RU2223981C1

RU2223981C1 - Prepreg

Info

Publication number: RU2223981C1
Application number: RU2002127861/04A
Authority: RU
Inventors: В.А. Лапицкий; В.И. Колесников; Д.М. Климов; А.П. Сычев; Л.Г. Досов
Original assignee: Лапицкий Валентин Александрович; Колесников Владимир Иванович; Климов Дмитрий Михайлович; Сычев Александр Павлович; Досов Леонид Геннадьевич
Priority date: 2002-10-17
Filing date: 2002-10-17
Publication date: 2004-02-20

Abstract

FIELD: structural materials. SUBSTANCE: invention relates to prepregs based on reinforcing and epoxide binders and may be used as high- strength and heat-resistant structural material in transport machinery construction, electrical engineering, aerospace industry, as well as fabrication of slider bearings operated under especially heavy-duty conditions. Prepreg contains resin portion of binder, which is interaction product of tetraglycidyl derivative of 3,3'-dichloro-4,4'- diaminodiphenylmethane, benzoguanamine, and 4,4'-dihydroxydiphenylsulfone in combination with aromatic amine as hardener and, as reinforcing filler, various-interlacing coal cloth or glass cloth or nonwoven materials with parallel fiber arrangement. All components are taken in specified proportions. EFFECT: improved strength characteristics at 200-300 C and antifriction properties. 2 tbl

Description

Изобретение относится к препрегам на основе армирующих наполнителей и эпоксидных связующих и может быть использовано в качестве высокопрочного и теплостойкого конструкционного материала в транспортном машиностроении, электротехнике, аэрокосмической промышленности, а также для изготовления подшипников скольжения, работающих в особо жестких условиях. The invention relates to prepregs based on reinforcing fillers and epoxy binders and can be used as a high-strength and heat-resistant structural material in transport engineering, electrical engineering, the aerospace industry, as well as for the manufacture of sliding bearings operating in especially harsh conditions.

Известны препреги на основе армирующего наполнителя и связующего, содержащего эпоксидную смолу и отвердитель - смесь ароматических аминов (авт. св. СССР 887595, кл C 08 J 5/24, Б.И 45, 1981). Known prepregs based on a reinforcing filler and a binder containing epoxy resin and hardener are a mixture of aromatic amines (ed. St. USSR 887595, class C 08 J 5/24, B.I. 45, 1981).

Такие препреги обеспечивают получение высокопрочных стекло- и углепластиков, но недостаточно обеспечивают сохранение прочностных показателей при температуре 200-300^oС и высоких антифрикционных свойств.Such prepregs provide high-strength glass and carbon fiber reinforced plastics, but insufficiently ensure the maintenance of strength characteristics at a temperature of 200-300 ^o C and high antifriction properties.

Известны антифрикционные композиции на основе углеткани, содержащие в составе связующего галогенсодержащую полиглицидиларилендиаминовую смолу, являющуюся аналогом тетраглицидил производного 3,3'- дихлор-4,4-диаминодифенилметана (пат. 2153107, кл. F 16 С 33/04, 2000). Carbon fiber based antifriction compositions are known that contain a halogen-containing polyglycidylarylenediamine resin, which is an analog of the tetra-glycidyl derivative of 3,3'-dichloro-4,4-diaminodiphenylmethane (Pat. 2153107, class F 16 C 33/04, 2000).

Недостатком таких материалов является сравнительно невысокая деформационная теплостойкость. The disadvantage of such materials is the relatively low deformation heat resistance.

Ближайшим прототипом заявляемого технического решения являются препреги, содержащие в составе связующего продукт конденсации эпоксидной смолы со смесью активных компонентов, включающих бензгуанамин (хим. название 2,4-диамино-6-фенил-1,2,5-триазин) и ароматический амин (патент РФ 2179984, кл. С 08 J 5/24, 27.02.2002). The closest prototype of the proposed technical solution are prepregs containing a binder condensation product of an epoxy resin with a mixture of active components including benzguanamine (chemical name 2,4-diamino-6-phenyl-1,2,5-triazine) and aromatic amine (patent RF 2179984, class C 08 J 5/24, 02.27.2002).

Однако эти препреги не обеспечивают сохранения достаточно высоких прочностных показателей при 200-300^oС.However, these prepregs do not ensure the preservation of sufficiently high strength indicators at 200-300 ^o C.

Целью настоящего изобретения является препрег, позволяющий получать на его основе высокопрочные угле- и стеклопластики, сохраняющие повышенные прочностные показатели при температуре 200-300^oС и обладающие хорошими антифрикционными свойствами.The aim of the present invention is a prepreg, which allows to obtain on its basis high-strength carbon and fiberglass, retaining high strength characteristics at a temperature of 200-300 ^o With good antifriction properties.

Поставленная цель достигается за счет использования в качестве смоляной части связующего продукта взаимодействия тетраглицидилового производного 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана (А), бензгуанамина (Б) и 4,4'-диоксидифенилсульфона (В) в соотношении А:Б:В от 70:10:20 до 95:3:2 в сочетании с отвердителем - ароматическим амином, а в качестве армирующего наполнителя - угле- или стеклоткани различного переплетения или нетканых материалов с параллельной укладкой волокон при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Смоляная часть связующего - 100
Отвердитель - 8 - 45
Армирующий наполнитель - 100 - 1000
Пример 1
В реактор, снабженный обогревом, охлаждением и мешалкой, загружают 83 мас.ч. тетраглицидилового производного 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана - технический продукт эпоксидная смола марки ЭХД (ТУ 6-05-1725-75) с содержанием (А) 27% эпоксидных групп и подогревают ее до 100^oС, затем добавляют 11 мас.ч. 4,4'-диоксидифенилсульфона (В) и 6 мас.ч. технического продукта - бензгуанамина (химическое название 2,4-диамино-6-фенил-1,2,5-триазин) (Б). После растворения указанных добавок включают охлаждение с целью избежания подъема температуры из-за выделения экзотермического тепла и поддерживают температуру 100±5^oС, осуществляют перемешивание в течение 45 мин. Далее полученный продукт сливают в противни и охлаждают.This goal is achieved by using as the resin part of the binder the product of the interaction of the tetra-glycidyl derivative of 3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane (A), benzguanamine (B) and 4,4'-dioxidiphenylsulfone (C) in the ratio A: B: C from 70:10:20 to 95: 3: 2 in combination with a hardener - aromatic amine, and as a reinforcing filler - carbon or fiberglass of various weaves or non-woven materials with parallel laying of fibers in the following ratio of components, wt.h .:
The resin part of the binder - 100
Hardener - 8 - 45
Reinforcing filler - 100 - 1000
Example 1
In the reactor, equipped with heating, cooling and stirrer, load 83 wt.h. tetra-glycidyl derivative of 3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane is a technical product epoxy resin of the ЭХД type (TU 6-05-1725-75) with a content of (A) 27% of epoxy groups and it is heated to 100 ^o С, then add 11 parts by weight 4,4'-dioxidiphenylsulfone (B) and 6 parts by weight technical product - benzguanamine (chemical name 2,4-diamino-6-phenyl-1,2,5-triazine) (B). After dissolution of these additives, cooling is turned on in order to avoid a temperature rise due to exothermic heat generation and a temperature of 100 ± 5 ^° C is maintained, stirring is carried out for 45 minutes. Next, the resulting product is poured into baking sheets and cooled.

Получают твердый продукт со следующими характеристиками:
Содержание эпоксидных групп, % - 22
Температура каплепадения по Уббелоде, ^oС - 75
Молекулярная масса (м.м.) - 1600
Полученный продукт (предконденсат) измельчают и растворяют в ацетоне, после чего к нему добавляют растворенный в ацетоне 3,3'-дихлор- 4,4'-диаминодифенилметан в количестве 40 мас.ч. на 100 мас.ч. предконденсата в пересчете на сухие продукты.A solid product is obtained with the following characteristics:
The content of epoxy groups,% - 22
Drop temperature according to Ubbelod, ^o С - 75
Molecular mass (m.m.) - 1600
The resulting product (precondensate) is crushed and dissolved in acetone, after which 3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane dissolved in acetone is added in an amount of 40 parts by weight. per 100 parts by weight precondensate in terms of dry products.

Вязкость раствора доводят до 14 с по ВЗ-4, заливают в ванну пропиточной машины и пропитывают 550 мас.ч. углеродной ткани сатинового переплетения. Готовый препрег сворачивают в рулоны. Далее его перерабатывают в изделия (короткие трубы) методом тканной намотки и отверждают при 120^oС в течение 1 ч.The viscosity of the solution was adjusted to 14 s according to VZ-4, poured into the bath of the impregnation machine and impregnated with 550 wt.h. carbon satin weave fabric. The finished prepreg is rolled up. Then it is processed into products (short pipes) by the method of wound winding and cured at 120 ^o C for 1 hour

Свойства материала по примерам 1-6 приведены в таблице 2. Примеры 2-6 осуществляются аналогично примеру 1, но при соотношении и виде компонентов, приведенных в таблице 1. The material properties of examples 1-6 are shown in table 2. Examples 2-6 are carried out analogously to example 1, but with the ratio and type of components shown in table 1.

При использовании в качестве отвердителей различных ароматических аминов время хранения и скорость отверждения заявленного препрега можно варьировать в широких пределах. Но с любым ароматическим амином достигаются высокие прочностные показатели, которые при 200^oС могут достигать 95%, при 250^oС - 60%, а при 300^oС - 30% сохранения прочности (пример 2) и во всех случаях обеспечивать отличные антифрикционные свойства.When using various aromatic amines as hardeners, the storage time and curing rate of the claimed prepreg can be varied within wide limits. But with any aromatic amine achieves high strength characteristics, which at 200 ^o C may reach 95%, at 250 ^o C - 60%, and at 300 ^o C - 30% retention of strength (Example 2) and in all cases provide excellent frictional properties .

Claims

A prepreg based on a reinforcing filler and an epoxy binder containing an epoxy resin and a hardener is an aromatic amine, characterized in that as the resin part of the binder it contains the reaction product of the tetra-glycidyl derivative of 3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane (A), benzguanamine (B) and 4,4 'dioxiphenylsulfone (C) in the ratio A: B: C from 70:10:20 to 95: 3: 2, and as a reinforcing filler - carbon or fiberglass of various weaving or non-woven materials with parallel laying fibers in the following wearing components, parts by weight:

Resin part of the binder 100

Hardener 8-5

Reinforcing filler 100-1000