RU2271935C1 - Способ получения слоистого пластика - Google Patents
Способ получения слоистого пластика Download PDFInfo
- Publication number
- RU2271935C1 RU2271935C1 RU2004134621/04A RU2004134621A RU2271935C1 RU 2271935 C1 RU2271935 C1 RU 2271935C1 RU 2004134621/04 A RU2004134621/04 A RU 2004134621/04A RU 2004134621 A RU2004134621 A RU 2004134621A RU 2271935 C1 RU2271935 C1 RU 2271935C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- prepreg
- layers
- binder
- carbon fiber
- film
- Prior art date
Links
Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения слоистого пластика, используемого для изготовления изделий машиностроительной и авиационной промышленности, в том числе для изготовления широкоходных лопаток. Способ заключается в том, что углеродный волокнистый наполнитель пропитывают эпоксидным связующим и получают препрег. Затем осуществляют сборку препрегов в пакет и формование. При сборке в пакет между слоями препрегов размещают термопластичную полиамидную или полисульфоновую пленку в количестве 1-10 мас.% на 100 мас.% связующего. Поверхностная энергия термопластичной пленки составляет не менее 50 мДж/м2. Изобретение позволяет повысить сопротивление к ударным нагрузкам и получить пластик с высоким уровнем сохранения остаточной прочности при сжатии после удара. 3 з.п.ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к способу получения слоистого пластика на основе углеродных волокнистых наполнителей и термореактивных связующих. Изобретение может быть использовано в машиностроительной и авиационной промышленности, в том числе для изготовления широкохордных лопаток перспективных ТРДД гражданской авиации.
Известен способ получения слоистого пластика на основе углеродных волокон и термореактивных связующих. Препрег получают путем пропитки углеродного наполнителя полимерным связующим, затем в зависимости от заданной схемы армирования проводят раскрой препрега при комнатной температуре. Нарезанные листы препрега определенной формы собирают в пакет. Приготовленный пакет укладывают в металлическую форму и формуют. Формование осуществляют при воздействии температуры, зависящей от типа полимерной системы, и давления («Углеродные волокна» Под ред. С.Симамуры, М., «Мир», 1987, стр.83-85).
Известный способ получения слоистого пластика не дает возможности регулировать свойства материала с целью повышения ударопрочности и снижения повреждаемости.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ получения слоистого пластика, включающий получение препрега путем пропитки углеродного волокнистого наполнителя полимерным связующим, сборку препрегов в пакет и формование (патент РФ №2176255).
Слоистые пластики, изготовленные указанным способом, имеют недостаточную стойкость к воздействию ударных нагрузок.
Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения слоистого пластика с повышенным сопротивлением к ударным нагрузкам, с высоким уровнем сохранения остаточной прочности при сжатии после удара.
Для решения поставленной задачи предложен способ получения слоистого пластика, включающий получение препрега путем пропитки углеродного наполнителя эпоксидным связующим, сборку пакета из препрега и формование, при этом при сборке пакета между слоями препрегов дополнительно размещают термопластичную полиамидную или полисульфоновую пленку с поверхностной энергией не менее 50 мДж/м2 в количестве 1-10 мас.% на 100 мас.% связующего в виде сплошных слоев, полос или сетки.
В качестве одного из вариантов изобретения термопластичную пленку в виде сплошных слоев предлагается размещать под наружными слоями препрега.
В качестве углеродного волокнистого наполнителя используют жгуты, ленты, ткани.
Авторами установлено, что распределение в объеме слоистого пластика заявленного количества термопластичной пленки с указанной поверхностной энергией приводит к увеличению ударных характеристик материала, причем наилучший технический результат достигается при использовании полиамидных или полисульфоновых пленок.
Существенным отличием предлагаемого изобретения является использование в процессе сборки пакета термопластичной пленки с поверхностной энергией не менее 50 мДж/м2 в количестве 1-10% мас.% на 100 мас.ч. связующего. Это приводит к существенному увеличению показателей вязкости разрушения и остаточной прочности при сжатии после нормированного удара и позволяет регулировать свойства материала в зависимости от величины наиболее вероятных повреждений от ударных нагрузок с разными энергиями.
При ударе с энергией до 10 Дж с целью рассеивания энергии в поверхностных слоях слоистого пластика пленку размещают под наружными слоями препрега. При ударах с энергией от 10 до 40 Дж наиболее вероятно сквозное повреждение пластика. В этом случае предпочтительно размещать пленку в виде сплошных слоев между всеми слоями препрега для предотвращения растрескивания материала. Использование пленки в виде полос с определенным шагом или сеток с определенным размером ячейки позволяет регулировать максимально разрешенный размер вероятного дефекта или допускаемого эксплуатационного повреждения.
Применение термопластичных пленок с поверхностной энергией менее 50 мДж/м2 не приводит к достижению технического результата, так как вследствие недостаточной смачиваемости поверхности пленки резко снижается межслоевая прочность и вязкость разрушения углепластика.
Определение поверхностной энергии пленок производится по эталонным индикаторам. Этот метод основан на измерении краевого угла смачивания поверхности твердого тела жидкостями. Определение величины поверхностной энергии проводили с помощью набора тестовых жидкостей с известной силой поверхностного натяжения с интервалом измерения 2-10 мДж/м2.
Использование термопластичной пленки в количестве менее 1 мас.% вызывает технологические трудности при размещении пленки при сборке пакета, а увеличение количества пленки свыше 10 мас.%, в свою очередь, приводит к снижению прочностных характеристик углепластика.
Толщина применяемой термопластичной пленки выбирается в зависимости от толщины монослоя углепластика, но предпочтительнее использовать пленки толщиной 40-75 мкм.
Примеры осуществления
Пример 1.
Получали препрег путем пропитки углеродного волокнистого наполнителя - углеродной ленты УОЛ-300-2-3к (ТУ 1916-167-05763346-96) раствором эпоксидного связующего ВС-2526к на основе тетрафункциональной эпоксидной смолы и смеси отвердителей (ТУ 1-595-25-261-88), затем производили раскрой препрега на заготовки требуемого размера и осуществляли сборку пакета из препрега, в процессе которой между всеми слоями препрега размещали полиамидную пленку ПА-6 (ТУ 6-19-255-84) толщиной 75 мкм с поверхностной энергией 50 мДж/м2 в виде сплошных слоев в количестве 10 мас.% от 100% связующего, и производили прессование углепластика при температуре 190°С и давлении 1 МПа в течение 4 ч.
Пример 2.
Получали препрег путем пропитки углеродного волокнистого наполнителя - углеродной ленты УОЛ-300-2-3к раствором эпоксидного связующего ВС-2526к, затем производили раскрой препрега на заготовки требуемого размера и осуществляли сборку пакета из препрега, в процессе которой между всеми слоями препрега размещали полисульфоновую пленку ПСН (ТУ 6-19-151-285-88) с поверхностной энергией 62 мДж/м2 в виде сплошных слоев в количестве 10 мас.% от 100% связующего, и производили прессование углепластика при температуре 190°С и давлении 1 МПа в течение 4 ч.
Пример 3.
Получали препрег путем пропитки углеродного волокнистого наполнителя - углеродной ленты УОЛ-300-2-3к раствором эпоксидного связующего УП-2227 на основе полифункциональной эпоксидной смолы в смеси с низкомолекулярными эпоксидными смолами (ТУ 1-595-12-526-98), затем производили раскрой препрега на заготовки требуемого размера и осуществляли сборку пакета из препрега, в процессе которой между всеми слоями препрега размещали полиамидную пленку ПА-6 (ТУ 6-19-255-84) толщиной 75 мкм с поверхностной энергией 54 мДж/м2 в виде полос шириной 50 мм с шагом 50 мм в количестве 5 мас.% от 100 мас.% связующего, и производили прессование углепластика при температуре 190°С и давлении 1 МПа в течение 4 ч.
Пример 4.
Получали препрег путем пропитки углеродного волокнистого наполнителя - углеродной ленты УОЛ-300-2-3к раствором эпоксидного связующего ЭНФБ-2М на основе полифункциональной эпоксидной смолы, модифицированной полиэфирной смолой (ТУ 1-595-25-494-96), затем производили раскрой препрега на заготовки требуемого размера и осуществляли сборку пакета из препрега, в процессе которой между всеми слоями препрега размещали полисульфоновую пленку ПСН толщиной 75 мкм с поверхностной энергией 60 мДж/м2 в виде сетки, состоящей из полос шириной 50 мм с шагом 100 мм, в количестве 10 мас.% от 100% связующего и производили прессование углепластика при температуре 190°С и давлении 1 МПа в течение 4 ч.
Пример 5.
Получали препрег путем пропитки углеродного волокнистого наполнителя - углеродного жгута УКН-М/6к (ТУ 1916-146-05763346-96) раствором эпоксидного связующего ВС-2526к, затем производили раскрой препрега на заготовки требуемого размера и осуществляли сборку пакета из препрега, в процессе которой под верхний и нижний наружные слои препрега вводят полисульфоновую пленку ПСН толщиной 50 мкм с поверхностной энергией 60 мДж/м2 в виде сплошных слоев в количестве 1 мас.% от 100% связующего, и производят прессование углепластика при температурах 190°С и давлении 1 МПа в течение 4 ч.
Свойства углепластиков приведены в таблице, где примеры 1-5 - предлагаемые, 6-прототип. Количество слоев препрега в углепластике составляет от 16 до 32. Изобретение не ограничивается приведенными примерами.
Таблица | ||||||
№№ примера | G1c (вязкость разрушения), Дж/м2 | Остаточная прочность при сжатии после удара с энергией 8 Дж, МПа | Прочность при изгибе, МПа | Прочность при растяжении, МПа | Прочность при сдвиге, МПа | Модуль упругости при изгибе, ГПа |
1 | 710 | 320 | 1700 | 1700 | 70 | 135 |
2 | 820 | 340 | 1700 | 1700 | 80 | 135 |
3 | 685 | 360 | 1700 | 1700 | 90 | 130 |
4 | 865 | 320 | 1700 | 1700 | 75 | 120 |
5 | 770 | 320 | 1800 | 1750 | 98 | 140 |
6 прототип | 350 | 180-200 | 1600 | 1500 | 70 | 130 |
Из таблицы следует, что углепластики, полученные заявленным способом, обладают повышенной в среднем в 2 раза по сравнению с прототипом вязкостью разрушения, имеют высокую остаточную прочность при сжатии после нормированного удара.
Таким образом, применение предлагаемого способа изготовления углепластика позволит создать изделия для машиностроения и авиастроения с повышенными показателями ударопрочности.
Claims (4)
1. Способ получения слоистого пластика, включающий получение препрега путем пропитки углеродного волокнистого наполнителя эпоксидным связующим, сборку препрегов в пакет и формование, отличающийся тем, что при сборке пакета между слоями препрегов размещают термопластичную полиамидную или полисульфоновую пленку с поверхностной энергией не менее 50 мДж/м2 в количестве 1-10 мас.% на 100 мас.% связующего.
2. Способ получения слоистого пластика по п.1, отличающийся тем, что термопластичную пленку размещают в виде сплошных слоев, полос или сетки.
3. Способ получения слоистого пластика по п.1, отличающийся тем, что термопластичную пленку в виде сплошных слоев размещают под наружными слоями препрега.
4. Способ получения слоистого пластика по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеродного волокнистого наполнителя используют жгуты, ленты, ткани.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004134621/04A RU2271935C1 (ru) | 2004-11-29 | 2004-11-29 | Способ получения слоистого пластика |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004134621/04A RU2271935C1 (ru) | 2004-11-29 | 2004-11-29 | Способ получения слоистого пластика |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2271935C1 true RU2271935C1 (ru) | 2006-03-20 |
Family
ID=36117206
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004134621/04A RU2271935C1 (ru) | 2004-11-29 | 2004-11-29 | Способ получения слоистого пластика |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2271935C1 (ru) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015004431A1 (en) * | 2013-07-12 | 2015-01-15 | The University Of Sheffield | Composites |
RU2569537C1 (ru) * | 2014-09-19 | 2015-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") | Способ получения слоистого пластика |
RU2588224C2 (ru) * | 2014-11-10 | 2016-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Титанополимерный слоистый материал и изделие, выполненное из него |
RU2602159C2 (ru) * | 2010-05-27 | 2016-11-10 | Хексел Композитс, Лтд. | Структурированный термопласт в межлистовых зонах композиционных материалов |
RU2715188C2 (ru) * | 2018-08-20 | 2020-02-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Байкальский научный центр прочности" | Способ получения слоистого пластика |
RU2721112C2 (ru) * | 2015-12-25 | 2020-05-15 | Торэй Индастриз, Инк. | Препрег и способ его изготовления |
CN112848545A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-05-28 | 北京理工大学 | 内嵌热塑性膜的复合材料层合板抗冲击设计及其制备方法 |
US20220347988A1 (en) * | 2016-01-11 | 2022-11-03 | Usa As Represented By The Secretary Of The Army | Composites |
-
2004
- 2004-11-29 RU RU2004134621/04A patent/RU2271935C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Справочник по композиционным материалам. М.: Машиностроение, 1988, с.312-313. * |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2602159C2 (ru) * | 2010-05-27 | 2016-11-10 | Хексел Композитс, Лтд. | Структурированный термопласт в межлистовых зонах композиционных материалов |
WO2015004431A1 (en) * | 2013-07-12 | 2015-01-15 | The University Of Sheffield | Composites |
US10618262B2 (en) * | 2013-07-12 | 2020-04-14 | The University Of Sheffield | Composites |
RU2569537C1 (ru) * | 2014-09-19 | 2015-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") | Способ получения слоистого пластика |
RU2588224C2 (ru) * | 2014-11-10 | 2016-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Титанополимерный слоистый материал и изделие, выполненное из него |
RU2721112C2 (ru) * | 2015-12-25 | 2020-05-15 | Торэй Индастриз, Инк. | Препрег и способ его изготовления |
US20220347988A1 (en) * | 2016-01-11 | 2022-11-03 | Usa As Represented By The Secretary Of The Army | Composites |
RU2715188C2 (ru) * | 2018-08-20 | 2020-02-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Байкальский научный центр прочности" | Способ получения слоистого пластика |
CN112848545A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-05-28 | 北京理工大学 | 内嵌热塑性膜的复合材料层合板抗冲击设计及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106715547B (zh) | 切口预浸料以及缺口预浸渍片材 | |
RU2730361C2 (ru) | Препрег, слоистое тело, армированный волокном композитный материал и способ изготовления армированного волокном композитного материала | |
US8101262B2 (en) | Fiber-reinforced plastic and process for production thereof | |
JP6777073B2 (ja) | プリプレグおよびその製造方法 | |
JP6036844B2 (ja) | プリプレグ、繊維強化複合材料および繊維強化複合材料の製造方法 | |
EP2799470A1 (en) | Carbon fiber base, prepreg, and carbon-fiber-reinforced composite material | |
US20120322326A1 (en) | Composite polyamide article | |
RU2271935C1 (ru) | Способ получения слоистого пластика | |
JP2018062641A5 (ru) | ||
US20160318261A1 (en) | Improvements in or relating to laminates | |
CN107108854B (zh) | 用于复合材料的环氧基树脂组合物 | |
CN108466437A (zh) | 用于带法兰边包容机匣的二维多向预浸布的制备及其应用 | |
CN111844947A (zh) | 一种新型设备舱板及其制备方法 | |
JP2005313607A (ja) | 強化繊維基材、プリプレグ、繊維強化プラスチックおよび繊維強化プラスチックの製造方法 | |
RU2560419C1 (ru) | Стеклопластик и изделие, выполненное из него | |
Puttaraju et al. | Investigation of bending properties on carbon fiber reinforced polymer matrix composites used for micro wind turbine blades | |
KR101884606B1 (ko) | 고내충격성고강도 특성을 갖는 복합재료용 에폭시 수지 조성물 | |
CN213006894U (zh) | 一种新型设备舱板 | |
Singh et al. | Investigation of bending properties of E-Glass fiber reinforced polymer matrix composites for applications in micro wind turbine blades | |
CN219686779U (zh) | 一种纤维网格结构层间增韧复合材料 | |
JP2016113472A (ja) | マトリックス材 | |
JPH043769B2 (ru) | ||
KR101773231B1 (ko) | 장섬유 보강 플라스틱 복합재 및 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조 방법 | |
US11840627B2 (en) | Phenolic triazine silicon polymer resin blends | |
Ramesh et al. | Experimental investigation on the mechanical properties of flax, E-glass and carbon fabric reinforced hybrid epoxy resin composites |