RU2560370C1 - Hybrid epoxy-triphenol binding agent with application of novolac resin - Google Patents
Hybrid epoxy-triphenol binding agent with application of novolac resin Download PDFInfo
- Publication number
- RU2560370C1 RU2560370C1 RU2014106260/05A RU2014106260A RU2560370C1 RU 2560370 C1 RU2560370 C1 RU 2560370C1 RU 2014106260/05 A RU2014106260/05 A RU 2014106260/05A RU 2014106260 A RU2014106260 A RU 2014106260A RU 2560370 C1 RU2560370 C1 RU 2560370C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resin
- catalyst
- binding agent
- toluene
- acetone
- Prior art date
Links
Landscapes
- Epoxy Resins (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэрозионностойким связующим на основе эпоксидных смол, предназначенных для изготовления органо-, базальто-, угле-, стеклопластиковых изделий с повышенной коррозионной стойкостью, термостабильностью, а также изделий из композиционных волокнистых материалов, которые эксплуатируются в условиях воздействия на них высокоэнтальпийных скоростных потоков газов и в условиях длительного воздействия на них агрессивных сред дымовых газов, и может быть использовано в ракетно-космической промышленности, авиа- и судостроении, а также в ряде других отраслей народного хозяйства: машиностроении, железнодорожном транспорте, атомной, нефтегазовой и химической промышленности.The invention relates to heat-erosion-resistant binder based on epoxy resins intended for the manufacture of organo-, basalt-, carbon-, fiberglass products with increased corrosion resistance, thermal stability, as well as products from composite fibrous materials that are operated under conditions of exposure to high-enthalpy high-speed gas flows and under conditions of prolonged exposure to aggressive environments of flue gases, and can be used in the rocket and space industry, aircraft and ships swarming, as well as in a number of other sectors of the national economy: mechanical engineering, railway transport, nuclear, oil and gas and chemical industries.
Известно модифицированное гибридное связующее, образованное из эпокситрифенольной смолы и смеси анилиноформальдегидной и новолачной фенолформальдегидных смол, в пластиках, на основе которого снижение растрескивания достигается введением фенолформальдегидной новолачной смолы по авторскому свидетельству SU №726137, 08.04.1980. Недостатком связующего является низкая сдвиговая, изгибная, трансверсальная прочность трубчатых пластиковых оболочек, изготавливаемых методами намотки. При намотке, термообработке, съеме с оправок и мехобработке трубчатых пластиковых изделий на основе этого связующего образуются высокие внутренние напряжения, ведущие к растрескиванию материала. При использовании данного связующего в композиционных материалах в процессе работы с ним выявляются следующие недостатки: повышенная текучесть, пористость, низкая прочность на сдвиг и отрыв, которые препятствуют применению его для изготовления намоточных пластиковых изделий.A modified hybrid binder is known, formed from an epoxytriphenol resin and a mixture of aniline-formaldehyde and novolac phenol-formaldehyde resins, in plastics, on the basis of which reduction of cracking is achieved by the introduction of phenol-formaldehyde novolac resin according to the copyright certificate SU No. 726137, 04/08/1980. The disadvantage of the binder is the low shear, bending, and transverse strength of tubular plastic shells made by winding methods. During winding, heat treatment, removal from mandrels and machining of tubular plastic products based on this binder, high internal stresses are formed, leading to cracking of the material. When using this binder in composite materials in the process of working with it, the following disadvantages are identified: increased fluidity, porosity, low shear and tear strength, which impede its use for the manufacture of winding plastic products.
Наиболее близким аналогом и прототипом изобретения является гибридное связующее по авт. св. RU №2260022, 09.10.2005. на основе эпокситрифенольной смолы ЭТФ, анилинофенолоформальдегидной смолы СФ-340А, эпоксиалифатической смолы ДЭГ-1 и органического растворителя - смеси ацетона, этилового спирта, толуола. Существенным недостатком данного связующего является необходимость применения длительного режима термообработки и высоких температур (190÷200)°C в процесс отверждения. При невозможности обеспечения процесса отверждения крупногабаритных намоточных изделий, изготовленных на основе препрега, пропитанного этим связующим, столь высокими температурами очень затруднительно получить композиты со степенью отверждения выше 90%. Недостаточную степень отверждения связующего можно объяснить тем, что в процессе отверждения с длительной выдержкой при температуре порядка (170±5)°C реакция полимеризации протекает медленно, при этом одновременно идет реакция распада эпоксигрупп с образованием карбонильных групп С=O и ненасыщенных двойных связей С=С, которые в свою очередь вступают в реакции с активными метилольными группами и метиленэфирными мостиками резольной анилинофенолоформальдегидной смолы. В результате образования различных побочных мономерных продуктов присоединения происходит частичное расходование эпоксидных групп, что в конечном итоге и влияет на полноту отверждения полиэпоксида. Повышение температуры выдержки при отверждении намоточных изделий значительно увеличивает энергопотребление и усложняет аппаратурное обеспечение процесса термообработки.The closest analogue and prototype of the invention is a hybrid binder according to ed. St. RU No. 2260022, 09.10.2005. based on ETF epoxy resin, anilinophenol formaldehyde resin SF-340A, epoxyaliphatic resin DEG-1 and an organic solvent - a mixture of acetone, ethyl alcohol, toluene. A significant drawback of this binder is the need to use a long heat treatment mode and high temperatures (190 ÷ 200) ° C in the curing process. If it is not possible to provide a curing process for large-sized winding products made on the basis of a prepreg impregnated with this binder, it is very difficult to obtain composites with a curing degree above 90% at such high temperatures. The insufficient degree of curing of the binder can be explained by the fact that during the curing with prolonged exposure at a temperature of the order of (170 ± 5) ° C, the polymerization reaction proceeds slowly, while the epoxy groups decompose simultaneously with the formation of carbonyl groups C = O and unsaturated double bonds C = C, which in turn react with active methylol groups and methylene ether bridges of resole anilinophenol-formaldehyde resin. As a result of the formation of various by-products of the monomer addition, partial consumption of epoxy groups occurs, which ultimately affects the completeness of curing of the polyepoxide. An increase in the holding temperature during curing of winding products significantly increases energy consumption and complicates the hardware of the heat treatment process.
Технической задачей изобретения является замена отвердителя - резольной анилинофенолоформальдегидной смолы в связующем - прототипе на отверждающую систему, которая состоит из новолачной фенолоформальдегидной смолы и катализатора с целью получения нового гибридного связующего с высокой реакционной способностью, позволяющего отверждать армированные пластики при температуре (170±5)°C со стабильно высокой степенью отверждения 94÷98% и одновременно обеспечить физико- An object of the invention is the replacement of the hardener - rezol anilinophenol-formaldehyde resin in a binder - a prototype with a curing system, which consists of novolac phenol-formaldehyde resin and a catalyst in order to obtain a new hybrid binder with high reactivity, allowing to cure reinforced plastics at a temperature of (170 ± 5) ° C with a stably high degree of cure 94 ÷ 98% and at the same time provide physical
механические, теплофизические, электростатические (антистатические) и антикоррозионные свойства пластиков, изготавливаемых методами намотки.mechanical, thermophysical, electrostatic (antistatic) and anticorrosion properties of plastics made by winding methods.
Технологические трудности, связанные с подбором режимов отверждения, можно избежать, заменив в рецептуре связующего резольную анилинофенолоформальдегидную смолу марки СФ-340А на новолачную фенолоформальдегидную смолу марки СФ-0112 с применением катализаторов отверждения. Данная марка новолачной смолы СФ-0112 производится в России на нескольких предприятиях и обладает наиболее стабильными технологическими свойствами. Новолачная смола СФ-0112 трудногорючая, имеет высокую температуру каплепадения (110÷150)°C и невысокое содержание свободного фенола (менее 3%), а фенол является ингибитором реакции полимеризации.Technological difficulties associated with the selection of curing modes can be avoided by replacing the resolved anilinophenol-formaldehyde resin of the SF-340A grade in the binder formulation with the novolac phenol-formaldehyde resin of the SF-0112 brand using curing catalysts. This brand of novolac resin SF-0112 is produced in Russia at several enterprises and has the most stable technological properties. Novolac resin SF-0112 is slow-burning, has a high dropping point (110 ÷ 150) ° C and a low content of free phenol (less than 3%), and phenol is an inhibitor of the polymerization reaction.
Технический результат достигается тем, что связующее, содержащее смесь эпокситрифенольной ЭТФ и эпоксиалифатической ДЭГ-1 смол в органических растворителях, в качестве отверждающей системы содержит новолачную фенолоформальдегидную смолу СФ-0112 и катализатор 2,4,6-трис (диметиламинометил) фенол (УП-606/2) или комплекс трехфтористого бора с бензиламином в 50%-ном растворе диэтиленгликоля (УП-605/3р), при следующем соотношении компонентов, в мас. ч.:The technical result is achieved by the fact that a binder containing a mixture of epoxytriphenol ETF and epoxyaliphatic DEG-1 resins in organic solvents contains, as a curing system, novolac phenol-formaldehyde resin SF-0112 and a 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol catalyst (UP-606) / 2) or a complex of boron trifluoride with benzylamine in a 50% solution of diethylene glycol (UP-605 / 3p), in the following ratio of components, in wt. hours:
Отличительным признаком предлагаемого технического решения является высокая реакционная способность связующего на отверждающей системе из новолачной фенолоформальдегидной смолы и катализатора при температуре отверждения (170±5)°C, что позволяет получать готовый пластик при изготовлении крупногабаритных намоточных изделий со стабильно высокой степенью отверждения. Кроме этого, при использовании катализатора УП-605/3р в связующем увеличивается время жизнеспособности.A distinctive feature of the proposed technical solution is the high reactivity of the binder on the curing system from novolac phenol-formaldehyde resin and catalyst at a curing temperature of (170 ± 5) ° C, which allows to obtain finished plastic in the manufacture of large-sized winding products with a stably high degree of curing. In addition, when using UP-605 / 3p catalyst in a binder, the pot life is increased.
Таким образом, анализ уровня техники позволяет сделать вывод о том, что предлагаемое гибридное связующее соответствует критерию «новизна» и обладает существенным признаком, позволяющим признать заявляемое решение соответствующим критерию «изобретательский уровень».Thus, the analysis of the prior art allows us to conclude that the proposed hybrid binder meets the criterion of "novelty" and has an essential attribute, allowing to recognize the claimed solution meets the criterion of "inventive step".
Применение отверждающей системы в виде новолачной фенолоформальдегидной смолы и катализатора в полимерной матрице, состоящей из смеси эпокситрифенольной и эпоксиалифатической смол в новом гибридном связующем, позволяет существенно снизить температуру и время отверждения, не снижая теплофизических и деформационно-прочностных характеристик, при этом создается более упорядоченная и менее дефектная структура сетчатого полимера самой связующей основы и армированного пластика в целом.The use of a curing system in the form of a novolac phenol-formaldehyde resin and a catalyst in a polymer matrix consisting of a mixture of epoxytriphenol and epoxyaliphatic resins in a new hybrid binder can significantly reduce the temperature and curing time without reducing the thermophysical and deformation-strength characteristics, while creating a more ordered and less defective structure of the mesh polymer of the binder base itself and the reinforced plastic as a whole.
Сущность изобретения может быть продемонстрирована конкретными примерами выполнения. Для подтверждения необходимых свойств готового намоточного композита его характеризовали с помощью стандартных или общепринятых методик.The invention can be demonstrated by specific examples of execution. To confirm the necessary properties of the finished winding composite, it was characterized using standard or generally accepted methods.
Пример 1 (прототип). Приготовленным связующим по рецептуре, в мас. ч.:Example 1 (prototype). Cooked binder according to the recipe, in wt. hours:
на вертикальной пропитмашине пропитали стеклоткань Т-10-14(92) и на пропиточной установке УОЛ стеклоленту шириной 50 мм на основе стеклонити ВМПС. Пропитанную стеклоткань использовали для намотки цилиндрической обечайки методом ПТН (прямая тканевая намотка), а пропитанную ленту использовали для намотки аналогичной цилиндрической обечайки методом ППН (продольно-поперечная намотка). Отверждение обечаек производили в камере полимеризации при температуре выдержки (170±5)°C в течение 15 часов.fiberglass T-10-14 (92) was impregnated on a vertical impregnation machine and a 50 mm wide glass tape based on VMPS glass fiber was impregnated on the VOL impregnation unit. The impregnated fiberglass fabric was used for winding a cylindrical shell by the PTN method (direct fabric winding), and the impregnated tape was used to wind a similar cylindrical shell by the PTN method (longitudinal-transverse winding). Shells were cured in a polymerization chamber at a holding temperature of (170 ± 5) ° C for 15 hours.
Пример 2. Приготовленным связующим по рецептуре, в мас. ч.:Example 2. Cooked binder according to the recipe, in wt. hours:
аналогично примеру 1 изготовили стеклопластиковые обечайки.analogously to example 1 made fiberglass shells.
Пример 3. Приготовленным связующим по рецептуре в мас. ч.:Example 3. Cooked binder according to the recipe in wt. hours:
аналогично примеру 1 изготовили стеклопластиковые обечайки.analogously to example 1 made fiberglass shells.
Из изготовленных стеклопластиковых обечаек, указанных в примерах 1, 2, 3, вырезали образцы для проведения физико-механических и физико-химических испытаний. Результаты испытаний представлены в таблице.From the manufactured fiberglass shells indicated in examples 1, 2, 3, samples were cut for physical, mechanical and physico-chemical tests. The test results are presented in the table.
77
Из табличных данных видно, что при сохранении деформационно-прочностных характеристик стеклопластиков, изготовленных на основе отверждающей системы для гибридных связующих, указанных в примерах 2 и 3, они обладают более высокой степенью отверждения по сравнению со стеклопластиками на основе гибридного связующего, указанного в прототипе. Намоточные изделия из стеклопластика с низкой степенью отверждения в условиях хранения и дальнейшей эксплуатации постепенно доотверждаются, что приводит к перераспределению остаточных напряжений по слоям, деформации изделий и межвитковым расслоениям.From the tabular data it can be seen that while maintaining the deformation-strength characteristics of fiberglass, made on the basis of a curing system for hybrid binders specified in examples 2 and 3, they have a higher degree of cure compared to fiberglass based on a hybrid binder specified in the prototype. Windings made of fiberglass with a low degree of cure under conditions of storage and further operation are gradually cured, which leads to a redistribution of residual stresses across the layers, deformation of the products and inter-turn separation.
Все остальные свойства намоточного пластика на основе гибридного связующего, изложенные в авт. св. RU №2260022 (термостойкость, коррозионная стойкость, электрические), присущи композитам, изготовленным с применением нового гибридного связующего, предложенного в данном изобретении.All other properties of winding plastic based on a hybrid binder, set forth in ed. St. RU No. 2260022 (heat resistance, corrosion resistance, electrical), inherent in composites made using the new hybrid binder proposed in this invention.
Изобретение позволяет получать органо-, базальто-, угле-, стеклопластики с повышенной тепло- и термостойкостью, химической стойкостью в агрессивных и водных средах со стабильно высокой степенью отверждения. Изобретение позволяет также уменьшить энергозатраты на стадии отверждения армированных наполнителями пластиков.The invention allows to obtain organo-, basalt-, coal-, fiberglass with increased heat and heat resistance, chemical resistance in aggressive and aqueous environments with a stably high degree of cure. The invention also allows to reduce energy consumption at the stage of curing reinforced plastic fillers.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014106260/05A RU2560370C1 (en) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | Hybrid epoxy-triphenol binding agent with application of novolac resin |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014106260/05A RU2560370C1 (en) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | Hybrid epoxy-triphenol binding agent with application of novolac resin |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2560370C1 true RU2560370C1 (en) | 2015-08-20 |
Family
ID=53880628
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014106260/05A RU2560370C1 (en) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | Hybrid epoxy-triphenol binding agent with application of novolac resin |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2560370C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1154298A1 (en) * | 1983-04-16 | 1985-05-07 | Предприятие П/Я В-2304 | Epoxy composition |
SU1707033A1 (en) * | 1989-02-20 | 1992-01-23 | Научно-производственное объединение "Композит" | Binder for composite materials |
RU2206582C1 (en) * | 2002-01-25 | 2003-06-20 | Федеральное Государственное унитарное предприятие Производственное объединение "Авангард" | Method of production of prepreg for winding heat- shielding and/or anti-static internal shells for glass plastic tubes-envelopes of various classes and purposes |
RU2215759C2 (en) * | 2001-10-18 | 2003-11-10 | Мурашов Борис Арсентьевич | Epoxide binder for reinforced plastics |
RU2260022C2 (en) * | 2002-01-25 | 2005-09-10 | Федеральное унитарное Государственное предприятие Производственное объединение АВАНГАРД | Epoxy binding agent for reinforced plastics (variants) and method for its preparing |
RU2339662C1 (en) * | 2007-05-30 | 2008-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Epoxy binding agent for fiberglass |
-
2014
- 2014-02-19 RU RU2014106260/05A patent/RU2560370C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1154298A1 (en) * | 1983-04-16 | 1985-05-07 | Предприятие П/Я В-2304 | Epoxy composition |
SU1707033A1 (en) * | 1989-02-20 | 1992-01-23 | Научно-производственное объединение "Композит" | Binder for composite materials |
RU2215759C2 (en) * | 2001-10-18 | 2003-11-10 | Мурашов Борис Арсентьевич | Epoxide binder for reinforced plastics |
RU2206582C1 (en) * | 2002-01-25 | 2003-06-20 | Федеральное Государственное унитарное предприятие Производственное объединение "Авангард" | Method of production of prepreg for winding heat- shielding and/or anti-static internal shells for glass plastic tubes-envelopes of various classes and purposes |
RU2260022C2 (en) * | 2002-01-25 | 2005-09-10 | Федеральное унитарное Государственное предприятие Производственное объединение АВАНГАРД | Epoxy binding agent for reinforced plastics (variants) and method for its preparing |
RU2339662C1 (en) * | 2007-05-30 | 2008-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Epoxy binding agent for fiberglass |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Vithanage et al. | Renewably sourced phenolic resins from lignin bio‐oil | |
Coope et al. | Metal Triflates as Catalytic Curing Agents in Self‐Healing Fibre Reinforced Polymer Composite Materials | |
US5665464A (en) | Carbon fiber-reinforced carbon composite material and process for the preparation thereof | |
DE2230904C3 (en) | Thermosetting compositions of an epoxy resin and an imide group-containing prepolymer | |
Cheng et al. | Degradation of carbon fiber-reinforced polymer using supercritical fluids | |
US20240262773A1 (en) | Preparation and Characterization of Cardanol Based Vinyl Ester Resins as Cross-linker Units | |
RU2560370C1 (en) | Hybrid epoxy-triphenol binding agent with application of novolac resin | |
Liu et al. | Resorcinol in high solid phenol− formaldehyde resins for foams production | |
WO2009080357A1 (en) | Modified phenol resins | |
Natali et al. | High temperature composites from renewable resources: A perspective on current technological challenges for the manufacturing of non-oil based high char yield matrices and carbon fibers | |
Holtzer et al. | Investigations of properties of moulding sands with resins applied in the ALPHASET technology | |
Shibata et al. | Preparation and properties of biocomposites composed of sorbitol‐based epoxy resin, tung oil‐pyrogallol resin, and wood flour | |
RU2260022C2 (en) | Epoxy binding agent for reinforced plastics (variants) and method for its preparing | |
US4337334A (en) | Process for production of phenolic resin from bisphenol-A by-products | |
JP6097135B2 (en) | Binder composition for mold making | |
US20150174836A1 (en) | Method for producing molded article of fiber-reinforced plastic | |
CN111087754B (en) | High-modulus high-toughness resin matrix for winding and preparation method and application thereof | |
RU2507069C1 (en) | Mandrel for making large-sized cases from polymer composites | |
RU2670289C2 (en) | Method of manufacture of power strip of polymeric composite gas cylinder of high pressure | |
KR100444896B1 (en) | Manufacturing method and use of soft phenolic resin | |
Richmond et al. | Physical and dynamic mechanical properties of continuous bamboo reinforcement/bio-based epoxy composites | |
JPWO2023062999A5 (en) | ||
KR102118148B1 (en) | Furan resin composition | |
Barreto et al. | On the curing and degradation of bisphenol A diglycidyl ether and epoxidized soybean oil compounds cured with itaconic and succinic acids | |
JP2009292952A (en) | Binder for molding material and molded article |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |