RU2447104C1 - Эпоксидная композиция - Google Patents
Эпоксидная композиция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2447104C1 RU2447104C1 RU2010140692/05A RU2010140692A RU2447104C1 RU 2447104 C1 RU2447104 C1 RU 2447104C1 RU 2010140692/05 A RU2010140692/05 A RU 2010140692/05A RU 2010140692 A RU2010140692 A RU 2010140692A RU 2447104 C1 RU2447104 C1 RU 2447104C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- epoxy
- composition
- hardener
- epoxy resin
- prototype
- Prior art date
Links
Landscapes
- Epoxy Resins (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области создания эпоксидных композиций и может использоваться в качестве связующих при изготовлении полимерных композиционных материалов в качестве основы для клеев, герметиков, покрытий. Изобретение может быть использовано в авиационной, аэрокосмической, судостроительной, автомобильной и других отраслях промышленности. Эпоксидная композиция включает, мас.ч.: азотсодержащую эпоксидную смолу 62,7-68,0, отвердитель - продукт конденсации анилина и формальдегида 30,0-32,5, олигоэфиракрилат 6,3-6,4 и перекись бензоила 0,05-0,07. Изобретение позволяет получить эпоксидную композицию и изделия из нее с высокими удельными прочностными характеристиками, низким влагопоглощением. 1 з.п. ф-лы., 3 табл, 3 пр.
Description
Изобретение относится к области создания эпоксидных композиций, предназначенных для использования в качестве связующих при изготовлении полимерных композиционных материалов, в частности, методами пропитки под давлением и мокрой намотки, а также в качестве основы для клеев, герметиков, покрытий. Изобретение может быть использовано в авиационной, аэрокосмической, судостроительной, автомобильной и других отраслях промышленности.
Известна полимерная композиция для изготовления конструкционных стеклопластиков методом мокрой намотки, включающая эпоксидно-диановую смолу, диглицидиловый эфир диэтиленгликоля, отвердитель - эвтектическую смесь ароматических аминов - мета-фенилендиамина и 4,4'-диаминодифенилметана и смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров со стабилизатором ионолом (пластификатор ЭДОС) (патент РФ №2161169).
Недостатками указанной композиции являются длительный цикл отверждения стеклопластиковых изделий (при температуре 60-70°C в течение 12-17 ч), невысокая температура эксплуатации стеклопластиков (не более 120°C).
Известна эпоксидная композиция для армированных пластиков, включающая эпоксидно-диановую смолу или ее смесь с эпоксидной смолой, содержащую две и более эпоксигрупп, ангидридный отвердитель и основный катализатор отверждения - третичный амин или смесь третичных аминов (патент РФ №2189997).
Недостатками данной композиции являются низкая температура стеклования (не более 127°C), низкая трещиностойкость, характерная при отверждении эпоксидов ангидридами кислот, а также энергоемкий режим отверждения при температурах до 200°C.
Известна одноупаковочная эпоксидная композиция, включающая эпоксиноволачную смолу, циклоалифатическую эпоксидную смолу или их смесь, эпоксидный разбавитель, латентный отвердитель на основе трихлорида бора с амином (патент США №5942182).
Недостатками известной композиции являются длительный цикл отверждения (14 часов), а также низкие показатели прочностных свойств, таких как прочность при растяжении, модуль упругости при растяжении и относительное удлинение при растяжении.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является термоотверждаемое связующее для композиционных материалов, включающее, мас.%:
Эпоксидная диановая смола | 60-70 |
Алифатическая эпоксидная смола ДЭГ-1 | 5-15 |
Фенилглицидиловый эфир | 1-5 |
Отвердитель - Бензам АБА, представляющий собой продукт конденсации анилина и формальдегида в присутствии кислотного катализатора и содержащий аминобензиланилин в качестве основного вещества - остальное (патент РФ №2250241).
Недостатками связующего-прототипа являются недостаточно высокие физико-механические характеристики, низкая влагостойкость и низкая теплостойкость после кипячения (<120°C).
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание эпоксидной композиции и изделий из нее с высокими удельными прочностными характеристиками, низким влагопоглощением, способной перерабатываться в композиционные материалы методами пропитки под давлением и мокрой намотки.
Для решения поставленной технической задачи предложена эпоксидная композиция, включающая эпоксидную смолу и отвердитель - продукт конденсации анилина и формальдегида, которая в качестве эпоксидной смолы содержит азотсодержащую эпоксидную смолу и дополнительно содержит олигоэфиракрилат и перекись бензоила при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
азотсодержащая эпоксидная смола | 62,7-68,0 |
отвердитель | 30,0-32,5 |
олигоэфиракрилат | 6,3-6,4 |
перекись бензоила | 0,05-0,07 |
В качестве олигоэфиракрилата композиция содержит α,ω-диметакрил-бис-(триэтиленгликоль)фталат или триоксиэтилен- α,ω-диметакрилат.
Установлено, что повышение физико-механических свойств связующего достигается за счет модификации химической структуры полимера по типу взаимопроникающих полимерных сеток (ВПС). В предлагаемом изобретении первая сетка образуется по реакции радикальной полимеризации олигоэфиракрилатов, например α,ω-диметакрил-бис-(триэтиленгликоль)фталата (МГФ-9) или триоксиэтилен-α,ω-диметакрилата (ТГМ-3), под действием перекиси бензоила, вторая сетка образуется по реакции полиприсоединения азотсодержащей эпоксидной смолы с ароматическим диамином, например марок Бензам АБА или Бензамин Н. Полимерные материалы типа «взаимопроникающих сеток» и «полувзаимопроникающих сеток» (полу-ВПС) отличаются более высокими прочностными свойствами. Причина повышения деформационно-прочностных свойств ВПС заключается в более тонкой надмолекулярной организации полимеров, полученных методом одновременного отверждения. При этом наиболее совершенные фрагменты одной сетки локализуются в дефектных областях другой сетки и наоборот, что приводит к их взаимному упрочнению, поскольку разрушение полимеров происходит по дефектным межглобулярным зонам. Таким образом, ВПС образуют более однородную фазовую систему, в которой происходит «вынужденное» совмещение разнородных макромолекул и которая обладает широкой температурной областью демпфирования, охватывающей интервал между двумя переходами, соответствующими температуре стеклования отдельных компонентов. Использование олигоэфиракрилатов позволило получить композицию с реологическими свойствами, удовлетворяющую технологическим требованиям, в частности, для получения изделий методами пропитки под давлением и мокрой намотки. В то же время введение глицидиловых эфиров по прототипу приводит к снижению прочностных свойств и температуры стеклования. Повышение теплостойкости по сравнению с прототипом достигается за счет использования в составе композиции полифункциональной азотсодержащей эпоксидной смолы и ароматического диамина. Благодаря наличию большого числа ароматических ядер в цепи, а также высокой функциональности эпоксидно-аминных олигомеров повышается стабильность механических показателей сетчатых полимеров на их основе при повышенных температурах.
Предлагаемая эпоксидная композиция в виде связующего может использоваться как для метода пропитки под давлением с использованием жестких пуансонов пресс-формы, так и для ее разновидности - метода вакуумной пропитки, когда для одной поверхности пресс-формы используется вакуумный мешок, и смола пропитывает армирующий наполнитель только за счет перепада давлений, а также метода мокрой намотки.
Заявляемая композиция обладает сравнительно низкой вязкостью и гомогенностью, которые способствуют ее равномерному распределению между волокнами наполнителей, требуемой жизнеспособностью при температуре переработки, высокой теплостойкостью и деформационно-прочностными свойствами.
В качестве азотсодержащей эпоксидной смолы могут быть использованы смолы марок УП-610 (ТУ 2225-606-11131395), ЭПАФ (ТУ 2225-019-33452160), в качестве отвердителя - продукты конденсации анилина и формальдегида в присутствии кислотного катализатора марок Бензам-АБА (ТУ 2225-415-04872688) или Бензамин Н (ТУ 2494-444-05763441). В предлагаемом изобретении могут быть использованы различные олигоэфиракрилаты, но наилучший технический результат достигается при использовании триоксиэтилен- α, ω-диметакрилата марки ТГМ-3 (ТУ 113-00-057-6166-43-27) и α, ω-диметакрил-бис-(триэтиленгликоль)фталата марки МГФ-9 (ТУ 2226-065-05761643). В качестве инициатора использована перекись бензоила (ГОСТ 14888).
Примеры осуществления
Пример 1
В реактор, снабженный механической мешалкой, обогревом и охлаждением, загружали 63,0 мас.ч. эпоксидной смолы УП-610, затем загружали 6,4 мас.ч. ТГМ-3 и гомогенизировали смесь при температуре 40-50°C в течение 1 часа с получением первой композиции.
В реактор, снабженный механической мешалкой, обогревом и охлаждением, загружали 30,0 мас.ч Бензам АБА, затем загружали 0,05 мас.ч. перекиси бензоила и гомогенизировали смесь при температуре 90-100°C в течение 1 часа с получением второй композиции.
Непосредственно перед использованием смешивали две полученные композиции при температуре до 40°C в течение 1 часа с получением расплава связующего.
Пример 2.
Технология изготовления связующего аналогична примеру 1 с тем отличием, что вместо смолы УП-610 использовали смолу ЭПАФ, а вместо олигоэфиракрилата ТГМ-3 - олигоэфиракрилат марки МГФ-9.
Пример 3.
Технология изготовления связующего аналогична примеру 1 с тем отличием, что вместо олигоэфиракрилата ТГМ-3 использовали олигоэфиракрилат марки МГФ-9, а в качестве эпоксидной смолы - смолу УП-610.
В таблице 1 приведены составы предлагаемых связующих и прототипа, в таблице 2 - физико-механические свойства заявляемого эпоксидного связующего и прототипа, в таблице 3 - свойства углепластика по изобретению и прототипу.
Определение температуры стеклования отвержденных связующих осуществляли методом термомеханического анализа по ASTM-E1545-00 на термоаналитической установке Mettler Toledo. Прочность при растяжении отвержденных образцов связующего определяли в соответствии с ГОСТ 11262-80. Вязкость связующих определяли по ГОСТ 25271 на вискозиметре Брукфильда с системой конус-плита.
Определение прочностных характеристик полученных композиционных материалов: прочность при сжатии - по ГОСТ 25.602-80, прочность при растяжении - по ГОСТ 25.601-80, прочность при статическом изгибе - по ГОСТ 25.604.
Таблица 1 | ||||
Наименование компонентов | Состав по примерам, мас.ч. | Прототип | ||
1 | 2 | 3 | ||
Азотсодержащая эпоксидная смола | ||||
УП-610 | 63,0 | - | 68,0 | - |
ЭПАФ | - | 62,7 | - | - |
Бензам АБА | 30,0 | 30,9 | 32,5 | 28,0 |
Олигоэфиракрилат | - | |||
ТГМ-3 | 6,4 | - | - | |
МГФ-9 | - | 6,3 | 6,4 | - |
Перекись бензоила | 0,05 | 0,06 | 0,07 | - |
Эпоксидно-диановая смола ЭД-20 | - | - | - | 60,0 |
Фенилглицидиловый эфир ФГЭ | - | - | - | 2,0 |
Диглицидиловый эфир диэтиленгликоля ДЭГ-1 | - | - | - | 10,0 |
Таблица 2 | |||||
№ п/п | Наименование показателей | Состав по примерам, мас.ч. | Прототип | ||
1 | 2 | 3 | |||
1 | Температура стеклования Tg dry, °C | 195 | 192 | 195 | 150 |
2 | Температура стеклования после кипячения в воде в течение 7 ч Tg wet, °C | 190 | 188 | 190 | <120 |
3 | Вязкость при температуре 70°C, Па·с | 0,17 | 0,23 | 0,28 | 0,2 |
4 | Прочность при растяжении σ+, МПа | 75 | 70 | 72 | 33,1 |
5 | Модуль упругости при растяжении Е+, ГПа | 3,9 | 3,8 | 3,9 | 2,3 |
Как видно из таблицы 2, предлагаемая композиция обладает более высокими физико-механическими свойствами в сравнении с прототипом, например прочность при растяжении увеличилась в два и более раз, модуль упругости при растяжении увеличился с 2,3 до 4,1 ГПа, температура стеклования после кипячения в воде осталась на прежнем уровне, в то время как у прототипа этот показатель снизился на 60-70°C.
Были исследованы прочностные свойства композиционного материала на основе угленаполнителя и заявляемой композиции по примеру 1 в качестве связующего и по прототипу. Композиционный материал получали методом инфузии под вакуумным давлением. В качестве наполнителя была использована однонаправленная углеродная ткань фирмы «Porcher» арт.3673 в 8 слоев. Свойства полученного композиционного материала приведены в таблице 3.
Таблица 3 | ||
Наименование свойств | Углепластик | |
по изобретению | прототип | |
Прочность при растяжении, МПа | 1713 | 1580 |
Прочность при изгибе, МПа | 2030 | 1614 |
Прочность при сжатии, МПа | 1180 | 1000 |
Сравнительные данные таблицы 3 показывают, что композиционные материалы на основе заявляемой эпоксидной композиции имеют повышенную на 15% прочность при растяжении, на 25% прочность при изгибе и на 20% - прочность при сжатии по сравнению с прототипом.
Таким образом, сочетание высокой теплостойкости и прочности эпоксидной композиции, получение на ее основе композиционных материалов и изделий из них с физико-механическими характеристиками, превышающими свойства прототипа, позволяют использовать предлагаемую эпоксидную композицию в качестве связующего для изготовления конструкционных композиционных материалов с применением энергосберегающих высокопроизводительных безавтоклавных методов.
Claims (2)
1. Эпоксидная композиция, включающая эпоксидную смолу и отвердитель - продукт конденсации анилина и формальдегида, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидной смолы она содержит азотсодержащую эпоксидную смолу и дополнительно содержит олигоэфиракрилат и перекись бензоила при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
азотсодержащая эпоксидная смола 62,7-68,0
отвердитель 30,0-32,5
олигоэфиракрилат 6,3-6,4
перекись бензоила 0,05-0,07
2. Эпоксидная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве олигоэфиракрилата она содержит α,ω-диметакрил-бис-(триэтиленгликоль)фталат или триоксиэтилен-α,ω-диметакрилат.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010140692/05A RU2447104C1 (ru) | 2010-10-05 | 2010-10-05 | Эпоксидная композиция |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010140692/05A RU2447104C1 (ru) | 2010-10-05 | 2010-10-05 | Эпоксидная композиция |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2447104C1 true RU2447104C1 (ru) | 2012-04-10 |
Family
ID=46031644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010140692/05A RU2447104C1 (ru) | 2010-10-05 | 2010-10-05 | Эпоксидная композиция |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2447104C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU681077A1 (ru) * | 1977-04-06 | 1979-08-25 | Предприятие П/Я В-2304 | Полимерна композици |
SU1165703A1 (ru) * | 1983-06-06 | 1985-07-07 | Научно-производственное объединение "Камень и силикаты" | Клей |
SU803806A1 (ru) * | 1979-04-19 | 1994-04-15 | В.Б. Бунер | Способ изготовления изоляции |
RU2016014C1 (ru) * | 1991-03-03 | 1994-07-15 | Львовский политехнический институт | Композиция, включающая эпоксидную диановую смолу |
US5942182A (en) * | 1996-09-20 | 1999-08-24 | Ciba Specialty Chemicals Corporation | One component room temperature stable epoxy resin compositions for VARTM/RTM systems |
RU2250241C2 (ru) * | 2003-04-14 | 2005-04-20 | Николаев Валерий Николаевич | Термоотверждаемое связующее для композиционных материалов |
-
2010
- 2010-10-05 RU RU2010140692/05A patent/RU2447104C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU681077A1 (ru) * | 1977-04-06 | 1979-08-25 | Предприятие П/Я В-2304 | Полимерна композици |
SU803806A1 (ru) * | 1979-04-19 | 1994-04-15 | В.Б. Бунер | Способ изготовления изоляции |
SU1165703A1 (ru) * | 1983-06-06 | 1985-07-07 | Научно-производственное объединение "Камень и силикаты" | Клей |
RU2016014C1 (ru) * | 1991-03-03 | 1994-07-15 | Львовский политехнический институт | Композиция, включающая эпоксидную диановую смолу |
US5942182A (en) * | 1996-09-20 | 1999-08-24 | Ciba Specialty Chemicals Corporation | One component room temperature stable epoxy resin compositions for VARTM/RTM systems |
RU2250241C2 (ru) * | 2003-04-14 | 2005-04-20 | Николаев Валерий Николаевич | Термоотверждаемое связующее для композиционных материалов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6617559B2 (ja) | 繊維強化複合材料用2液型エポキシ樹脂組成物および繊維強化複合材料 | |
TWI557150B (zh) | 可固化樹脂組合物及短固化方法 | |
KR102251042B1 (ko) | 에폭시 수지를 위한 경화제로서의 2,5-비스(아미노메틸)푸란의 용도 | |
RU2574054C2 (ru) | Отверждаемые композиции на основе эпоксидных смол и композитные материалы, полученные из них | |
JP6401165B2 (ja) | 樹脂組成物及び樹脂を含有する複合構造体 | |
EP3680270B1 (en) | Mono-alkylated diamines for epoxy formulations: novel curing agents for epoxy systems | |
EP3083771A1 (en) | Curable compositions | |
CN110637041B (zh) | 纤维增强复合材料用环氧树脂组合物及纤维增强复合材料 | |
EP2900727B1 (en) | An epoxy resin formulation for large and thick composite structures | |
US11365283B2 (en) | Epoxy resin-based fibre matrix compositions containing alkyl-substituted ethylene amines | |
KR101962932B1 (ko) | N,n’-(디메틸)-우론의 용도 및 에폭시 수지 조성물의 경화 방법 | |
RU2447104C1 (ru) | Эпоксидная композиция | |
JP6927891B2 (ja) | 複合材を作製するための、安定した高ガラス転移温度のエポキシ樹脂系 | |
JP2016147926A (ja) | 繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物、エポキシ樹脂硬化物および繊維強化複合材料 | |
JP2018135496A (ja) | 繊維強化複合材料用2液型エポキシ樹脂組成物および繊維強化複合材料 | |
US11332571B2 (en) | Epoxy resin system for structural composites | |
RU2470047C2 (ru) | Связующее для препрегов и способ его получения | |
KR20200071120A (ko) | 수지 조성물 및 수지 주입 공정 | |
KR20190112260A (ko) | 섬유-매트릭스 반제품 생성물을 위한 신속 경화 에폭시-수지 조성물 | |
RU2773075C1 (ru) | Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него. | |
KR102476761B1 (ko) | 에폭시 수지 조성물, 프리프레그, 섬유 강화 복합 재료 및 그 제조 방법 | |
WO2023176935A1 (ja) | Rtm用エポキシ樹脂組成物、樹脂硬化物、繊維強化複合材料およびその製造方法 | |
WO2020066746A1 (ja) | 繊維強化複合材料用樹脂組成物及びそれを用いた繊維強化複合材料 | |
TW202237688A (zh) | 環氧樹脂組成物、預浸體及纖維強化複合材料 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121006 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150527 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20170130 |