RU2473576C1 - Epoxy binder for composite materials - Google Patents

Epoxy binder for composite materials Download PDF

Info

Publication number
RU2473576C1
RU2473576C1 RU2011132367/05A RU2011132367A RU2473576C1 RU 2473576 C1 RU2473576 C1 RU 2473576C1 RU 2011132367/05 A RU2011132367/05 A RU 2011132367/05A RU 2011132367 A RU2011132367 A RU 2011132367A RU 2473576 C1 RU2473576 C1 RU 2473576C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
epoxy
binder
mixture
composite materials
organoplastics
Prior art date
Application number
RU2011132367/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Арсентьевич Мурашов
Константин Игоревич Гусев
Александр Алексеевич Кульков
Николай Викторович Пименов
Юрий Валентинович Антипов
Original Assignee
Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения filed Critical Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения
Priority to RU2011132367/05A priority Critical patent/RU2473576C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2473576C1 publication Critical patent/RU2473576C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to epoxy binder for articles made from composite materials produced primarily by wet (thread, bundle) winding. The epoxy binder for composite materials contains triglycidyl derivative of para-aminophenol, a diluent - epoxy-aniline resin, a technical mixture of polysulphides based on o-tertbutyl phenol, an amine curing agent - mixture of 2- and 4-aminobenzyl anilines, 4,4'-diaminodipheny methane and higher polyaminobenzyl anilines.
EFFECT: high strength of unidirectional organoplastics at temperature of 150-200°C.
2 tbl, 7 ex

Description

Изобретение относится к эпоксидным связующим для изделий из композиционных материалов, изготовляемых преимущественно методом "мокрой" (нитяной, жгутовой) намотки.The invention relates to epoxy binders for products from composite materials, manufactured mainly by the method of "wet" (filament, tow) winding.

Известно эпоксидное связующее (авт. свид. №1346646), включающее смесь эпоксидно-диановой и эпоксианилиновой смол, модификатор - низкомолекулярный каучук СКН-30 КТРА, отвердитель - изометилтетрагидрофталевый ангидрид и ускоритель отверждения - 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол.Known epoxy binder (author certificate. No. 1346646), including a mixture of epoxy-diane and epoxyaniline resins, a modifier is low molecular weight rubber SKN-30 KTPA, a hardener is isomethyl tetrahydrophthalic anhydride and a curing accelerator is 2,4,6-trisomethylphenol.

Связующее имеет невысокую вязкость, температура его переработки "мокрой" намоткой - 25-35°С. Основным недостатком указанного связующего является низкая деформационная теплостойкость эпоксиполимера (температура стеклования всего 50-60°С) и, следовательно, низкий уровень сохранения прочности композиционных материалов при температуре 150°С и выше.The binder has a low viscosity, the temperature of its processing by "wet" winding is 25-35 ° C. The main disadvantage of this binder is the low deformation heat resistance of the epoxy polymer (glass transition temperature of only 50-60 ° C) and, therefore, the low level of strength retention of composite materials at a temperature of 150 ° C and above.

Известно эпоксидное связующее на основе эпоксидно-дианового олигомера ЭД-20 (100 масс.ч.) и аминного отвердителя каталитического типа - комплекса BF3·моноэтаноламин - 3,0 мас.ч. (см. Н.В.Александров, Р.С Холодовская, Л.С.Забарская "Электроизоляционные пропиточные составы на основе эпоксидных смол, применяемые зарубежными фирмами". Информэлектро, М., 1970 г., с.38).Known epoxy binder based on epoxy-diane oligomer ED-20 (100 parts by weight) and amine hardener of catalytic type - complex BF 3 · monoethanolamine - 3.0 parts by weight (see N.V. Aleksandrov, R.S. Kholodovskaya, L.S. Zabarskaya "Electrical insulating impregnating compositions based on epoxy resins used by foreign companies". Informelektro, M., 1970, p. 38).

Данная композиция имеет невысокую вязкость и длительную жизнеспособность при хранении и переработке "мокрой" намоткой.This composition has a low viscosity and long viability during storage and processing by "wet" winding.

Эпоксиполимер (в виде литых ненаполненных образцов) имеет достаточно высокие физико-механические характеристики при 20°С.The epoxy polymer (in the form of cast unfilled samples) has rather high physical and mechanical characteristics at 20 ° C.

Недостатком указанного эпоксиполимера является недостаточная деформационная теплостойкость.The disadvantage of this epoxypolymer is insufficient deformation heat resistance.

Данное эпоксидное связующее выбрано нами в качестве аналога.We selected this epoxy binder as an analogue.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, по совокупности основных существенных признаков и достигаемому техническому результату является эпоксидное связующее для композиционных материалов по патенту RU №2395536 С2, 2010.The closest technical solution, selected as a prototype, in terms of the combination of the main essential features and the achieved technical result is an epoxy binder for composite materials according to patent RU No. 2395536 C2, 2010.

Недостатками эпоксидного связующего, входящего в состав композиционного материала (прототип), являются: токсичность отвердителя УП-0638, состоящего из смеси метафенилендиамина и 4,41-диаминодифенилметана, ограниченная жизнеспособность при переработке "мокрой" намоткой и недостаточный уровень сохранения прочности однонаправленных органопластиков при 150-200°С.The disadvantages of the epoxy binder included in the composite material (prototype) are: toxicity of the hardener UP-0638, consisting of a mixture of metaphenylenediamine and 4,4 1 -diaminodiphenylmethane, limited viability during processing by wet winding and insufficient level of preservation of the strength of unidirectional organoplastics at 150 -200 ° C.

В патенте приведены всего два показателя, характеризующих исходную (при 20°С) прочность однонаправленного органопластика на основе жгута Армос (прочность и модуль упругости при растяжении).The patent contains only two indicators characterizing the initial (at 20 ° C) strength of unidirectional organoplastics based on Armos tow (strength and tensile modulus).

Известно, что исходный уровень прочностных характеристик однонаправленного органопластика зависит, главным образом, от разрывной нагрузки жгута, использованного для изготовления образцов, и разрушающего напряжения жгута при растяжении в микропластике (на основе выбранного связующего). Учитывая, что такие данные в патенте отсутствуют, для сравнительного анализа образцы однонаправленных органопластиков (в виде колец ⌀ 146 мм) изготовлялись "мокрой" намоткой на заявленном связующем, аналоге, прототипе и арамидном жгуте Русар-С (ТУ 2272-006-18059169-2007) с линейной плотностью 600 текс, марки А.It is known that the initial level of strength characteristics of unidirectional organoplastics depends mainly on the breaking load of the bundle used for the manufacture of samples and the breaking stress of the bundle under tension in microplastics (based on the selected binder). Given that there are no such data in the patent, for comparative analysis, samples of unidirectional organoplastics (in the form of rings ⌀ 146 mm) were made by “wet” winding on the claimed binder, analog, prototype and aramid rope Rusar-S (TU 2272-006-18059169-2007 ) with a linear density of 600 tex, grade A.

Основной задачей изобретения является создание эпоксидного связующего для композиционных материалов, изготовляемых "мокрой" намоткой, с повышенным теплопрочностными характеристиками.The main objective of the invention is the creation of an epoxy binder for composite materials manufactured by "wet" winding, with high heat resistance characteristics.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение уровня сохранения прочности однонаправленных органопластиков при 150-200°С.The technical result from the use of the invention is to increase the level of preservation of the strength of unidirectional organoplastics at 150-200 ° C.

Основная задача решена и технический результат достигнут за счет введения новых ингредиентов с указанием нового количественного и качественного соотношения компонентов.The main task is solved and the technical result is achieved by introducing new ingredients indicating a new quantitative and qualitative ratio of components.

Для этого в эпоксидное связующее для композиционных материалов, содержащее триглицидиловое производное пара-аминофенола, разбавитель и аминный отвердитель, дополнительно введена техническая смесь полисульфидов на основе о-третбутилфенола, в качестве разбавителя -эпоксианилиновая смола, а в качестве аминного отвердителя - смесь 2- и 4-амино-бензиланилинов, 4,41-диаминодифенилметана и высших полиаминобензиланилинов, при следующем соотношении компонентов связующего, масс.ч:For this purpose, an technical mixture of polysulfides based on o-tert-butylphenol is added to the epoxy binder for composite materials containing a triglycidyl derivative of para-aminophenol, a diluent and an amine hardener, an epoxy aniline resin is used as a diluent, and a mixture of 2- and 4 is used as an amine hardener -amino-benzylanilines, 4,4 1 -diaminodiphenylmethane and higher polyaminobenzylanilines, in the following ratio of the components of the binder, mass.h:

Триглицидиловое производноеTriglycidyl Derivative пара-аминофенолаpara-aminophenol 70-9070-90 Эпоксианилиновая смолаEpoxy aniline resin 10-3010-30 Техническая смесь полисульфидовTechnical mixture of polysulfides на основе о-третбутилфенолаbased on o-tert-butylphenol 1-51-5 Смесь 2- и 4-аминобензиланилинов,A mixture of 2- and 4-aminobenzylanilines, 4,41-диаминодифенилметана и4.4 1 -diaminodiphenylmethane and высших полиаминобензиланилиновhigher polyaminobenzylanilines 35-4535-45

Отличительными особенностями предлагаемого эпоксидного связующего для композиционных материалов являются следующие признаки:The distinctive features of the proposed epoxy binder for composite materials are the following features:

- введение в состав эпоксидного связующего модификатора - технической смеси полисульфидов на основе о-третбутилфенола;- the introduction of an epoxy binder modifier - a technical mixture of polysulfides based on o-tert-butylphenol;

- использование в качестве разбавителя эпоксианилиновой смолы;- use as a diluent epoxy aniline resin;

- содержание в качестве отвердителя ароматического амина, представляющего собой смесь 2- и 4-аминобензиланилинов, 4,41-диаминодифенилметана и высших полиаминобензиланилинов;- the content as a hardener of an aromatic amine, which is a mixture of 2- and 4-aminobenzylanilines, 4,4 1- diaminodiphenylmethane and higher polyaminobenzylanilines;

- соотношение всех компонентов эпоксидного связующего в указанных массовых частях с предельными значениями.- the ratio of all components of the epoxy binder in the specified mass parts with limit values.

Указанные отличительные признаки эпоксидного связующего являются существенными, так как каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и достижение нового технического результата.These distinguishing features of an epoxy binder are significant, since each of them is separately and jointly aimed at solving the problem and achieving a new technical result.

Триглицидиловое производное n-аминофенола - смола - УП-610 (ТУ 2225-546-00203521-98 или ТУ 2225-606-11131395-2003) или смола ЭАФ (ТУ 6-22-04872688-367-95) - изготовитель ОАО "НИИХИМПОЛИМЕР".Triglycidyl derivative of n-aminophenol - resin - UP-610 (TU 2225-546-00203521-98 or TU 2225-606-11131395-2003) or EAF resin (TU 6-22-04872688-367-95) - manufacturer of NIIKHIMPOLIMER OJSC "

Характеристики указанных смол: массовая доля эпоксидных групп, %, не менее - 33, динамическая вязкость при 40°С, Па·с, не более - 2,5.Characteristics of these resins: mass fraction of epoxy groups,%, not less than 33, dynamic viscosity at 40 ° С, Pa · s, not more than 2.5.

По сравнению с другими полифункциональными эпоксидными смолами, например, ЭХД, ЭТФ и УП-643 указанная смола обладает наименьшей вязкостью при 25°С, что делает ее более предпочтительной для применения в составе эпоксидных композиций, предназначенных для переработки "мокрой" намоткой.Compared with other polyfunctional epoxy resins, for example, ECD, ETF and UP-643, this resin has the lowest viscosity at 25 ° C, which makes it more preferable for use in epoxy compositions intended for processing by "wet" winding.

Эпоксианилиновая смола (ЭА) - ТУ 2225-606-11131395-2003 с массовой долей эпоксидных групп не менее 31,2% и динамической вязкостью при 25°С - не более 0,35 Па·с.Epoxyaniline resin (EA) - TU 2225-606-11131395-2003 with a mass fraction of epoxy groups of at least 31.2% and a dynamic viscosity at 25 ° C of not more than 0.35 Pa · s.

При ее применении в заявляемом связующем в качестве разбавителя обеспечиваться необходимая вязкость при температуре переработки, а главное - высокая теплостойкость эпоксиполимера и органопластика.When used in the inventive binder as a diluent, the necessary viscosity is provided at the processing temperature, and most importantly, the high heat resistance of the epoxy polymer and organoplastics.

Техническая смесь полисульфидов на основе о-третбутилфенола (ТАБ) общей формулыTechnical mixture of polysulfides based on o-tert-butylphenol (TAB) of the general formula

Figure 00000001
Figure 00000001

где n=1÷4.where n = 1 ÷ 4.

Усредненная молекулярная масса - 362. Массовая доля сульфидов о-третбутилфенола, не менее - 90%.The average molecular weight is 362. Mass fraction of sulfides of o-tert-butylphenol, not less than 90%.

Разработан НИОХ СО РАН, выпускается отечественной промышленностью.Developed by the NIOKh SB RAS, produced by domestic industry.

В заявляемой композиции играет роль модификатора, позволяющего создать более упорядоченную и менее дефектную структуру эпоксиполимера и органопластика, что, в свою очередь, обеспечивает высокие физико-механические характеристики как в исходном состоянии, так и при повышенных температурах.In the inventive composition, it plays the role of a modifier that allows you to create a more ordered and less defective structure of the epoxy polymer and organoplastics, which, in turn, provides high physical and mechanical characteristics both in the initial state and at elevated temperatures.

Отвердитель - смесь 2- и 4-аминобензиланилинов, 4,41-диаминодифенилметана и высших полиаминобензиланилинов (Бензам АБА) - ТУ 2225-415-04872688-99.Hardener is a mixture of 2- and 4-aminobenzylanilines, 4,4 1- diaminodiphenylmethane and higher polyaminobenzylanilines (Benzam ABA) - TU 2225-415-04872688-99.

Вязкий смолообразный продукт, с массовой долей диаминов - не менее 65%, а 4,41-диаминодифенилметана - не более 10%.A viscous resinous product with a mass fraction of diamines of not less than 65%, and 4,4 1 -diaminodiphenylmethane - not more than 10%.

В составе заявляемого связующего данный отвердитель позволяет обеспечить при температуре переработки (60±5)°С требуемую вязкость, а главное - необходимую жизнеспособность.In the composition of the inventive binder, this hardener allows you to provide at the processing temperature (60 ± 5) ° C the required viscosity, and most importantly - the necessary viability.

Исходная динамическая вязкость связующих при (60±1)°С и через 3 часа (при этой же температуре) определялась на приборе "Реотест".The initial dynamic viscosity of the binders at (60 ± 1) ° C and after 3 hours (at the same temperature) was determined on a Reotest instrument.

Температуру стеклования оценивали динамическим механическим методом (на приборе торзионный маятник) по изменению жесткости однонаправленного микропластика (органопластика) в процессе нагрева от комнатной температуры до 200°С с постоянной скоростью 1°С/мин.The glass transition temperature was estimated by the dynamic mechanical method (torsion pendulum on the device) by changing the stiffness of unidirectional microplastics (organoplastics) during heating from room temperature to 200 ° C at a constant speed of 1 ° C / min.

Gотн=T0:T1 (отн.ед.),G rel = T 0 : T 1 (rel. Units),

где Т0 - период колебаний, то есть время раскручивания диска, жестко закрепленного на нижнем конце микропластика, при комнатной температуре, с;where T 0 is the oscillation period, that is, the time of unwinding of the disk, rigidly fixed to the lower end of the microplastic, at room temperature, s;

Tt - период колебаний при температуре t°C, с.T t - period of oscillations at a temperature of t ° C, s.

Микропластик изготовляли путем пропитки нити Армос (Русар) ~ 58 текс разными рецептурами связующих с последующим их отверждением по оптимальному (для каждого связующего) режиму, приведенному ниже.Microplastics were made by impregnating the Armos (Rusar) ~ 58 tex yarns with various binder formulations followed by their curing according to the optimal (for each binder) mode given below.

Связующие готовились в емкостях при интенсивном перемешивании с помощью механических устройств (мешалок), рецептуры связующих (примеры 1-5, 7) приведены в таблице 1.Binders were prepared in containers with vigorous stirring using mechanical devices (mixers), binders (examples 1-5, 7) are shown in table 1.

Таблица 1Table 1 Наименование компонентовName of components Количестве) компонентов, мас.ч.The number of) components, parts by weight Заявляемая рецептураThe inventive recipe ПрототипPrototype 1one 22 33 4four 55 77 Триглицидиловое производное пара-аминофенола (смолы УП-610, ЭАФ)Triglycidyl derivative of para-aminophenol (resins UP-610, EAF) 7070 8080 9090 6060 9595 8585 Алифатическая эпоксидная смола ДЭГ-1Aliphatic epoxy resin DEG-1 -- -- -- -- -- 15fifteen Эпоксианилиновая смола (ЭА)Epoxyaniline Resin (EA) 30thirty 20twenty 1010 4040 55 -- Техническая смесь полисульфидов на основе о-третбутилфенола (ТАБ)Technical mixture of o-tert-butylphenol polysulfides (TAB) 1one 33 55 0,50.5 66 -- Смесь 2- и 4-аминобензиланилинов, 4,41-диаминодифенилметана и высших полиаминобензиланилинов (Бензам-АБА)A mixture of 2- and 4-aminobenzylanilines, 4,4 1 -diaminodiphenylmethane and higher polyaminobenzylanilines (Benzam-ABA) 3535 4040 4545 30thirty 50fifty -- Смесь ароматических аминов -4,41-диаминодифенилметана и метафенилендиамина (УП-0638)A mixture of aromatic amines -4,4 1 -diaminodiphenylmethane and metaphenylenediamine (UP-0638) -- -- -- -- -- 2525

Состав связующего (пример 6 - аналог), мас.ч.:The composition of the binder (example 6 is an analogue), parts by weight:

Эпоксидно-диановая смолаEpoxy Dianne Resin ЭД-20 (ГОСТ 10587-84)ED-20 (GOST 10587-84) 100one hundred Отвердитель-комплексHardener complex BF3 с бензиламином (УП-605/3)BF 3 with benzylamine (UP-605/3) 33

Отвердитель УП-605/3 (ТУ 2494-664-111331395-2010) представляет собой белый или светлоокрашенный кристаллический порошок с интервалом температур плавления - 110-139°С.Hardener UP-605/3 (TU 2494-664-111331395-2010) is a white or light-colored crystalline powder with a melting range of 110-139 ° C.

Для удобства приготовления и переработки связующего использовали 50% расплав отвердителя в диэтиленгликоле.For the convenience of preparing and processing the binder, 50% of the hardener melt in diethylene glycol was used.

Технологические свойства заявляемого связующего, аналога и прототипа, теплофизические свойства эпоксиполимеров (микропластиков) и физико-механические свойства однонаправленных органопластиков (при 20 и 150°С) приведены в таблице 2.The technological properties of the claimed binder, analogue and prototype, thermophysical properties of epoxy polymers (microplastics) and physico-mechanical properties of unidirectional organoplastics (at 20 and 150 ° C) are shown in table 2.

Таблица 2table 2 № типNo. type ПОКАЗАТЕЛИINDICATORS Примеры рецептур связующих и органопластиков на их основеExamples of formulations of binders and organoplastics based on them заявленнойdeclared известныхfamous 1one 22 33 4four 55 6-аналог6-analog 7-прототип7 prototype 1one Исходная динамическая вязкость при 60°С, сПInitial dynamic viscosity at 60 ° C, cP 450450 500500 600600 400400 700700 500500 700700 22 Динамическая вязкость при 60°С через 3 часа, сПDynamic viscosity at 60 ° C after 3 hours, cP 50005000 60006000 70007000 45004500 90009000 500500 5000050,000 33 Теплостойкость эпоксиполимера по Мартенсу (Тм), °СHeat resistance of epoxy polymer according to Martens (T m ), ° С 145145 155155 150150 130130 140140 130130 110110 4four Температура стеклования (в контакте с арамидным волокном), °СGlass transition temperature (in contact with aramid fiber), ° С 115115 125125 120120 100one hundred 110110 8080 100one hundred 55 Разрушающее напряжение при растяжении однонаправленного органопластика, кгс/мм2 при 20°СThe ultimate tensile stress of unidirectional organoplastics, kgf / mm 2 at 20 ° C 250250 260260 255255 230230 240240 247247 245245 при 150°Сat 150 ° C 212 (85%)212 (85%) 234 (90%)234 (90%) 230 (90%)230 (90%) 184 (80%)184 (80%) 197
(82%)
197
(82%)
203 (82%)203 (82%) 196 (80%)196 (80%)
66 Модуль упругости при растяжении, кгс/мм2 при 20°СTensile modulus, kgf / mm 2 at 20 ° C 95009500 95509550 96009600 93009300 94009400 98009800 94509450 при 150°Сat 150 ° C 7125 (75%)7125 (75%) 7640 (80%)7640 (80%) 7680 (80%)7680 (80%) 6510 (70%)6510 (70%) 6770 (72%)6770 (72%) 7840 (80%)7840 (80%) 6615 (70%)6615 (70%) 77 Разрушающее напряжение при изгибе, кгс/мм2 при 20°СBreaking stress in bending, kgf / mm 2 at 20 ° С 5858 6262 6060 5555 50fifty 7575 50fifty при 150°Сat 150 ° C 26 (45%)26 (45%) 31 (50%)31 (50%) 30 (50%)30 (50%) 22 (40%)22 (40%) 17,5 (35%)17.5 (35%) 11
(15%)
eleven
(fifteen%)
18
(18%)
eighteen
(eighteen%)

В таблице 2 приведены средние значения прочности при растяжении, изгибе и модуля упругости при растяжении по результатам испытаний однонаправленных органопластиков в количестве не менее 5 образцов.Table 2 shows the average values of tensile strength, bending and tensile modulus according to the results of tests of unidirectional organoplastics in an amount of at least 5 samples.

В скобках приведен уровень сохранения прочности и модуля упругости при температуре 150°С.In parentheses, the level of preservation of strength and elastic modulus at a temperature of 150 ° C.

Однонаправленные органопластики изготовлялись на намоточном станке из жгута Русар-С (с линейной плотностью 600 текс) и выше указанных рецептурах связующих. Температура связующих в пропиточной ванне для всех рецептур связующих составляли (60±5)°С. Намотка колец ⌀ 146 мм осуществлялась при натяжении 4 кгс на жгут. При этом натяжении обеспечивалась наибольшая реализация прочности волокна в однонаправленном органопластике (микропластике).Unidirectional organoplastics were made on a winder from Rusar-S tow (with a linear density of 600 tex) and the above-mentioned binders. The temperature of the binders in the impregnation bath for all binder formulations was (60 ± 5) ° C. Winding rings ⌀ 146 mm was carried out with a tension of 4 kgf per tourniquet. With this tension, the greatest realization of the fiber strength in unidirectional organoplastics (microplastics) was ensured.

Разрушающее напряжение и модуль упругости при растяжении (в направлении волокон) при 20 и 150°С определялись на кольцевых образцах ⌀ 146 мм, шириной 10±0,2 мм и толщиной 2,3±0,1 мм согласно ГОСТ 25.603-82.Breaking stress and tensile modulus of elasticity (in the direction of the fibers) at 20 and 150 ° C were determined on ring samples ⌀ 146 mm, width 10 ± 0.2 mm and thickness 2.3 ± 0.1 mm according to GOST 25.603-82.

Разрушающее напряжение при изгибе (в направлении волокон) определялось (при 20 и 150°С) на образцах в виде секторов, вырезанных из колец толщиной 7 мм. Размер секторов: 50×10×7 мм. Испытания проводились в соответствии с ОСТ 92-1472-78.The bending breaking stress (in the direction of the fibers) was determined (at 20 and 150 ° C) on the samples in the form of sectors cut from rings 7 mm thick. Sector size: 50 × 10 × 7 mm. The tests were carried out in accordance with OST 92-1472-78.

В примерах 1-5 все компоненты вначале разогревают в термошкафу до температуры 55-65°С, а затем заливают в количестве и последовательности согласно таблицы 1 в емкость и тщательно перемешивают до однородного состояния.In examples 1-5, all components are first heated in a heating cabinet to a temperature of 55-65 ° C, and then poured into the container in the quantity and sequence according to table 1 and mixed thoroughly until homogeneous.

Режим отверждения литых образцов на рецептурах (примеры 1-5) для определения теплостойкости по Мартенсу, микропластиков - для определения температуры стеклования, а также однонаправленных органопластиков (в виде колец ⌀ 146 мм):The mode of curing cast samples on the formulations (examples 1-5) to determine the Martens heat resistance, microplastics - to determine the glass transition temperature, as well as unidirectional organoplastics (in the form of rings ⌀ 146 mm):

- подъем до (100±5)°С - 1,0-1,5 час;- rise to (100 ± 5) ° C - 1.0-1.5 hours;

- выдержка при (100±5)°С - 2,0-2,5 часа;- exposure at (100 ± 5) ° C - 2.0-2.5 hours;

- подъем до (130±5)°С - 1,0-1,5 час;- rise to (130 ± 5) ° C - 1.0-1.5 hours;

- выдержка при (130±5)°С - 2,0-2,5 часа;- exposure at (130 ± 5) ° C - 2.0-2.5 hours;

- подъем до (170±5)°С - 1,0-1,5 час;- rise to (170 ± 5) ° C - 1.0-1.5 hours;

- выдержка при (170±5)°С - 5-6 час;- exposure at (170 ± 5) ° C - 5-6 hours;

- естественное охлаждение до температуры не выше 60°С.- natural cooling to a temperature not exceeding 60 ° C.

В примере 7 (прототип) твердый отвердитель вначале расплавляют в термошкафу, а затем заливают (при температуре ~60°С) в подогретую до этой температуры смесь смол УП-610 и ДЭГ-1 (в расчетном, согласно рецептуре, количестве).In example 7 (prototype), the solid hardener is first melted in a heating cabinet, and then it is poured (at a temperature of ~ 60 ° C) into a mixture of UP-610 and DEG-1 resins heated to this temperature (in the calculated amount according to the recipe).

Режим отверждения литых образцов, микропластиков и однонаправленных органопластиков соответствовал указанному в патенте, то есть:The curing mode of cast samples, microplastics and unidirectional organoplastics corresponded to that indicated in the patent, that is:

- подъем до 85°С - свободный;- rise to 85 ° C - free;

- выдержка при 85°С - 6 часов;- exposure at 85 ° C - 6 hours;

- подъем до 100°С - свободный;- rise to 100 ° C - free;

- выдержка при 100°С - 2 часа;- exposure at 100 ° C - 2 hours;

- подъем до 140°С - свободный;- rise to 140 ° C - free;

- выдержка при 140°С - 2 часа;- exposure at 140 ° C - 2 hours;

- подъем до 160°С - свободный;- rise to 160 ° C - free;

- выдержка при 160°С - 6 часов;- exposure at 160 ° C - 6 hours;

- охлаждение до комнатной температуры - свободное.- cooling to room temperature - free.

По примеру 6 (аналог) в эпоксидно-диановую смолу ЭД-20, подогретую ~ до 40-50°С, вводят 6 мас.ч. 50%-ного расплава отвердителя УП-605/3 в диэтиленгликоле (с температурой 40-50°С) и тщательно перемешивают до однородного состояния.According to example 6 (analogue), 6 parts by weight are introduced into the ED-20 epoxy resin Diane, heated to ~ 40-50 ° C. 50% melt of hardener UP-605/3 in diethylene glycol (with a temperature of 40-50 ° C) and mix thoroughly until smooth.

Режим отверждения литых образцов микропластиков и однонаправленных колец:Curing mode of cast samples of microplastics and unidirectional rings:

- подъем до (100±5)°С - 0,5-1 час;- rise to (100 ± 5) ° C - 0.5-1 hour;

- выдержка при (100±5)°С - 1,5-2 часа;- exposure at (100 ± 5) ° C - 1.5-2 hours;

- подъем до (125±5)°С - 0,5-1 час;- rise to (125 ± 5) ° C - 0.5-1 hour;

- выдержка при (125±5)°С - 1,5-2 часа;- exposure at (125 ± 5) ° C - 1.5-2 hours;

- подъем до (160-170)°С - 0,5-1 час;- rise to (160-170) ° C - 0.5-1 hour;

- выдержка при (160-170)°С - 5-6 часов;- exposure at (160-170) ° C - 5-6 hours;

- охлаждение до комнатной температуры - свободное.- cooling to room temperature - free.

Приведенные в таблице 2 результаты испытаний показывают, что заявленное эпоксидное связующее превосходит известное (аналог и прототип) по деформационной теплостойкости (по Мартенсу) в виде отвержденных литых образцов, по температуре стеклования (в виде композиционного материала - микропластика) и по уровню сохранения прочности однонаправленного органопластика при 150°С (особенно при изгибе).The test results shown in table 2 show that the claimed epoxy binder surpasses the known (analog and prototype) in deformation heat resistance (Martens) in the form of solidified cast samples, in glass transition temperature (in the form of a composite material - microplastic) and in the level of preservation of the strength of unidirectional organoplastics at 150 ° C (especially when bending).

Для заявленной композиции уровень сохранения прочности при изгибе составляет 45-50%, тогда как для аналога - всего 15%, а для прототипа - 36%.For the claimed composition, the level of bending strength is 45-50%, while for the analogue - only 15%, and for the prototype - 36%.

По показателю прочности и модулю упругости при растяжении как в исходном состоянии (при 20°С), так и при 150°С разница небольшая, поскольку при этом виде испытаний нагружается преимущественно армирующий наполнитель, а роль матрицы - незначительная.In terms of tensile strength and tensile modulus, both in the initial state (at 20 ° C) and at 150 ° C, the difference is small, since in this type of test the reinforcing filler is loaded, and the role of the matrix is negligible.

Что касается таких видов испытаний, как изгиб, сдвиг и сжатие, то здесь важную роль играет физико-механические свойства самого эпоксиполимера, а при температуре - его деформационная теплостойкость, оцениваемая в контакте с армирующим наполнителем (температура стеклования).As for such types of tests as bending, shear and compression, the physicomechanical properties of the epoxy polymer itself play an important role, and at temperature its deformation heat resistance, evaluated in contact with the reinforcing filler (glass transition temperature).

Важным преимуществом заявленного эпоксидного связующего по сравнению с прототипом является меньшая скорость нарастания вязкости при переработке. За 3 часа переработки вязкость эпоксидного связующего по примеру 7 (прототип) возрастает до 50000 сП, тогда как у заявленного связующего ~ в 10 раз меньше.An important advantage of the claimed epoxy binder in comparison with the prototype is a lower rate of increase in viscosity during processing. For 3 hours of processing, the viscosity of the epoxy binder according to example 7 (prototype) increases to 50,000 cP, while the claimed binder ~ 10 times less.

Оптимизация количеств вводимых в заявленное эпоксидное связующее компонентов осуществлялась исходя из следующих требований.The optimization of the amounts introduced into the claimed epoxy binder components was carried out on the basis of the following requirements.

- максимально возможная деформационная теплостойкость (Тм, Тст) эпоксиполимера и уровень сохранения прочности однонаправленного органопластика при температурах 150°С и выше, особенно в условиях воздействия изгибающих и сдвиговых напряжений;- the maximum possible deformation heat resistance (T m , T st ) of the epoxy polymer and the level of preservation of the strength of unidirectional organoplastics at temperatures of 150 ° C and above, especially under conditions of bending and shear stresses;

- высокий уровень исходных (при 20°С) физико-механических свойств однонаправленного органопластика;- a high level of initial (at 20 ° C) physical and mechanical properties of unidirectional organoplastics;

- удовлетворительные технологические свойства (вязкость, жизнеспособность) при переработке методом "мокрой" (жгутовой) намотки.- satisfactory technological properties (viscosity, viability) during processing by the method of "wet" (tow) winding.

При содержании в связующем компонентов в меньшем или в большем количестве, чем в заявленных пределах, не удается выполнить указанные требования.When the content in the binder of the components in a smaller or larger amount than within the stated limits, it is not possible to fulfill the specified requirements.

Таким образом, новое техническое решение по совокупности предложенных существенных признаков при реализации в эпоксидном связующем для композиционных материалов и изделий на их основе дает новый положительный эффект и соответствует критерию "промышленная применимость", то есть уровню изобретения.Thus, the new technical solution on the totality of the proposed essential features when implemented in an epoxy binder for composite materials and products based on them gives a new positive effect and meets the criterion of "industrial applicability", that is, the level of the invention.

Могут быть различные варианты выполнения эпоксидного связующего в отношении состава и количественного соотношения компонентов, если это не выходит за пределы объема технического решения, изложенного в формуле изобретения.There may be various embodiments of the epoxy binder with respect to the composition and quantitative ratio of the components, if this does not go beyond the scope of the technical solution set forth in the claims.

Claims (1)

Эпоксидное связующее для композиционных материалов, содержащее триглицидиловое производное пара-аминофенола, разбавитель и аминный отвердитель, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит техническую смесь полисульфидов на основе о-третбутилфенола, в качестве разбавителя - эпоксианилиновую смолу, а в качестве аминного отвердителя - смесь 2- и 4- аминобензиланилинов, 4,4′-диаминодифенил метана и высших полиаминобензиланилинов, при следующем соотношении компонентов связующего, мас.ч.:
Триглицидиловое производное пара-аминофенола 70-90 Эпоксианилиновая смола 10-30 Техническая смесь полисульфидов на основе о-третбутилфенола 1-5 Смесь 2- и 4-аминобензиланилинов, 4,4′-диаминодифенилметана и высших полиаминобензиланилинов 35-45
An epoxy binder for composite materials containing a triglycidyl derivative of para-aminophenol, a diluent and an amine hardener, characterized in that it additionally contains a technical mixture of polysulfides based on o-tert-butylphenol, an epoxy aniline resin as a diluent and a mixture of 2- as an amine hardener and 4-aminobenzylanilines, 4,4′-diaminodiphenyl methane and higher polyaminobenzylanilines, in the following ratio of the components of the binder, parts by weight:
Triglycidyl Derivative para-aminophenol 70-90 Epoxy aniline resin 10-30 Technical mixture of polysulfides based on o-tert-butylphenol 1-5 A mixture of 2- and 4-aminobenzylanilines, 4,4′-diaminodiphenylmethane and higher polyaminobenzylanilines 35-45
RU2011132367/05A 2011-08-02 2011-08-02 Epoxy binder for composite materials RU2473576C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011132367/05A RU2473576C1 (en) 2011-08-02 2011-08-02 Epoxy binder for composite materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011132367/05A RU2473576C1 (en) 2011-08-02 2011-08-02 Epoxy binder for composite materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2473576C1 true RU2473576C1 (en) 2013-01-27

Family

ID=48806896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011132367/05A RU2473576C1 (en) 2011-08-02 2011-08-02 Epoxy binder for composite materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2473576C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2606614C1 (en) * 2015-08-31 2017-01-10 Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Epoxy binder
RU2695166C2 (en) * 2015-02-13 2019-07-22 Хеметалл Гмбх Sealing composition based on a base polymer with a terminal mercapto group/epoxy composition and a method for its hardening by means of a photolatent catalyst

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1512996A1 (en) * 1986-08-20 1989-10-07 Предприятие П/Я Г-4816 Coating compound
SU1657517A1 (en) * 1989-03-13 1991-06-23 Предприятие П/Я А-3611 Binding agent for glass-reinforced plastic
RU2184128C2 (en) * 2000-05-24 2002-06-27 Государственное предприятие "Всероссийский институт авиационных материалов" Epoxide binder, prepreg based thereon, and product prepared from prepreg
RU2263690C1 (en) * 2004-07-14 2005-11-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Binder for prepregs, prepreg and article made from it
RU2270213C1 (en) * 2004-12-28 2006-02-20 Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова Epoxide binder for glass plastics
RU2395536C2 (en) * 2008-08-25 2010-07-27 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Composite material

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1512996A1 (en) * 1986-08-20 1989-10-07 Предприятие П/Я Г-4816 Coating compound
SU1657517A1 (en) * 1989-03-13 1991-06-23 Предприятие П/Я А-3611 Binding agent for glass-reinforced plastic
RU2184128C2 (en) * 2000-05-24 2002-06-27 Государственное предприятие "Всероссийский институт авиационных материалов" Epoxide binder, prepreg based thereon, and product prepared from prepreg
RU2263690C1 (en) * 2004-07-14 2005-11-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Binder for prepregs, prepreg and article made from it
RU2270213C1 (en) * 2004-12-28 2006-02-20 Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова Epoxide binder for glass plastics
RU2395536C2 (en) * 2008-08-25 2010-07-27 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Composite material

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2695166C2 (en) * 2015-02-13 2019-07-22 Хеметалл Гмбх Sealing composition based on a base polymer with a terminal mercapto group/epoxy composition and a method for its hardening by means of a photolatent catalyst
RU2606614C1 (en) * 2015-08-31 2017-01-10 Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Epoxy binder

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4856724B2 (en) Oil agent composition for carbon fiber precursor acrylic fiber, carbon fiber precursor acrylic fiber bundle, and method for producing the same
CN105829431B (en) Polyamide through long fiber reinforcement
JP5028903B2 (en) Pultruded fiber reinforced composite material
CN104271646A (en) Thermoplastic molding preform
RU2473576C1 (en) Epoxy binder for composite materials
CN105026627A (en) Composite fiber, fabric, knitted article, and composite material
JP2012056980A5 (en)
WO2019021613A1 (en) Prepreg and carbon-fiber-reinforced composite material
RU2285018C1 (en) Friction material
JP2016190920A (en) Epoxy resin composition for tow prepreg and tow prepreg
Aydemir et al. The effects of cellulosic fillers on the mechanical, morphological, thermal, viscoelastic, and rheological properties of polyhydroxybutyrate biopolymers
CN109897162B (en) Epoxy resin with release function, cured product and carbon fiber composite material thereof
EP1302495A1 (en) Epoxy resin composition and fiber-reinforced composite material formed with the epoxy resin composition
JP4917991B2 (en) Oil agent composition for carbon fiber precursor acrylic fiber
JP2019151692A (en) Organic fiber-reinforced resin composition and method for producing the same
JP2016515664A (en) Molecular composites based on high performance polymers and interpenetrating liquid crystal thermosets
KR101420966B1 (en) Sizing agent for carbon fiber and carbon fiber using the same
EP3233961B1 (en) High-temperature resistant duromers on the basis of naphthalene-based epoxy resins and cyanate esters, and improvement of the impact strength
CN109135188A (en) A kind of pultrusion epoxy-resin systems and its composite material of preparation
JP2015193713A (en) Epoxy resin composition and fiber reinforced composite material
RU2339662C1 (en) Epoxy binding agent for fiberglass
RU2004120282A (en) OILING COMPOSITION FOR GLASS THREADS OBTAINED USING THIS OILING COMPOSITION GLASS THREADS AND COMPOSITIONS CONTAINING THE INDICATED THREADS
JP2021062997A (en) Method for manufacturing glass direct roving and glass direct roving
JPS63297421A (en) Epoxy resin composition
RU2757582C1 (en) Composite material

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150803

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20160820