RU2499013C2 - Термореактивный эпоксидный полимер, композиционный материал, способ формования изделия из композиционного материала, форма и способ изготовления формы - Google Patents

Термореактивный эпоксидный полимер, композиционный материал, способ формования изделия из композиционного материала, форма и способ изготовления формы Download PDF

Info

Publication number
RU2499013C2
RU2499013C2 RU2010149142/05A RU2010149142A RU2499013C2 RU 2499013 C2 RU2499013 C2 RU 2499013C2 RU 2010149142/05 A RU2010149142/05 A RU 2010149142/05A RU 2010149142 A RU2010149142 A RU 2010149142A RU 2499013 C2 RU2499013 C2 RU 2499013C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polymer
particles
magnetite
composite material
volume
Prior art date
Application number
RU2010149142/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010149142A (ru
Inventor
Питер БЁЧЕЛЛ
Original Assignee
Эйрбас Оперэйшнз Лимитед
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 Эйрбас Оперэйшнз Лимитед filed Critical Эйрбас Оперэйшнз Лимитед
Publication of RU2010149142A publication Critical patent/RU2010149142A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2499013C2 publication Critical patent/RU2499013C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/88—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts characterised primarily by possessing specific properties, e.g. electrically conductive or locally reinforced
    • B29C70/882—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts characterised primarily by possessing specific properties, e.g. electrically conductive or locally reinforced partly or totally electrically conductive, e.g. for EMI shielding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/02—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising combinations of reinforcements, e.g. non-specified reinforcements, fibrous reinforcing inserts and fillers, e.g. particulate fillers, incorporated in matrix material, forming one or more layers and with or without non-reinforced or non-filled layers
    • B29C70/021—Combinations of fibrous reinforcement and non-fibrous material
    • B29C70/025—Combinations of fibrous reinforcement and non-fibrous material with particular filler
    • 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
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C08K3/041—Carbon nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/06—Elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2063/00—Use of EP, i.e. epoxy resins or derivatives thereof, as moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/16—Fillers
    • B29K2105/165—Hollow fillers, e.g. microballoons or expanded particles
    • B29K2105/167—Nanotubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2307/00—Use of elements other than metals as reinforcement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2707/00—Use of elements other than metals for preformed parts, e.g. for inserts
    • B29K2707/04—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2709/00—Use of inorganic materials not provided for in groups B29K2703/00 - B29K2707/00, for preformed parts, e.g. for inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0003—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B29K2995/0008—Magnetic or paramagnetic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0018—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular optical properties, e.g. fluorescent or phosphorescent
    • B29K2995/0026—Transparent
    • B29K2995/0027—Transparent for light outside the visible spectrum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2265—Oxides; Hydroxides of metals of iron
    • C08K2003/2275—Ferroso-ferric oxide (Fe3O4)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/001—Conductive additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/005—Additives being defined by their particle size in general
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/01—Magnetic additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Abstract

Изобретение относится к производству термореактивных композиционных материалов, в частности к материалу из эпоксидного полимера, содержащего частицы магнетита и частицы материала, проводящего углерод, действующие как приемники микроволн. Композиционный материал содержит матричную фазу из термореактивного эпоксидного полимера с частицами магнетита и армирующую фазу из углеродного волокна. Форма для формования изделия из композиционного материала содержит корпус формы, изготовленный из материала, по существу проницаемого для микроволнового излучения, с поверхностью или задней поверхностью, покрытой слоем, содержащим материал, по существу проницаемый для микроволнового излучения. Изобретение позволяет повысить восприимчивость к микроволновому нагреву полимера, что обеспечивает значительное энергоснабжение и позволяет снизить погрешности, появляющиеся вследствие теплового расширения изделия. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к термореактивным композиционным материалам. В частности, изобретение относится к микроволновому отверждению термореактивных композиционных материалов.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Тепловое отверждение композиционных материалов волокно/эпоксид в односторонней форме является широко известной промышленной технологией. Тепловое отверждение осуществляют с помощью приложения тепловой энергии, обычно путем конвекции горячего воздуха в печи или автоклаве. Этот процесс является медленным, и для нагрева воздуха и оборудования требуется большой расход энергии. По окончании процесса необходимо выпустить горячий воздух и охладить горячее оборудование. Кроме того, поскольку нагрев оборудования до соответствующей температуры занимает некоторое время, имеется больше времени для термического расширения передней поверхности формы. Это может привести к нарушению формы готового изделия.
Известным способом более быстрого отверждения эпоксидных полимеров является применение электромагнитной энергии. Преимущество применения электромагнитной энергии, например радиоволновой или микроволновой энергии, для отверждения эпоксидного полимера состоит в том, что при этом осуществляется нагрев только самого эпоксидного полимера, что обеспечивает значительное энергосбережение. Кроме того, вследствие более короткого нагрева сама форма не нагревается слишком сильно, что позволяет снизить погрешности, появляющиеся вследствие теплового расширения.
Один из примеров микроволнового отверждения термореактивного полимера представлен в патенте US 4626642, выданном на имя General Motors Corporation. В этом случае термореактивный полимер применен в качестве связующего для скрепления полимерных компонентов автомобиля. Термореактивный полимер содержит эпоксид с добавлением стальных или алюминиевых волокон или порошка. В качестве альтернативной добавки описаны графитовые волокна.
В патентной публикации Японии 579208 описан способ микроволнового отверждения армированного пластика, содержащего эпоксидный полимер и кевларовое волокно. В патенте US 6566414 описано добавление ускорителей микроволновых экзотермической реакций. Этот документ относится к применению полимерной композиции для асфальта, бетона, шифера и т.д.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является создание улучшенного термореактивного эпоксидного полимера.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предусматривается создание термореактивного эпоксидного полимера, содержащего частицы магнетита и частицы проводящего углеродного материала, в котором частицы магнетита присутствуют в количестве от 1% до 5% по объему полимера.
Комбинация проводящего углеродного материала, например графитового порошка и магнетита, оказывает благоприятное синергическое воздействие, которое не наблюдалось при применении однокомпонентной эпоксидной добавки в соответствии с предшествующим уровнем техники. В частности, магнетит является эффективным приемником микроволн при температурах выше критической, а действие углеродных приемников начинается при более низких температурах. Комбинирование двух веществ в термореактивном эпоксидном полимере позволяет получить полимерный материал, имеющий хорошую восприимчивость к микроволновому нагреву, начиная с холодного старта до температуры отверждения.
Задачей настоящего изобретения является создание улучшенного композиционного материала.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предусматривается создание композиционного материала, содержащего матрицу из термореактивного эпоксидного полимера, содержащую частицы магнетита, и расположенное в ней (уложенное) армирование из углеродного волокна, в котором частицы магнетита присутствуют в количестве от 1% до 5% по объему полимера, образующего матрицу.
Армирующий материал из углеродного волокна обеспечивает низкотемпературную восприимчивость к микроволновому излучению, а включение частиц магнетита в термореактивный эпоксидный полимер обеспечивает восприимчивость к микроволнам при более высоких температурах. При необходимости, к эпоксидному полимеру можно добавлять дополнительный проводящий углеродный материал.
Задачей настоящего изобретения является создание улучшенного способа формования изделия из композиционного материала.
В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предусматривается способ формования изделия из композиционного материала, включающий в себя этапы обеспечения матричного материала, содержащего, по меньшей мере, термореактивный эпоксидный полимер и частицы магнетита;
обеспечения формы из материала, по существу проницаемого для микроволнового излучения; обеспечения армирующего материала из углеродного волокна; укладки матричного и армирующего материалов в форму, и приложения к уложенному материалу микроволнового излучения для теплового отверждения полимера, причем частицы магнетита присутствуют в количестве от 1% до 5% по объему полимера.
Таким образом, микроволновый нагрев полимера приводит к тепловому отверждению, а присутствие частиц магнетита одновременно с присутствием армирующего материала из углеродного волокна обеспечивает синергический эффект приема микроволн комбинацией углерода и магнетита, описанный выше.
В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения предусматривается форма для формования изделия из композиционного материала, содержащая корпус формы, изготовленный из материала, по существу проницаемого для микроволнового излучения, и переднюю поверхность, имеющую материал, поглощающий микроволновое излучение на ее рабочей поверхности или рядом с ней, причем материал, поглощающий микроволновое излучение, содержит смесь магнетита и проводящего углеродного материала.
Таким образом, после укладки композиционного материала на форму и приложения микроволновой энергии минимальное количество микроволновой энергии поглощается формой, но благодаря присутствию приемников микроволн на формующей поверхности или рядом с ней, микроволновая энергия поглощается локально, и осуществляется локальный нагрев, который содействует тепловому отверждению, по меньшей мере, внешнего прилегающего к форме края композиционного материала.
В соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения предусматривается способ изготовления формы для формования изделия из композиционного материала, включающий в себя этапы обеспечения корпуса формы из материала, по существу проницаемого для микроволн; обеспечения передней поверхности, и внедрения в переднюю поверхность или нанесения на рабочую поверхность передней поверхности формы материала, поглощающего микроволновое излучение, причем материал, поглощающий микроволновое излучение, содержит смесь магнетита и проводящего углеродного материала.
Другие преимущества настоящего изобретения изложены в прилагаемой формуле изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Ниже будут подробно описаны различные аспекты настоящего изобретения с помощью примеров и со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1а и 1b схематически представлены матричная и армирующая фазы армированного волокном композиционного материала.
На фиг.2 схематически представлен композиционный материал.
На фиг.3 схематически представлен разрез формы в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.4 схематически представлен разрез другой формы в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.5 схематически представлен разрез формы по фиг.4 с уложенным на форму композиционным материалом.
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг.1а и 1b представлены отдельно матричная и армирующая фазы композиционного материала, включающего углеродное волокно. Матричная 10 фаза содержит термореактивный эпоксидный полимер, содержащий частицы 12 магнетита, диспергированные в нем в количестве приблизительно от 1 до 5% по объему. Предпочтительно размер частиц магнетита составляет приблизительно от 5 до 100 нанометров.
Смесь полимера с магнетитом может быть сформирована путем обеспечения исходной маточной смеси полимера с высокой концентрацией порошка магнетита, которую затем смешивают с большим объемом полимера для получения предпочтительного объемного соотношения в полимере.
На фиг.1b представлена армирующая фаза 14 из углеродного волокна композиционного материала, включающего углеродное волокно. Обычно армирующую фазу из углеродного волокна изготавливают из графитового волокна, из которого формируют пряжу и затем ткут множество различных структур.
Композиционный материал «углеродное волокно/эпоксид» получают путем комбинирования армирующей фазы 14 из углеродного волокна с эпоксидной матричной фазой. Комбинирование этих двух фаз можно осуществлять перед формованием, например, в процессе изготовления так называемого «препрега» (предварительно пропитанного матричной фазой волокнистого материала). Альтернативно, эпоксид с углеродным волокном можно комбинировать при укладке материала в форму.
Следует отметить, что при приложении микроволнового излучения к указанному материалу «углеродное волокно/эпоксид/магнетит» графитовые нити в углеродном волокне действуют как приемник микроволн, начиная с холодного состояния, т.е. поглощают микроволновую энергию и преобразуют эту энергию в тепло, нагревая эпоксидный матричный материал, окружающий углеродное волокно. Это, в свою очередь, нагревает порошок магнетита, и после получения некоторого количества тепла частицы магнетита также действуют как приемники микроволн. Синергическая комбинация магнетита и углеродного волокна в достаточной тепловой близости в особенности благоприятна при применении термореактивного эпоксидного полимера с приложением микроволновой энергии. Присутствие приемников микроволн в композиционном материале позволяет снизить необходимое количество микроволновой энергии, которое требуется приложить к конкретному композиционному материалу формы.
Хотя представляется, что присутствие углеродного волокна в композиционном материале является достаточным для обеспечения приема микроволн, начиная с холодного состояния, может возникать необходимость в добавлении дополнительного углерода в виде графитового порошка или в виде углеродных нанотрубок. В этом случае количество дополнительного углеродного материала, добавленного в термореактивный эпоксидный полимер, составляет от 0,5 до 2% по объему. Можно применять графитовый порошок в виде углеродной сажи от 10 до 60 нм. Можно применять углеродные нанотрубки диаметром от 5 до 20 нм и длиной от 1 до 100 нм.
Предпочтительно общий объем добавок-приемников микроволн в эпоксидном полимере составляет не более 5%.
На фиг.3 представлена форма в соответствии с настоящим изобретением. Форма 18 содержит корпус 20 крепежной плиты формы и переднюю поверхность 22 формы, установленную на корпус 20 крепежной плиты формы. Передняя поверхность 22 формы имеет наружную поверхность 24, на которую укладывают внешний прилегающий к форме край композиционного материала, армированного углеродным волокном.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения по фиг.3 корпус 20 крепежной плиты формы изготовлен из материала, относительно проницаемого для микроволн, т.е. материал корпуса 20 крепежной плиты формы слабо поглощает микроволновую энергию. Обычно материал, проницаемый для микроволн, содержит керамический материал. Чаще всего корпус 20 крепежной плиты формы изготовлен из керамического волокна. Передняя поверхность 22 формы изготовлена из материала, содержащего наиболее предпочтительно на поверхности 24 или рядом с ней приемники микроволн, как описано выше.
В соответствии с примером по фиг.3 передняя поверхность 22 формы изготовлена из волокнистого материала силикат/базальт с добавлением приемника микроволн. Приемником. микроволн может являться графитовый или ферритовый материал, например, магнетит. Этот приемник может быть внедрен в силикатное волокно путем смешивания при создании передней поверхности 22 формы.
Форма 18 по фиг.4 по существу аналогична форме по фиг.3, и части, соответствующие частям по фиг.3, имеют те же номера позиций.
Как и форма 18 по фиг.3, форма 18 по фиг.4 содержит корпус 20 крепежной плиты формы, изготовленный из материала, проницаемого для микроволн, как описано в связи с фиг.3. Форма 18 по фиг.4 имеет переднюю поверхность 22 формы, установленную на корпус 20 крепежной плиты формы. В этом случае передняя поверхность 22 формы также изготовлена из материала, по существу проницаемого для микроволн. В форме 18 по фиг.4 формующая поверхность 24 имеет покрытие 26, содержащее некоторое количество материала-приемника микроволн. Покрытие 26 может быть нанесено на формующую поверхность 24 путем напыления, путем покрытия формующей поверхности 24 порошковым материалом или путем эмульсионного окрашивания носителя и материала-приемника микроволн. Преимущество конструкции по фиг.4 состоит в том, что приложение микроволновой энергии к форме 18 приводит к локальному нагреву только в зоне нанесения материала-приемника 26, т.е. на поверхности 24 передней поверхности 22, где наиболее необходим нагрев для осуществления теплового отверждения. Остальная часть оснастки не поглощает микроволновую энергию. Предшествующие конструкции формы требовали помещения формы 18 в автоклав и нагрева всего автоклава и формы до температуры теплового отверждения эпоксида. В настоящем случае форму помещают внутрь большой микроволновой системы, и микроволновая энергия не поглощается остальной частью формы. Большая часть микроволновой энергии поглощается восприимчивым к микроволнам материалом, покрывающим поверхность формы, и приемниками микроволн в композиционном материале, армированном углеродным волокном.
На фиг.5 представлена форма по фиг.4 с композиционным материалом, содержащим армирующий материал из углеродного волокна и эпоксидную матрицу с включенными в нее частицами магнетита.
После укладки композиционного материала, включающего углеродное волокно, на форму осуществляют приложение микроволновой энергии, и корпус 20 крепежной плиты формы и передняя поверхность 22 формы поглощают малое количество микроволнового излучения. Приемники микроволн, например магнетит и/или графит в слое 26, покрывающем поверхность передней поверхности 22 формы, и частицы графита и магнетита в армированной углеродным волокном матрице, поглощают микроволновую энергию и преобразуют ее в тепло для теплового отверждения эпоксидного матричного материала.
Частота микроволнового излучения, приложенного к форме, предпочтительно составляет приблизительно 2,45 ГГц, что является характерной частотой бытовой микроволновой печи.

Claims (17)

1. Термореактивный эпоксидный полимер для микроволнового отверждения термореактивных композиционных материалов, содержащий частицы магнетита и частицы проводящего углеродного материала, отличающийся тем, что частицы магнетита присутствуют в количестве от 1% до 5% по объему полимера, а частицы проводящего углеродного материала присутствуют в количестве от 0,5% до 5% по объему полимера.
2. Термореактивный эпоксидный полимер по п.1, отличающийся тем, что размер частиц магнетита составляет от 5 до 100 нм.
3. Термореактивный эпоксидный полимер по п.1 или 2, отличающийся тем, что проводящий углеродный материал содержит графитовый порошок, или углеродные нанотрубки, или смесь графитового порошка и углеродных нанотрубок.
4. Термореактивный эпоксидный полимер по п.1, отличающийся тем, что частицы магнетита присутствуют в количестве от 3% до 5% по объему полимера.
5. Термореактивный эпоксидный полимер п.1, отличающийся тем, что частицы проводящего углеродного материала присутствуют в количестве от 0,5% до до 2% по объему полимера.
6. Термореактивный эпоксидный полимер по п.1, отличающийся тем, что частицы магнетита и проводящего углеродного материала вместе составляют не более 5% по объему полимера.
7. Композиционный материал, содержащий матрицу из термореактивного эпоксидного полимера для микроволнового отверждения термореактивных композиционных материалов, содержащую частицы магнетита, и армирование из углеродного волокна, отличающийся тем, что частицы магнетита присутствуют в количестве от 1% до 5% по объему полимера, образующего матрицу, а частицы проводящего углеродного материала присутствуют в количестве от 0,5% до 5% по объему полимера.
8. Композиционный материал по п.7, отличающийся тем, что выполнен в виде препрега.
9. Композиционный материал по п.7 или 8, отличающийся тем, что размер частиц магнетита составляет от 5 до 100 нм.
10. Композиционный материал по п.7, отличающийся тем, что дополнительно содержит частицы проводящего углеродного материала.
11. Композиционный материал по п.10, отличающийся тем, что проводящий углеродный материал содержит графитовый порошок, или углеродные нанотрубки, или смесь графитового порошка и углеродных нанотрубок.
12. Композиционный материал по п.7, отличающийся тем, что частицы магнетита присутствуют в количестве от 3% до 5% по объему полимера.
13. Композиционный материал по п.10, отличающийся тем, что частицы проводящего углеродного материала присутствуют в количестве от 0,5% до 2% по объему полимера.
14. Композиционный материал по п.10, отличающийся тем, что частицы магнетита и проводящего углеродного материала вместе составляют не более 5% по объему полимера.
15. Способ формования изделия из композиционного материала, включающий этапы обеспечения матричного материала, содержащего, по меньшей мере, термореактивный эпоксидный полимер и частицы магнетита; обеспечения формы из материала, по существу, проницаемого для микроволн; обеспечения армирующего материала из углеродного волокна; укладки матричного и армирующего материалов в форму, и приложения микроволнового излучения к уложенному материалу для осуществления теплового отверждения полимера, причем частицы магнетита присутствуют в количестве от 1% до 5% по объему полимера.
16. Форма для формования изделия из композиционного материала, содержащая корпус формы, изготовленный из материала, по существу, проницаемого для микроволнового излучения, и переднюю поверхность, содержащую материал, поглощающий микроволновое излучение, на рабочей поверхности, или вблизи нее, причем материал, поглощающий микроволновое излучение, содержит смесь магнетита и проводящего углеродного материала.
17. Способ изготовления формы для формования изделия из композиционного материала, включающий этапы обеспечения корпуса формы из материала, по существу, проницаемого для микроволнового излучения; обеспечения передней поверхности, и внедрения в переднюю поверхность или нанесение на рабочую поверхность передней поверхности формы материала, поглощающего микроволновое излучение, причем материал, поглощающий микроволновое излучение, содержит смесь магнетита и проводящего углеродного материала.
RU2010149142/05A 2008-05-13 2009-05-11 Термореактивный эпоксидный полимер, композиционный материал, способ формования изделия из композиционного материала, форма и способ изготовления формы RU2499013C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0808636.5A GB0808636D0 (en) 2008-05-13 2008-05-13 A thermosetting epoxy resin,a composite material,a method of forming a composite material article,a mould and a method of making a mould
GB0808636.5 2008-05-13
PCT/GB2009/050499 WO2009138782A2 (en) 2008-05-13 2009-05-11 A thermosetting epoxy resin, a composite material, a method of forming a composite material article, a mould and a method of making a mould

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010149142A RU2010149142A (ru) 2012-06-20
RU2499013C2 true RU2499013C2 (ru) 2013-11-20

Family

ID=39571232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010149142/05A RU2499013C2 (ru) 2008-05-13 2009-05-11 Термореактивный эпоксидный полимер, композиционный материал, способ формования изделия из композиционного материала, форма и способ изготовления формы

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20110031433A1 (ru)
EP (1) EP2285880A2 (ru)
JP (1) JP2011521044A (ru)
KR (1) KR20110020809A (ru)
CN (1) CN102027054B (ru)
BR (1) BRPI0912508A2 (ru)
CA (1) CA2721237A1 (ru)
GB (1) GB0808636D0 (ru)
RU (1) RU2499013C2 (ru)
WO (1) WO2009138782A2 (ru)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008029058A1 (de) * 2008-06-18 2009-12-24 GKN Aerospace Services Limited, East Cowes Verfahren und Formwerkzeug zur Herstellung von Bauteilen aus faserverstärktem Verbundwerkstoff mit Mikrowellen
FR2945549B1 (fr) * 2009-05-12 2012-07-27 Arkema France Substrat fibreux, procede de fabrication et utilisations d'un tel substrat fibreux.
US9111035B2 (en) * 2010-10-11 2015-08-18 At&T Intellectual Property I, L.P. Methods, systems, and computer program products for analyzing an occurrence of an error in a computer program by restricting access to data identified as being sensitive information
KR101414019B1 (ko) * 2011-05-31 2014-07-03 김희곤 무기 도막 형성 방법
US9196413B2 (en) * 2011-09-20 2015-11-24 Daido Steel Co., Ltd. Reactor and compound used in same
GB201207230D0 (en) * 2012-04-25 2012-06-06 Airbus Operations Ltd Microwave curing of composite material
FR3005435B1 (fr) * 2013-03-11 2015-10-23 Loiretech Procede et dispositif pour le chauffage d'une preforme composite fibreuse
CN105283513B (zh) * 2013-06-03 2018-05-01 昭和电工株式会社 微波加热用导电性树脂组合物
GB201315084D0 (en) * 2013-08-23 2013-10-09 Pentaxia Ltd Microwave curing of composite materials
CN103525013A (zh) * 2013-10-17 2014-01-22 嘉兴市隆鑫碳纤维制品有限公司 一种导电碳纤维复合材料及其制备方法
CN103602041B (zh) * 2013-11-15 2016-01-20 哈尔滨工业大学 一种提高含孔复合材料孔边缘耐磨损性能的微结构有序含孔复合材料的制备方法
KR102327600B1 (ko) 2013-12-26 2021-11-16 텍사스 테크 유니버시티 시스템 융합 필라멘트 제작된 부품의 향상된 비드간 확산성 결합을 위한 ｃｎｔ 충전 중합체 복합물의 마이크로파-유도 국부적 가열
JP6429614B2 (ja) * 2014-12-11 2018-11-28 国立研究開発法人産業技術総合研究所 繊維強化硬化樹脂の製造方法
CN104552989B (zh) * 2015-01-23 2017-12-12 南京航空航天大学 微波加热快速拉挤制备玻璃纤维复合材料Z‑Pin的设备及方法
FR3033728B1 (fr) 2015-03-18 2017-12-08 Institut De Recherche Et De Tech Jules Verne Procede et dispositif de drapage et de soudage d’une bande textile comprenant un chauffage par micro-ondes
CN104760304B (zh) * 2015-03-19 2017-12-12 南京航空航天大学 一种紫外固化快速拉挤制备玻璃纤维复合材料Z‑pin的设备及其制备方法
JP6615497B2 (ja) * 2015-06-03 2019-12-04 三菱重工業株式会社 樹脂複合材料、その硬化方法、および樹脂成形品
CN104946108A (zh) * 2015-06-26 2015-09-30 广东元星工业新材料有限公司 喷涂聚脲弹性体模具及其制备方法
US11104029B2 (en) * 2016-02-26 2021-08-31 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional (3D) printing
JP2020525288A (ja) * 2017-06-27 2020-08-27 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 個人用の誘導加熱される金型
US10828851B2 (en) * 2017-07-28 2020-11-10 The Boeing Company Slip sheet with compensation surface
DE102020001595A1 (de) 2020-03-11 2021-09-16 Diehl Aviation Laupheim Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Innenverkleidungsbauteils für ein Flugzeug sowie Innenverkleidungsbauteil
TWI747668B (zh) * 2020-03-25 2021-11-21 源川國際股份有限公司 零組件的製造方法
KR20220039457A (ko) * 2020-09-22 2022-03-29 엘지전자 주식회사 조리기기
CN115093678B (zh) * 2022-08-03 2023-06-30 安徽工程大学 一种全贯通特性的电磁屏蔽复合材料的制备方法及其应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2023859A (en) * 1978-05-25 1980-01-03 Hitachi Metals Ltd Magnetic electrographic toner
US4298324A (en) * 1977-09-09 1981-11-03 Isobox-Barbier Apparatus for molding particulate expandable thermoplastic resin material using microwave heating
US4458875A (en) * 1983-09-29 1984-07-10 Bolton John D Easy release mold
US4626642A (en) * 1985-10-08 1986-12-02 General Motors Corporation Microwave method of curing a thermoset polymer
RU2307136C1 (ru) * 2006-03-01 2007-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из препрега

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE412504B (sv) * 1977-04-07 1980-03-03 Inst For Mikrovagsteknik Vid T Sett och anordning for att medelst mikrovagsenergi astadkomma en i huvudsak likformig uppvermning
JPS5583055A (en) * 1978-12-19 1980-06-23 Hitachi Metals Ltd Magnetic toner
JPS59217736A (ja) * 1983-05-25 1984-12-07 Hakusan Seisakusho:Kk 電気機器用プラスチツク材
JPS60215013A (ja) * 1984-01-24 1985-10-28 Nec Corp 制振材料
JPS60215014A (ja) * 1984-01-24 1985-10-28 Nec Corp 制振材料
JPH01146957A (ja) * 1987-12-04 1989-06-08 Fuji Xerox Co Ltd 半導電性樹脂組成物
EP0329338A3 (en) * 1988-02-16 1990-08-01 Alcan International Limited Process and apparatus for heating bodies at high temperature and pressure utilizing microwave energy
US5075034A (en) * 1989-09-08 1991-12-24 The Dexter Corporation Induction curable two-component structural adhesive with improved process ability
US5272216A (en) * 1990-12-28 1993-12-21 Westinghouse Electric Corp. System and method for remotely heating a polymeric material to a selected temperature
JPH0579208A (ja) 1991-09-18 1993-03-30 Kisaburo Suzuki 立体駐車場
US5281784A (en) * 1993-01-04 1994-01-25 Kuhn James O Mold assembly for microwave oven
IT1264960B1 (it) * 1993-11-11 1996-10-17 Eniricerche Spa Composizioni isocianato/epossido polimerizzabili mediante microonde per applicazioni tecnicamente impegnative
JPH11506870A (ja) * 1995-06-07 1999-06-15 レイケム・コーポレイション Ｐｔｃ挙動を有する電気デバイス
US5770143A (en) * 1996-07-03 1998-06-23 Board Of Trustees Operating Michigan State University Method for liquid thermosetting resin molding using radiofrequency wave heating
US6037400A (en) * 1997-08-25 2000-03-14 Hitachi Maxell, Ltd Composition for prevention of electric wave in wide range and electric wave absorber coping with all directions using same
JPH11300766A (ja) * 1998-04-23 1999-11-02 Itw Industry Kk 樹脂成形品の製造方法
JP3723927B2 (ja) 2000-07-11 2005-12-07 日本ライナー株式会社 エポキシ樹脂を短時間で硬化する方法及び、該硬化方法によって得られたエポキシ樹脂硬化物による電磁波吸収方法
US7339146B2 (en) * 2001-02-15 2008-03-04 Integral Technologies, Inc. Low cost microwave over components manufactured from conductively doped resin-based materials
US7195938B2 (en) * 2001-10-19 2007-03-27 Nano-Proprietary, Inc. Activation effect on carbon nanotubes
US20040210289A1 (en) * 2002-03-04 2004-10-21 Xingwu Wang Novel nanomagnetic particles
US6984352B1 (en) * 2002-05-29 2006-01-10 Akopyan Razmik L Dielectric mold for uniform heating and molding of polymers and composites in microwave ovens
US20060237451A1 (en) * 2002-07-26 2006-10-26 Sameuls Michael R Ovenware for microwave oven
DE10255893B4 (de) * 2002-11-28 2006-06-29 Institut für Physikalische Hochtechnologie e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Erwärmung eines eine Vielzahl magnetischer Teilchen enthaltenden Materials
NZ529803A (en) * 2003-11-27 2006-03-31 Blue Marble Polymers Ltd Method and apparatus for producing bio-degradable foam
US7803262B2 (en) * 2004-04-23 2010-09-28 Florida State University Research Foundation Alignment of carbon nanotubes using magnetic particles
CN1702139A (zh) * 2004-05-25 2005-11-30 上海赛科现代交通设备有限公司 直线电机定子电磁铁环氧涂封材料
JP2008528722A (ja) * 2005-01-24 2008-07-31 シンベンション アーゲー 金属含有コンポジット材料
US8293828B2 (en) * 2005-08-29 2012-10-23 Kubota Research Associates, Inc. Adhesive and process for attaching and detaching articles
EP1937753A1 (en) * 2005-10-18 2008-07-02 Cinvention Ag Thermoset particles and methods for production thereof
JP2007313403A (ja) * 2006-05-24 2007-12-06 Nippon Paint Co Ltd 塗膜形成方法
JP5095136B2 (ja) * 2006-06-20 2012-12-12 京セラケミカル株式会社 半導体封止用樹脂組成物の製造方法
GB0619401D0 (en) * 2006-10-02 2006-11-08 Hexcel Composites Ltd Composite materials with improved performance

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4298324A (en) * 1977-09-09 1981-11-03 Isobox-Barbier Apparatus for molding particulate expandable thermoplastic resin material using microwave heating
GB2023859A (en) * 1978-05-25 1980-01-03 Hitachi Metals Ltd Magnetic electrographic toner
US4458875A (en) * 1983-09-29 1984-07-10 Bolton John D Easy release mold
US4626642A (en) * 1985-10-08 1986-12-02 General Motors Corporation Microwave method of curing a thermoset polymer
RU2307136C1 (ru) * 2006-03-01 2007-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из препрега

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009138782A3 (en) 2010-03-04
GB0808636D0 (en) 2008-06-18
BRPI0912508A2 (pt) 2015-10-13
US20110031433A1 (en) 2011-02-10
RU2010149142A (ru) 2012-06-20
CN102027054B (zh) 2013-08-14
KR20110020809A (ko) 2011-03-03
CA2721237A1 (en) 2009-11-19
EP2285880A2 (en) 2011-02-23
JP2011521044A (ja) 2011-07-21
CN102027054A (zh) 2011-04-20
WO2009138782A2 (en) 2009-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2499013C2 (ru) Термореактивный эпоксидный полимер, композиционный материал, способ формования изделия из композиционного материала, форма и способ изготовления формы
Naik et al. Processing of polymer matrix composites using microwave energy: A review
US20120247655A1 (en) Method for producing a component from a fiber-reinforced material
CN104385627B (zh) 带有抗雷击表面功能层的先进树脂基复合材料及制备方法
CN103923337A (zh) 聚甲基丙烯酰亚胺复合泡沫吸波材料
CN102112297A (zh) 用于利用微波制造纤维加强复合材料的部件的方法和模具
EP3263633B1 (en) Curing method of resin composite material
Kumar et al. Optimization of infrared radiation cure process parameters for glass fiber reinforced polymer composites
CN104419119A (zh) 一种改性的碳纤维/环氧树脂复合材料及其制备方法
CA3122507A1 (en) Systems and methods for carbon fiber alignment and fiber-reinforced composites
EP3039060B1 (en) Overmolding with non-oriented fibers
CN105086363B (zh) 基于共固化和反应诱导相分离的复合材料功能改性方法
CN102683849B (zh) 玻璃钢天线罩及其制备方法
Naik et al. Microwave processing of polymer matrix composites: review of the understanding and future opportunities
KR20130010285A (ko) 탄소나노소재가 코팅된 전자파차폐용 복합재 및 그 제조방법
CN102683851B (zh) 玻璃钢天线罩及其制备方法
CN110072302A (zh) 远红外碳纤维发热板及其制备方法
CN104093537A (zh) 固化包含潜伏性固化树脂的复合材料
KR20230098428A (ko) 유전물질의 유도발열을 활용한 고분자 복합재 성형용 몰드
Kanchana et al. Effect of porous coffee ground biochar on EMI shielding effectiveness of coconut spathe rachilla long fibre-reinforced lightweight vinyl ester biocomposite
Visco et al. Fiber reinforced polyester resins polymerized by microwave source
CN110643147A (zh) 一种氢能汽车用微波固化预浸料、制备方法及其用途
JP2005144867A (ja) 繊維強化無機成形シートおよびその製造方法
JP5747252B2 (ja) 改善された強靱性を有する半仕上げ編織布生成物の製造方法、および半仕上げ編織布生成物
CN108357161A (zh) 石墨烯基电磁隐身与屏蔽一体化材料及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -BZ4A- IN JOURNAL: 17-2012 FOR TAG: (54)

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160512