RU2278028C1 - Prepreg and article made of the same - Google Patents
Prepreg and article made of the same Download PDFInfo
- Publication number
- RU2278028C1 RU2278028C1 RU2005110370/04A RU2005110370A RU2278028C1 RU 2278028 C1 RU2278028 C1 RU 2278028C1 RU 2005110370/04 A RU2005110370/04 A RU 2005110370/04A RU 2005110370 A RU2005110370 A RU 2005110370A RU 2278028 C1 RU2278028 C1 RU 2278028C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fullerene
- prepreg
- polymer binder
- fibrous filler
- binder
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- C08J5/241—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres
- C08J5/243—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres using carbon fibres
-
- 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
- C08J5/247—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using fibres of at least two types
-
- 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
- C08J2363/00—Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области высокомодульных полимерных композиционных материалов, содержащих полимерное связующее и волокнистый наполнитель, используемых в качестве материала несущих элементов конструкций авиационной и космической техники.The invention relates to the field of high-modulus polymer composite materials containing a polymeric binder and a fibrous filler, used as material of supporting structural elements of aircraft and space technology.
Известны эпоксидные связующие для волокнистых композитов. Они не дают значительных усадочных явлений при отверждении, обладают хорошей адгезией к армирующим волокнам, в том числе к углеродным высокомодульным, имеющим пассивную поверхность.Epoxy binders for fiber composites are known. They do not give significant shrinkage phenomena during curing, have good adhesion to reinforcing fibers, including high-modulus carbon fibers with a passive surface.
В частности, известны связующие на основе диглицидилового эфира бисфенола А или N,N,N',N'-тетраглицидилдиаминодифенилметана и отвердителей - дициандиамида или 4,4'-диаминодифенилсульфона, используемые для получения теплостойких полимерных композитов, применяющихся в авиационной промышленности (Lee H. and Neivlle К., Handbook of Epoxy Resins, Me Graw-Hill, New York, 1967, p.11, 48; Заявка Японии №55-25217).In particular, binders based on diglycidyl ether of bisphenol A or N, N, N ', N'-tetraglycidyldiaminodiphenylmethane and hardeners - dicyandiamide or 4,4'-diaminodiphenylsulfone, used to produce heat-resistant polymer composites used in the aviation industry (Lee H. and Neivlle K., Handbook of Epoxy Resins, Me Graw-Hill, New York, 1967, p. 11, 48; Japanese Application No. 55-25217).
Полифункциональность эпоксидных олигомеров и отвердителей обеспечивает развитую пространственную сшивку и термоустойчивость этим композициям в отвержденном состоянии.The multifunctionality of epoxy oligomers and hardeners provides developed spatial crosslinking and thermal stability of these compositions in the cured state.
Однако одновременно большая плотность сшивки придает термореактивной матрице повышенную хрупкость и ограниченную до 0,3-0,5% деформативность.However, at the same time, a high crosslinking density gives the thermoset matrix an increased fragility and deformability limited to 0.3-0.5%.
Для увеличения деформативности применяют пластификаторы, например диглицидиловый эфир димералиноленовой кислоты (Rinde J., Mones E.T., Newey H.A., "Flexible Epoxides for Wet Filament Winding", 32nd Annual Conference, Reinforced Plastics/Composites Institute, SPI, Washington, February 8-11, 1977, Section 11-D).Plasticizers are used to increase the deformability, for example, diglycidyl ether of dimeralinolenic acid (Rinde J., Mones ET, Newey HA, "Flexible Epoxides for Wet Filament Winding", 32nd Annual Conference, Reinforced Plastics / Composites Institute, SPI, Washington, February 8-11, 1977, Section 11-D).
Пластификатор увеличивает удлинение отвержденной матрицы в 8 раз, но при этом вдвое снижает ее прочность.The plasticizer increases the elongation of the cured matrix by 8 times, but at the same time halves its strength.
Известно эпоксидное связующее на основе диглицидилового эфира бисфенола А, отвердителя - 4,4'-диаминодифенилсульфона и фуллеренов С2n, где n не менее 30 (патент США №5281653).Known epoxy binder based on diglycidyl ether of bisphenol A, hardener - 4,4'-diaminodiphenylsulfone and fullerenes C 2n , where n is not less than 30 (US patent No. 5281653).
Недостатком этого связующего является повышенная текучесть до образования геля, создающая технологические трудности при изготовлении препрегов и полимерных композиционных материалов с нормируемым составом. В обессмоленном полимерном композиционном материале снижается уровень реализации прочности армирующего волокна, особенно существенно при сдвиге и продольном сжатии.The disadvantage of this binder is the increased fluidity to gel formation, which creates technological difficulties in the manufacture of prepregs and polymer composite materials with a normalized composition. In the resin-free polymer composite material, the level of realization of the strength of the reinforcing fiber is reduced, especially significantly during shear and longitudinal compression.
Известны препреги и полученные из них композиционные материалы - угле-, органо- и стеклопластики, содержащие непрерывные волокна и эпоксидное связующее, состоящее из диглицидилового эфира бисфенола А или N,N,N',N'-тетраглицидилдиаминодифенилметана и диаминодифенилсульфона (HANDBOOK OF COMPOSITES, Edited by George Lubin, Van Nostrand Reinhold Company Inc., New York, 1982, p.107, 299).Known prepregs and the composite materials obtained from them are carbon, organo, and fiberglass containing continuous fibers and an epoxy binder consisting of diglycidyl ether of bisphenol A or N, N, N ', N'-tetraglycidyl diaminodiphenylmethane and diaminodiphenylsulfone (HANDBOOK OF COMPOSITES, Ed by George Lubin, Van Nostrand Reinhold Company Inc., New York, 1982, p. 107, 299).
Такие композиционные материалы и изделия, выполненные из них, теплостойки до 180°С, обладают высокой статической прочностью в направлении армирования, однако показывают ограниченную сопротивляемость при поперечных и динамических нагружениях из-за ускоренного развития микротрещин в эпоксидной матрице. Моделирование малоцикловой усталости композиционных материалов с целью определения предела выносливости компонентов и последовательности разрушения композиционных материалов показывает, что первичной формой повреждения является развитие трещин в полимерной матрице. Эти повреждения всегда предшествуют расслаиванию и окончательному разрушению композиционных материалов и изделий из них вследствие выдергивания и разрыва армирующих волокон.Such composite materials and products made of them are heat-resistant up to 180 ° C, have high static strength in the direction of reinforcement, however, they show limited resistance to lateral and dynamic loading due to the accelerated development of microcracks in the epoxy matrix. Modeling of low-cycle fatigue of composite materials in order to determine the endurance limit of components and the fracture sequence of composite materials shows that the primary form of damage is the development of cracks in the polymer matrix. These damages always precede delamination and final destruction of composite materials and products from them due to pulling out and rupture of reinforcing fibers.
Наиболее близкими к заявляемому изобретению, принятым за прототип, является препрег, выполненный из полимерного связующего, включающего, мас.ч.: эпоксидный олигомер - N,N,N',N'-тетраглицидилдиамино-3,3'-дихлордифенилметан - 100, отвердитель -4,4'-диаминодифенилсульфон - 44, фуллерен С2n, где n не менее 30 - 0,01-1,0, открытые углеродные нанотрубки - 0,1-1,5 и фуллероидный многослойный наномодификатор Астрален - 0,5-10, и волокнистого наполнителя.Closest to the claimed invention, adopted as a prototype, is a prepreg made of a polymer binder, including, by weight: epoxy oligomer - N, N, N ', N'-tetra-glycidyl diamino-3,3'-dichlorodiphenylmethane - 100, hardener -4,4'-diaminodiphenylsulfone - 44, fullerene C 2n , where n is not less than 30 - 0.01-1.0, open carbon nanotubes - 0.1-1.5, and fulleroid multilayer nanomodifier Astralen - 0.5-10 , and fibrous filler.
Препрег содержит, мас.%: указанное связующее - 24-50 и угле-, органо- и стекловолокнистый наполнитель (жгуты, ленты, ткани) - 50-76 (патент РФ №2223988).The prepreg contains, wt.%: The specified binder is 24-50 and carbon, organo and fiberglass filler (bundles, ribbons, fabrics) is 50-76 (RF patent No. 2223988).
Наноструктурная модификация межфазных границ обеспечивает рост поперечной (трансверсальной и межслоевой) прочности известных композиционных материалов. Однако они имеют недостаточно высокие показатели остаточной прочности при сжатии и удельной энергии разрушения и, следовательно, недостаточно высокую трещиностойкость.Nanostructural modification of interphase boundaries provides an increase in the transverse (transverse and interlayer) strength of known composite materials. However, they have not high enough indicators of residual compressive strength and specific fracture energy and, therefore, insufficiently high crack resistance.
Технической задачей заявляемого изобретения является снижение текучести и времени гелеобразования препрегов и повышение удельной энергии разрушения и остаточной прочности при сжатии композиционных материалов.The technical task of the invention is to reduce the fluidity and gelation time of the prepregs and increase the specific fracture energy and residual compressive strength of composite materials.
Для решения поставленной технической задачи предложены:To solve the technical problem proposed:
Препрег, выполненный из полимерного связующего, включающего эпоксидный олигомер - N,N,N',N'-тетраглицидилдиамино-3,3'дихлордифенилметан, отвердитель - 4,4'-диаминодифенилсульфон, фуллерен С2n, где n не менее 30, открытые углеродные нанотрубки и фуллероидный многослойный наномодификатор Астрален, и волокнистого наполнителя, в котором полимерное связующее дополнительно содержит аминопроизводные фуллерена - продукты химического взаимодействия Фуллерена С60 с гептиламином (ГА) брутто-формулы С60(ГА)6, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:A prepreg made of a polymeric binder including an epoxy oligomer - N, N, N ', N'-tetraglycidyldiamino-3,3'-dichlorodiphenylmethane, hardener - 4,4'-diaminodiphenylsulfone, fullerene C 2n , where n is not less than 30, open carbon nanotubes and fulleroid multilayer astralen nanomodifier, and a fibrous filler, in which the polymer binder additionally contains amino derivatives of fullerene - the products of the chemical interaction of fullerene C 60 with heptylamine (GA) gross formula C 60 (GA) 6 , in the following ratio, wt.h. :
Препрег, в котором полимерное связующее и волокнистый наполнитель - углеродные, органические, стеклянные жгуты, ткани, ленты - взяты в следующем соотношении, мас.%:The prepreg, in which the polymeric binder and fiber filler - carbon, organic, glass tows, fabrics, ribbons - are taken in the following ratio, wt.%:
Изделия, полученные путем формования указанного препрега.Products obtained by molding said prepreg.
Существенным отличием предлагаемого изобретения является введение аминопроизводных Фуллерена С60 в состав связующего для повышения трещиностойкости матрицы и для повышения адгезионной прочности границы раздела «армирующее волокно-полимерная матрица», что, в свою очередь, приводит к повышению удельной энергии разрушения и остаточной прочности при сжатии композиционных материалов.A significant difference of the present invention is the introduction of amino derivatives of Fullerene C 60 in the binder to increase the fracture toughness of the matrix and to increase the adhesive strength of the “reinforcing fiber-polymer matrix” interface, which, in turn, leads to an increase in the specific fracture energy and residual compressive strength of composite materials.
Введение в полимерное связующее аминопроизводных фуллеренов совместно с другими наночастицами позволяет мобилизовать их потенциал на целевое взаимодействие с объектами модифицирования - границей «дисперсная фаза-дисперсионная среда» в надмолекулярной структуре полимерной матрицы и границей раздела «армирующее волокно-полимерная матрица». Именно эти межфазные границы ответственны за механические свойства полимеров, полимерных композиционных материалов и соответственно за выносливость и живучесть изготовленных из них изделий. Образование ковалентных связей между аминопроизводными фуллерена и полимерной матрицей, а также наличие очень подвижной системы Т-локализованных электронов у фуллеренов и других наночастиц за счет сил Ван дер Ваальса позволяет перекрывать межфазные границы и снимать свободную избыточную энергию системы, то есть делает систему композиционного материала более устойчивой.The introduction of amino derivatives of fullerenes into a polymer binder together with other nanoparticles makes it possible to mobilize their potential for targeted interaction with the objects of modification — the “dispersed phase-dispersion medium” interface in the supramolecular structure of the polymer matrix and the interface “reinforcing fiber-polymer matrix”. It is these interphase boundaries that are responsible for the mechanical properties of polymers, polymer composite materials and, accordingly, for the endurance and survivability of products made from them. The formation of covalent bonds between the amino derivatives of fullerene and the polymer matrix, as well as the presence of a very mobile system of T-localized electrons in fullerenes and other nanoparticles due to Van der Waals forces, allows overlapping interphase boundaries and removing the free excess energy of the system, i.e. makes the composite material system more stable .
Предложенное техническое решение обеспечивает: равномерное распределение углеродных наночастиц в объеме связующего и на поверхности армирующих волокон; консервацию электронного потенциала углеродных наночастиц на период хранения препрега, мобилизацию индивидуального наноструктурного и электронного потенциала углеродной наночастицы на целевое взаимодействие с объектами наномодифицирования (граница «дисперсная фаза-дисперсионная среда» в надмолекулярной структуре полимерной матрицы, граница «армирующее волокно-полимерная матрица»), создание в полимерном композиционном материале наноуровневой системы стопперов микротрещин из углеродных наночастиц, обеспечивающей повышение вязкости разрушения композиционных материалов.The proposed technical solution provides: uniform distribution of carbon nanoparticles in the volume of the binder and on the surface of the reinforcing fibers; preservation of the electronic potential of carbon nanoparticles during the storage period of the prepreg, mobilization of the individual nanostructured and electronic potential of the carbon nanoparticle for targeted interaction with nanomodification objects (the “dispersed phase-dispersion medium” boundary in the supramolecular structure of the polymer matrix, the “reinforcing fiber-polymer matrix” boundary), creation in the polymer composite material of the nanoscale system of stoppers of microcracks of carbon nanoparticles, which provides an increase in elm fracture bone composites.
Аминопроизводное фуллерена С60 формулы С60(ГА)6 получают путем взаимодействия фуллерена с н.гептиламином при избытке последнего при перемешивании на магнитной мешалке. Аминопроизводные фуллерена затем экстрагируют хлороформом и осаждают гексаном. Полученное вещество промывают метанолом и сушат в вакууме при температуре 60-80°С.An amino derivative of fullerene C 60 of the formula C 60 (HA) 6 is obtained by reacting fullerene with n. Heptylamine with an excess of the latter with stirring on a magnetic stirrer. The fullerene amino derivatives are then extracted with chloroform and precipitated with hexane. The resulting substance was washed with methanol and dried in vacuum at a temperature of 60-80 ° C.
Примеры осуществления.Examples of implementation.
Пример 1Example 1
Получение полимерного связующего.Obtaining a polymer binder.
Фуллерен С60 (0,01 мас.ч.), открытые углеродные нанотрубки NTA (0,1 мас.ч.), фуллероидный многослойный наномодификатор NTC - Астрален (0,5 мас.ч.) по ТУ 2166-001-13800624-2003 и аминопроизводное фуллерена С60 (0,02 мас.ч.) диспергировали в органическом разбавителе и полученную суспензию подвергали ультразвуковой обработке (частота - 35 кГц, продолжительность - 30 минут) в ванне наружного излучения УЗУ 025 (ТУ 1-01-05-79-79). Далее полученную суспензию углеродных наночастиц вводили в 100 мас.ч. эпоксиаминной смолы ЭХД (N,N,N',N'-тетраглицидилдиамино-3,3'-дихлордифенилметан (ТУ 6-05-1725-75), к смеси добавляли 44 мас.ч. отвердителя - 4,4'-диаминодифенилсульфона по ТУ 6-02-1188-79, перемешивали и таким путем получали полимерное связующее.Fullerene C 60 (0.01 parts by weight), open carbon nanotubes NTA (0.1 parts by weight), fulleroid multilayer nanomodifiers NTC - Astralen (0.5 parts by weight) according to TU 2166-001-13800624- 2003 and the amino derivative of fullerene C 60 (0.02 parts by weight) were dispersed in an organic diluent and the resulting suspension was subjected to ultrasonic treatment (frequency - 35 kHz, duration - 30 minutes) in an external radiation bath UZU 025 (TU 1-01-05- 79-79). Next, the resulting suspension of carbon nanoparticles was introduced in 100 wt.h. epoxyamine resin ECD (N, N, N ', N'-tetraglycidyl diamino-3,3'-dichlorodiphenylmethane (TU 6-05-1725-75), 44 parts by weight of a hardener, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, were added to the mixture TU 6-02-1188-79, was mixed and in this way a polymer binder was obtained.
Получение препрега и изделия из него.Obtaining a prepreg and products from it.
Аппретированную углеродную ленту ЭЛУР-П (ГОСТ 28006-88) сушили на воздухе при 45-55°С 1-1,5 часа и пропитывали полимерным связующим, приготовленным по примеру 1, с получением препрега. Далее производили сушку и выкладку препрега и осуществляли формование элемента обшивки планера по ступенчатому температурно-временному режиму с конечной стадией при 175°С и Руд.=0,5 МПа в течение 4 ч. Далее изготавливали образцы углепластика с искусственной трещиной (d/β=5/40) и подвергали испытанию на остаточную прочность при сжатии σтр по методике МР 65-82 и удельную энергию разрушения GIC, которая характеризует трещиностойкость материала под действием нормальных напряжений. Для этого образцы углепластика размером 200×20×3,0 мм расслаивали по методу двухконсольной балки. В ходе нагружения определяли зависимость силы F от перемещения зажимов D. Расстояние между зажимами равнялось расстоянию между концами консолей. Число циклов «нагружение-разгрузка» составляло от 7 до 10. В конце каждого нагружения фиксировали длину трещины l. Благодаря значительной толщине образца угол между консолями не превышал 20-25 град, что позволило при расчете значений G1c применить «метод податливости», в соответствии с которым имеет место соотношение: G1cl=3F2С/2b, где b - ширина образца, С - податливость консолей (C=D/F; D - расстояние между точками крепления зажимов к консолям балки; F - сила, при которой начинается движение трещины). При этом G1c можно рассчитать как тангенс угла наклона прямой в координатах 3FD/(2b-l).The finished ELUR-P carbon tape (GOST 28006-88) was dried in air at 45-55 ° C for 1-1.5 hours and impregnated with a polymer binder prepared according to Example 1 to obtain a prepreg. Next, the prepreg was dried and laid, and the glider casing element was molded according to the stepwise temperature-time regime with the final stage at 175 ° С and Руд. = 0.5 MPa for 4 hours. Next, carbon fiber samples with an artificial crack were made (d / β = 5/40) and subjected to a test for residual compressive strength σ tr according to MP 65-82 and specific fracture energy G IC , which characterizes the crack resistance of the material under normal stresses. For this, carbon fiber samples 200 × 20 × 3.0 mm in size were layered according to the double-beam method. During loading, the dependence of the force F on the movement of the clamps D was determined. The distance between the clamps was equal to the distance between the ends of the consoles. The number of loading-unloading cycles ranged from 7 to 10. At the end of each loading, the crack length l was fixed. Due to the considerable thickness of the sample, the angle between the consoles did not exceed 20–25 degrees, which allowed us to use the “compliance method” when calculating the values of G 1c , according to which the relation is: G 1c l = 3F 2 C / 2b, where b is the width of the sample , C is the flexibility of the consoles (C = D / F; D is the distance between the attachment points of the clamps to the beam consoles; F is the force at which the crack begins to move). In this case, G 1c can be calculated as the tangent of the slope of the line in coordinates 3FD / (2b-l).
Приготовление связующего, изготовление препрегов и изделий из них по примерам 2-6 производили аналогично примеру 1. Составы связующего и препрегов даны в таблице 1, составы препрегов - в таблице 2, свойства препрегов и композиционных материалов - в таблице 3. По примерам 2-4 были изготовлены различные элементы обшивок планера, по примерам 5,6 - элементы силового набора (лонжероны).The preparation of the binder, the manufacture of prepregs and products from them according to examples 2-6 were carried out analogously to example 1. The compositions of the binder and prepregs are given in table 1, the compositions of the prepregs are given in table 2, the properties of the prepregs and composite materials are given in table 3. According to examples 2-4 various elements of the airframe linings were made; according to examples 5.6, elements of the power set (spars).
Примеры 7-9 - прототип.Examples 7-9 are a prototype.
Пример 7Example 7
Фуллерен С60 (1,0 мас.ч.), открытые углеродные нанотрубки NTA (1,5 мас.ч.), фуллероидный многослойный наномодификатор NTC-Астрален (0,5 мас.ч.) по ТУ 2166-001-13800624-2003 диспергировали путем ультразвуковой обработки их суспензий в ацетоне с помощью погружного излучателя УЗСН-А (ТУ 25-7401.0027-88). Суспензию наномодификаторов вводили в 100 вес. ч. эпоксиаминной смолы ЭХД (N,N,N',N'-тетраглицидилдиамино-3,3'-дихлордифенилметан (ТУ 6-05-1725-75). В полученную смесь вводили 44 мас.ч. отвердителя - 4,4'-диаминодифенилсульфона (ДАДФС) (ТУ 6-02-1188-79) с получением полимерного связующего.Fullerene C 60 (1.0 parts by weight), open carbon nanotubes NTA (1.5 parts by weight), fulleroid multilayer nanomodifier NTC-Astralen (0.5 parts by weight) according to TU 2166-001-13800624- 2003 was dispersed by ultrasonic treatment of their suspensions in acetone using a submersible emitter UZSN-A (TU 25-7401.0027-88). A suspension of nanomodifiers was introduced in 100 weight. including epoxyamine resin ECD (N, N, N ', N'-tetraglycidyldiamino-3,3'-dichlorodiphenylmethane (TU 6-05-1725-75). 44 parts by weight of hardener - 4.4' were introduced into the mixture. -diaminodiphenylsulfone (DADFS) (TU 6-02-1188-79) to obtain a polymer binder.
Получение препрега и углепластика (прототип).Getting prepreg and carbon fiber (prototype).
Углеродную ленту УОЛ-300-1 (ТУ) аппретировали раствором фуллерена С60 в толуоле. Аппретированную ленту пропитывали связующим, изготовленным по примеру 7. Препрег сушили, производили выкладку пакетов препрега (укладка [0]) и осуществляли формование углепластика прессовым методом по ступенчатому температурно-временному режиму с конечной стадией при 175°С и Руд.=0,5 МПа в течение 4 ч. Образцы углепластика подвергали испытанию на остаточную прочность при сжатии σтр (МР 65-82) и удельную энергию разрушения GIC. В примере 8 использовали связующее по примеру 7 и стеклоткань Т-10-80 (ГОСТ 19170-73), в примере 9 - ткань СВМ арт. 56313 (ГОСТ 17-62-9575-80).The carbon tape UOL-300-1 (TU) was saponified with a solution of fullerene C 60 in toluene. The finished tape was impregnated with a binder made according to Example 7. The prepreg was dried, the prepreg packages were laid out (laying [0]), and the carbon fiber was molded by the press method according to the step temperature-time regime with the final stage at 175 ° C and Ore. = 0.5 MPa for 4 hours. The carbon fiber samples were tested for residual compressive strength σ tr (MP 65-82) and specific fracture energy G IC . In example 8, we used the binder of example 7 and fiberglass T-10-80 (GOST 19170-73), in example 9 - CBM fabric art. 56313 (GOST 17-62-9575-80).
Сравнение результатов испытаний показывает, что предложенное техническое решение обеспечивает снижение текучести препрегов на 10-40%, уменьшение времени гелеобразования в 5-10 раз, повышение на 10-15% остаточной прочности при сжатии и рост на 40-50% удельной энергии разрушения - показателей, характеризующих трещиностойкость композиционных материалов. Вследствие этого повышается их вязкость разрушения, выносливость и живучесть. Повышение надежности композиционных материалов позволяет увеличить служебный ресурс изделий и элементов конструкций авиационной и космической техники.A comparison of the test results shows that the proposed technical solution provides a 10-40% reduction in the prepreg fluidity, a 5-10-fold reduction in gelation time, a 10-15% increase in the residual compressive strength, and a 40-50% increase in the specific fracture energy - indicators characterizing the crack resistance of composite materials. As a result, their fracture toughness, endurance, and survivability increase. Improving the reliability of composite materials allows you to increase the service life of products and structural elements of aviation and space technology.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005110370/04A RU2278028C1 (en) | 2005-04-11 | 2005-04-11 | Prepreg and article made of the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005110370/04A RU2278028C1 (en) | 2005-04-11 | 2005-04-11 | Prepreg and article made of the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2278028C1 true RU2278028C1 (en) | 2006-06-20 |
Family
ID=36714101
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005110370/04A RU2278028C1 (en) | 2005-04-11 | 2005-04-11 | Prepreg and article made of the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2278028C1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451037C2 (en) * | 2010-08-16 | 2012-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Государственный Ракетный Центр Имени Академика В.П. Макеева" | Method of preparing composition for saturating carbon fibre |
RU2536141C2 (en) * | 2013-01-29 | 2014-12-20 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии Коми Научного Центра Уральского Отделения Российской Академии Наук | Epoxy composition for highly strong alkali-resistant constructions |
RU2547103C2 (en) * | 2013-05-15 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Method of producing nanomodified thermoplastic |
RU2653127C2 (en) * | 2016-11-01 | 2018-05-07 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов" (ФГБНУ ТИСНУМ) | Composite material based on carbon and the method of its production |
RU2655353C1 (en) * | 2017-01-10 | 2018-05-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Binder for preparation of fibrous filler, method of production, prepreg on its basis and a product from it |
RU2663160C2 (en) * | 2016-04-29 | 2018-08-01 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН) | Solution-free method for producing nanocomposite binders in situ |
CN115286895A (en) * | 2022-02-09 | 2022-11-04 | 青岛大学 | Rare earth complex modified epoxy resin composite material and preparation method thereof |
-
2005
- 2005-04-11 RU RU2005110370/04A patent/RU2278028C1/en active
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451037C2 (en) * | 2010-08-16 | 2012-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Государственный Ракетный Центр Имени Академика В.П. Макеева" | Method of preparing composition for saturating carbon fibre |
RU2536141C2 (en) * | 2013-01-29 | 2014-12-20 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии Коми Научного Центра Уральского Отделения Российской Академии Наук | Epoxy composition for highly strong alkali-resistant constructions |
RU2547103C2 (en) * | 2013-05-15 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Method of producing nanomodified thermoplastic |
RU2663160C2 (en) * | 2016-04-29 | 2018-08-01 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН) | Solution-free method for producing nanocomposite binders in situ |
RU2653127C2 (en) * | 2016-11-01 | 2018-05-07 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов" (ФГБНУ ТИСНУМ) | Composite material based on carbon and the method of its production |
RU2655353C1 (en) * | 2017-01-10 | 2018-05-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Binder for preparation of fibrous filler, method of production, prepreg on its basis and a product from it |
CN115286895A (en) * | 2022-02-09 | 2022-11-04 | 青岛大学 | Rare earth complex modified epoxy resin composite material and preparation method thereof |
CN115286895B (en) * | 2022-02-09 | 2023-07-07 | 青岛大学 | Rare earth complex modified epoxy resin composite material and preparation method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2278028C1 (en) | Prepreg and article made of the same | |
Wong et al. | Improved fracture toughness of carbon fibre/epoxy composite laminates using dissolvable thermoplastic fibres | |
KR102203567B1 (en) | Conductive fiber reinforced polymer composite and multifunctional composite | |
JP5715055B2 (en) | Structural composites with improved toughness | |
KR101498559B1 (en) | Carbon fiber reinforced plastics using polydopamine and the manufacturing method thereof | |
Vu et al. | Environmentally benign green composites based on epoxy resin/bacterial cellulose reinforced glass fiber: Fabrication and mechanical characteristics | |
Chang | An investigation on the dynamic behavior and thermal properties of MWCNTs/FRP laminate composites | |
JP2011528056A (en) | Method for producing reinforced thermosetting polymer composite | |
Ishikawa | Overview of trends in advanced composite research and applications in Japan | |
CN110117409A (en) | A method of using multi-walled carbon nanotube toughening composition interlayer | |
RU2223988C2 (en) | Polymer binder, composition material based thereon, and a method for preparation thereof | |
CN113403849A (en) | Preparation method of high-temperature-resistant carbon fiber thermoplastic sizing agent | |
CN104448711B (en) | Epoxy resin/carbon fiber/halloysite nanotube composite material and preparation method thereof | |
CN110117408A (en) | A method of using nano multilayer graphene toughening composition interlayer | |
US20120149802A1 (en) | Composites having distortional resin coated fibers | |
JP6637503B2 (en) | Epoxy resin composition for composite materials | |
AU644701B2 (en) | Improved composite tooling | |
RU2707994C1 (en) | Method of reducing of duration epoxy binder curing | |
RU2560419C1 (en) | Glass plastic and article made thereof | |
KR101884606B1 (en) | Epoxy resin composition for fiber reinforced composite with high impact resistance and high strength | |
Ambrosio et al. | Chapter 2 Composite Materials | |
Zhou | Preparation, structure, and properties of advanced polymer composites with long fibers and nanoparticles | |
KR101708546B1 (en) | Composite material Having Improved Tensile Strength and Fracture Toughness and Pressure Vessel Having Superior Pressure-Resistant and Mechanical Properties | |
SHEWALE et al. | Carbon and natural fiber reinforced polymer hybrid composite: Processes, applications, and challenges | |
Ali et al. | Mechanical characterization of glass/epoxy polymer composites sprayed with vapor grown carbon nano fibers |