RU2327718C1 - Epoxy binder for composite materials - Google Patents
Epoxy binder for composite materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2327718C1 RU2327718C1 RU2007100608/04A RU2007100608A RU2327718C1 RU 2327718 C1 RU2327718 C1 RU 2327718C1 RU 2007100608/04 A RU2007100608/04 A RU 2007100608/04A RU 2007100608 A RU2007100608 A RU 2007100608A RU 2327718 C1 RU2327718 C1 RU 2327718C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- epoxy
- binder
- curing
- composite materials
- hundred
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области технологии получения быстроотверждающихся эпоксидных композиций, используемых в качестве связующего для производства композиционных материалов, например конструкционных стеклопластиков, изготавливаемых методом мокрой намотки или пултрузионным методом. Эпоксидная композиция может быть использована в электротехнической, авиационной, автомобильной, аэрокосмической, железнодорожной и других отраслях промышленности в качестве пропиточных составов электроэлементов, клеев, покрытий и т.п.The invention relates to the field of technology for the production of fast-curing epoxy compositions used as a binder for the production of composite materials, for example structural fiberglass, produced by wet winding or pultruded method. The epoxy composition can be used in electrical, aviation, automotive, aerospace, railway and other industries as an impregnating composition of electrical elements, adhesives, coatings, etc.
Актуальность создания новых быстроотверждающихся композиций горячего отверждения состоит не только в оптимизации процесса их отверждения, но и в многофункциональном назначении составляющих их компонентов, что упрощает состав композиции. Так, например, катализатор ангидридного отверждения может одновременно выполнять функцию модификатора связующего, удлинителя цепи, пластификатора и т.п.The relevance of creating new fast-curing compositions of hot curing is not only to optimize the process of curing, but also in the multifunctional purpose of their constituent components, which simplifies the composition. Thus, for example, the anhydride curing catalyst can simultaneously serve as a binder modifier, chain extender, plasticizer, and the like.
Известно эпоксидное связующее, включающее смолу, отвердитель и ускоритель при следующем соотношении ингредиентов (вес.%): эпоксидная смола ЭД-20 - 55%, отвердитель (изометилтетрагидрофталевый ангидрид) - 44,8%, ускоритель - 0,2%. Отвержденная композиция имеет низкое относительное удлинение при растяжении (см. В.А.Лапицкий, А.А.Крицук, Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и стеклопластиков, Киев, Наукова думка, 1986, с.30-31, табл.21).Known epoxy binder, including resin, hardener and accelerator in the following ratio of ingredients (wt.%): Epoxy resin ED-20 - 55%, hardener (isomethyl tetrahydrophthalic anhydride) - 44.8%, accelerator - 0.2%. The cured composition has a low elongation under tension (see V.A. Lapitsky, A.A. Kritsuk, Physico-mechanical properties of epoxy polymers and fiberglass, Kiev, Naukova Dumka, 1986, pp. 30-31, Table 21).
Известно эпоксидное связующее для композиционных материалов, включающее эпоксидиановую смолу, отвердитель, ускоритель - 2,4,6-трис(диметиламинометил) фенол и пластификатор, отличающееся тем, что в качестве отвердителя оно содержит изометилтетрагидрофталевый ангидрид, а в качестве пластификатора - пластификатор полууретановый марки "Пластур РКОФ-0203". RU 2160752, 7 C08L 63/02, С08К 13/00, C08L 63/02, C08L 75:08, C08K 13/00, C08K 5:09, C08K 5:18, 2000.12.20.Known epoxy binder for composite materials, including epoxy resin, hardener, accelerator - 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol and a plasticizer, characterized in that it contains isomethyl tetrahydrophthalic anhydride as a hardener and a polyurethane grade plasticizer as a plasticizer ” Plastur RKOF-0203 ". RU 2160752, 7 C08L 63/02, C08K 13/00, C08L 63/02, C08L 75:08, C08K 13/00, C08K 5:09, C08K 5:18, 2000.12.20.
Недостатком композиции являются высокая температура отверждения, выпотевание отвердителя и хрупкость полученной композиции.The disadvantage of the composition is the high curing temperature, sweating of the hardener and the fragility of the resulting composition.
Известен состав быстроотверждающегося эпоксидного связующего, включающий эпоксидиановую смолу ЭД-20, ангидридный отвердитель изометилтетрагидрофталевый ангидрид (изо-МТГФА), основный катализатор 2,4,6-трис-(диметиламинометил)фенол (УП-606-2) (Устинова А.М., Олейникова Е.В., Липская В.А., Белобров Н.С., Воробьев А.Н. // Быстроотверждающееся эпоксидное связующее. Пластические массы. 1983. 3. С.34).The known composition of the fast-curing epoxy binder, including the ED-20 epoxy resin, isomethyl tetrahydrophthalic anhydride hardener (iso-MTHFA), the main catalyst 2,4,6-tris- (dimethylaminomethyl) phenol (UP-606-2) (Ustinova A.M. , Oleinikova E.V., Lipskaya V.A., Belobrov N.S., Vorobev A.N. // Fast-curing epoxy binder. Plastic materials. 1983. 3. P. 34).
Недостатками указанного состава являются малая жизнеспособность (pot life) связующего и его неудовлетворительная технологичность, связанная с наличием резкого экзотермического пика при отверждении. Кроме того, армированные волокнистыми наполнителями изделия со связующим по прототипу имеют недостаточно высокую ударную вязкость и повышенную пористость (и отсюда, повышенное водопоглощение). Необходимо дополнительное введение модификаторов ударной вязкости и добавок (пеногасителей), способствующих выведению воздушных включений, что усложняет состав связующего.The disadvantages of this composition are the low pot life of the binder and its poor processability associated with the presence of a sharp exothermic peak during curing. In addition, the products reinforced with fibrous fillers with a binder according to the prototype have not enough high toughness and increased porosity (and hence, increased water absorption). It is necessary to introduce additional impact modifiers and additives (defoamers) that contribute to the removal of air inclusions, which complicates the composition of the binder.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является связующее для композиционных материалов на основе эпоксидной смолы ЭД-20, отвердителя - изометилтетрагидрофталевого ангидрида и ускорителя отверждения - триэтаноламина, для пропитки стекловолокнистого ровинга (RU 2220049, кл. В32В 17/04, Е04С 5/07, опубл. 12.27.2003).Closest to the claimed invention is a binder for composite materials based on epoxy resin ED-20, hardener is isomethyl tetrahydrophthalic anhydride and a curing accelerator is triethanolamine, for impregnation of fiberglass roving (RU 2220049, class B32B 17/04, E04C 5/07, publ. 12.27.2003).
Недостатком связующего являются высокая температура отверждения, выпотевание отвердителя и хрупкость полученной композиции.The disadvantage of the binder is the high curing temperature, sweating of the hardener and the fragility of the resulting composition.
Задачей заявляемого изобретения является создание связующего на основе эпоксидной композиции с улучшенными эксплуатационными характеристиками.The task of the invention is the creation of a binder based on an epoxy composition with improved performance.
Техническим результатом является - улучшение технологических и эксплуатационных характеристик связующего, снижение температуры и времени отверждения, а также расширение ассортимента связующих на основе эпоксидных композиций.The technical result is to improve the technological and operational characteristics of the binder, reduce the temperature and curing time, as well as expand the range of binders based on epoxy compositions.
Это достигается тем, что эпоксидное связующее для композиционных материалов включающее эпоксидную диановую смолу, изометилтетрагидрофталевый ангидрид и ускоритель отверждения согласно изобретению в качестве ускорителя отверждения связующее содержит алканоламины общей формулы (I)This is achieved by the fact that the epoxy binder for composite materials comprising an epoxy diane resin, isomethyl tetrahydrophthalic anhydride and a curing accelerator according to the invention as a curing accelerator, the binder contains alkanolamines of the general formula (I)
где R1=(СН2)2, (СН2)6; R2=С6Н5OCH2, СН2=СНСН2OCH2, НОСН2, ClCH2.where R 1 = (CH 2 ) 2 , (CH 2 ) 6 ; R 2 = C 6 H 5 OCH 2 , CH 2 = CHCH 2 OCH 2 , HOS 2 , ClCH 2 .
При следующем соотношении компонентов в мас.ч:In the following ratio of components in parts by weight:
Отличием заявляемого эпоксидного связующего для композиционных материалов является использование в качестве катализатора не описанных в литературе алканоламинов.The difference of the claimed epoxy binder for composite materials is the use of alkanolamines not described in the literature as a catalyst.
Ускорители отверждения (алканоламины) по заявляемому изобретению получают взаимодействием двух молекул оксирансодержащего соединения с алифатическими аминами в среде ароматического растворителя. Условия и способ получения приведены в примерах 1, 2 и табл.1. В таблице 2 приведены структурные формулы, названия, выхода, температуры плавления (Тпл.) и факторы замедления (Rf) полученных алканоламинов, используемых в качестве катализаторов при отверждении эпоксидно-ангидридных композиций.The curing accelerators (alkanolamines) of the claimed invention are obtained by reacting two molecules of an oxirane-containing compound with aliphatic amines in an aromatic solvent medium. The conditions and method of preparation are given in examples 1, 2 and table 1. Table 2 shows the structural formulas, names, yields, melting points ( Tm ) and retardation factors (R f ) of the obtained alkanolamines used as catalysts in the curing of epoxy-anhydride compositions.
Для осуществления способа использовали эпоксидную диановую смолу марок ЭД-20 и ЭД-16 (ГОСТ 10587-84), изометилтетрагидрофталевый ангидрид (ТУ 38 103149-85) и триэтаноламин (ТУ 6-09-2448-91).For the implementation of the method used epoxy Dianova resin brands ED-20 and ED-16 (GOST 10587-84), isomethyl tetrahydrophthalic anhydride (TU 38 103149-85) and triethanolamine (TU 6-09-2448-91).
Пример 1.Example 1
Ускорители отверждения N,N'-ди(3-фенокси-2-гидроксипропил)этилендиамин (ускоритель II табл.1) получают взаимодействием 10,67 г (0,175 моль) этилендиамина и 52,87 г (0,350 моль) фенилглицидилового эфира в 10 мл толуола, при температуре 50°С. Синтез проводят при постепенном добавлении фенилглицидилового эфира. Об окончании реакции судят методом ТСХ. Полученный осадок алканоламина отфильтровывают и сушат.The curing accelerators of N, N'-di (3-phenoxy-2-hydroxypropyl) ethylenediamine (accelerator II of Table 1) are obtained by reacting 10.67 g (0.175 mol) of ethylenediamine and 52.87 g (0.350 mol) of phenyl glycidyl ether in 10 ml toluene, at a temperature of 50 ° C. The synthesis is carried out with the gradual addition of phenyl glycidyl ether. The completion of the reaction is judged by TLC. The resulting alkanolamine precipitate was filtered off and dried.
Пример 2.Example 2
Ускоритель отверждения N,N'-ди(3-аллилокси-2-гидроксипропил)этилендиамин (ускорителя IV табл.1) получают взаимодействием 6,13 г (0,102 моль) этилендиамина и 29,30 г (0,257 моль) аллилглицидилового эфира в 15 мл бензола, при температуре 40°С. Синтез проводят при постепенном добавлении аллилглицидилового эфира. Об окончании реакции судят методом ТСХ. Полученный осадок отфильтровывают и сушат.The curing accelerator of N, N'-di (3-allyloxy-2-hydroxypropyl) ethylenediamine (accelerator IV of Table 1) is obtained by reacting 6.13 g (0.102 mol) of ethylenediamine and 29.30 g (0.257 mol) of allyl glycidyl ether in 15 ml benzene, at a temperature of 40 ° C. The synthesis is carried out with the gradual addition of allyl glycidyl ether. The completion of the reaction is judged by TLC. The resulting precipitate was filtered off and dried.
Аналогично получают ускорители отверждения (алканоламины) III, V-IX. Условия синтеза представлены в табл.1.Similarly get curing accelerators (alkanolamines) III, V-IX. The synthesis conditions are presented in table 1.
Композицию для связующего готовят путем растворения ускорителей отверждения в расчетном количестве отвердителя и последующим смешением с эпоксидной диановой смолой. Смесь перемешивают в течение 15 мин, после чего заливают в фторопластовые формы и отверждают при 100-110°С в течение 4-6 часов. В таблице 3 приведены варианты составов предлагаемых связующих и их свойства.The binder composition is prepared by dissolving the curing accelerators in the calculated amount of hardener and then mixing with epoxy Dianova resin. The mixture is stirred for 15 minutes, after which it is poured into fluoroplastic forms and cured at 100-110 ° C for 4-6 hours. Table 3 shows the options for the compositions of the proposed binders and their properties.
Свойства полученных композиций для связующего до и после термообработки характеризовали с помощью стандартных или общепринятых методик. Жизнеспособность определяли как время истечения в стандартном приборе В3-1 свежеприготовленной композиции и после ее хранения в течение 6 час при 25°С (ГОСТ 8420-57). Разрушающее напряжение (σ), деформацию при разрушении (σ) и модуль (Е) при одноосном растяжении и сжатии определяли соответственно по ГОСТ 11262-76, 4648-71 и 4651-68 с помощью универсальной испытательной машины Р-0,5. Ударную вязкость оценивали по ГОСТ 19109-73 на БКМ-5. В таблице 4 приведены результаты сравнительных испытаний эпоксидных композиций с добавлением активных ускорителей отверждения.The properties of the obtained compositions for the binder before and after heat treatment were characterized using standard or generally accepted methods. Viability was determined as the expiration time in a standard device B3-1 of a freshly prepared composition and after storage for 6 hours at 25 ° C (GOST 8420-57). Destructive stress (σ), deformation at failure (σ) and modulus (E) under uniaxial tension and compression were determined, respectively, according to GOST 11262-76, 4648-71 and 4651-68 using a universal testing machine P-0.5. Impact strength was evaluated according to GOST 19109-73 on BKM-5. Table 4 shows the results of comparative tests of epoxy compositions with the addition of active curing accelerators.
Таким образом, как видно из примеров конкретного выполнения, данное изобретение позволяет получить эпоксидное связующее для композиционных материалов, обладающее улучшенными технологическими и эксплуатационными характеристиками, пониженной температурой и временем отверждения, а также позволяет расширить ассортимента связующего на основе эпоксидных композиций.Thus, as can be seen from examples of specific performance, this invention allows to obtain an epoxy binder for composite materials with improved technological and operational characteristics, low temperature and curing time, and also allows you to expand the range of binder based on epoxy compositions.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007100608/04A RU2327718C1 (en) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Epoxy binder for composite materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007100608/04A RU2327718C1 (en) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Epoxy binder for composite materials |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2327718C1 true RU2327718C1 (en) | 2008-06-27 |
Family
ID=39680050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007100608/04A RU2327718C1 (en) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Epoxy binder for composite materials |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2327718C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2527086C2 (en) * | 2012-11-22 | 2014-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Epoxy binder for polymer composite materials |
RU2611417C2 (en) * | 2011-07-15 | 2017-02-22 | Сикэ Текнолоджи Аг | Hardener for epoxy resins |
RU2756806C1 (en) * | 2020-12-26 | 2021-10-05 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана (Национальный Исследовательский Университет)" | Low-viscosity epoxy binder for reinforced plastics with high crack resistance and heat resistance |
-
2007
- 2007-01-09 RU RU2007100608/04A patent/RU2327718C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЛИ X., НЕВИЛЛ К. Справочное руководство по эпоксидным смолам. - М.: Энергия, 1973, с.79-80. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2611417C2 (en) * | 2011-07-15 | 2017-02-22 | Сикэ Текнолоджи Аг | Hardener for epoxy resins |
RU2527086C2 (en) * | 2012-11-22 | 2014-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Epoxy binder for polymer composite materials |
RU2756806C1 (en) * | 2020-12-26 | 2021-10-05 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана (Национальный Исследовательский Университет)" | Low-viscosity epoxy binder for reinforced plastics with high crack resistance and heat resistance |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6401165B2 (en) | Resin composition and composite structure containing resin | |
JP6388288B2 (en) | Liquid curing agent for curing epoxy resin (I) | |
JP2018100397A (en) | Epoxy liquid curing agent composition | |
RU2720681C2 (en) | Epoxy resin compositions and fiber-reinforced composite materials obtained therefrom | |
TWI730067B (en) | Epoxy resin curing agent, epoxy resin composition, carbon fiber-reinforced composite material | |
RU2327718C1 (en) | Epoxy binder for composite materials | |
CN116283835B (en) | Biomass epoxy monomer, self-curing epoxy resin and preparation method thereof | |
WO2014114556A2 (en) | 2,2',6,6'-tetramethyl-4,4'-methylene-bis(cyclohexylamine) as a hardener for epoxy resins | |
US3642698A (en) | Epoxy resin curing with imidazole alkyl acid phosphate salt catalyst | |
RU2427598C2 (en) | Epoxy bismaleimide binder composition for prepregs, prepreg and article | |
KR101785241B1 (en) | Prepreg made from monomer of polyethersulfone polymer and method for manufacturing same | |
KR102561493B1 (en) | Fast curing epoxy-resin composition for fibre-matrix semi-finished products | |
CN109312057A (en) | Composition epoxy resin for fibre reinforced composites and the prepreg using it | |
RU2335514C1 (en) | Composition of epoxybismaleimide binding agent for prepregs (versions), method of obtaining epoxybismaleimide binding agent (versions), prepreg and article | |
RU2141493C1 (en) | Binder for reinforced plastics | |
RU2792592C1 (en) | Composition and method for producing a binder based on an epoxy-benzoxazine composition | |
RU2770097C1 (en) | Polyphenylene sulphide compositions with finished glass fibres and method for production thereof | |
JP2017061673A (en) | Cyanate ester/aryl ethynyl polyimide resins for composite materials | |
RU2770088C1 (en) | Polyphenylene sulphide composite materials with carbon fibres and method for production thereof | |
RU2520543C2 (en) | Epoxy binding agent, based on it prepreg and product made of it | |
RU2411268C1 (en) | 4,4'-bis-(glycidylamino)-3,3'-dichlorodiphenylmethane oligomer and polymeric binder for composite materials based on said oligomer | |
JPH0230327B2 (en) | ||
RU2447104C1 (en) | Epoxide compound | |
RU2424259C1 (en) | Epoxy binder, prepreg based thereon and article made therefrom | |
US20240158627A1 (en) | Epoxy resin compositions |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090110 |