6-18,8 отверджувач 11,3-12,1 прискорювач отвердження 0,3-0,5.USEFUL MODEL FORMULA Fiberglass for constructions with increased residual strength after exposure to extreme heat and subsequent cooling, containing glass fabric T-10, epoxy oligomer - diglycidyl ether of 4,4-dioxy-1,1-dinaphthyl, hardener - novolac phenol-formaldehyde resin SF -010 and a hardening accelerator, which differs in that as a hardening accelerator it contains a complex of boron trifluoride with 4,4-diaminodiphenylmethane, with the following ratio of components, wt. 9o: fiberglass 68.8-69.6 epoxy oligomer 18.6-18.8 hardener 11.3-12.1 hardening accelerator 0.3-0.5.