RU2615374C1 - Эпоксивинилэфирное связующее, препрег и изделие из него - Google Patents

Эпоксивинилэфирное связующее, препрег и изделие из него Download PDF

Info

Publication number
RU2615374C1
RU2615374C1 RU2015148794A RU2015148794A RU2615374C1 RU 2615374 C1 RU2615374 C1 RU 2615374C1 RU 2015148794 A RU2015148794 A RU 2015148794A RU 2015148794 A RU2015148794 A RU 2015148794A RU 2615374 C1 RU2615374 C1 RU 2615374C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
binder
filler
epoxy vinyl
prepreg
Prior art date
Application number
RU2015148794A
Other languages
English (en)
Inventor
Евгений Николаевич Каблов
Лариса Владимировна Чурсова
Игорь Иллиодорович Соколов
Анатолий Николаевич Бабин
Наталия Николаевна Панина
Анна Ираклиевна Лукина
Татьяна Анатольевна Гребенева
Александр Игоревич Цыбин
Яков Михайлович Гуревич
Владимир Анатольевич Никифоров
Константин Олегович Тундайкин
Александр Андреевич Герасименко
Андрей Элекович Рыбак
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ")
Общество с ограниченной ответственностью "НефтеТехнологии" (ООО "НефтеТехнологии")
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ"), Общество с ограниченной ответственностью "НефтеТехнологии" (ООО "НефтеТехнологии") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ")
Priority to RU2015148794A priority Critical patent/RU2615374C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2615374C1 publication Critical patent/RU2615374C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • C08L63/10Epoxy resins modified by unsaturated compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/36Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/76Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/14Peroxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02Fibres or whiskers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/06Unsaturated polyesters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2217Oxides; Hydroxides of metals of magnesium
    • C08K2003/222Magnesia, i.e. magnesium oxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227Oxides; Hydroxides of metals of aluminium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области создания полимерных связующих на основе эпоксивинилэфирного олигомера с наполнителем в виде коротких волокон для полимерных композиционных материалов (ПКМ), получаемых из листового полуфабриката (SMC-препрега) методом прямого прессования (sheet molding compound - SMC-технологии), которые могут быть использованы для изготовления предметов интерьера и объектов инфраструктуры. Эпоксивинилэфирное связующее включает, масс.%: ненасыщенный олигомер эпоксивинилэфирного типа 23,0÷37,0, раствор отвердителя 2,0÷6,5, раствор ингибитора 0,005÷0,100, раствор термопласта 0,2÷5,5, смесь поверхностных активных веществ 0,200÷2,995, гидроксид алюминия 23,0÷43,5, оксид магния 1,0÷3,5, полиизоцианат 0,5÷3,0, неорганический минеральный наполнитель 15,0÷30,0. Дополнительно связующее может содержать стеарат цинка в количестве 0,5-2,5%. SMC-препрег включает, масс. %: эпоксивинилэфирное связующее 70,0-85,0, рубленый волокнистый наполнитель 15,0-30,0. Изобретение позволяет создавать экономически эффективные изделия из ПКМ с низкими показателями степени усадки и повышенной влагоустойчивостью при длительной эксплуатации в открытых пространствах в условиях окружающей среды. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 табл., 17 пр.

Description

Изобретение относится к области создания полимерных связующих на основе эпоксивинилэфирного олигомера с наполнителем в виде коротких волокон для полимерных композиционных материалов (ПКМ), получаемых из листового полуфабриката (SMC-препрега) методом прямого прессования (sheet molding compound - SMC-технологии), которые могут быть использованы для изготовления предметов интерьера и объектов инфраструктуры.
Из уровня техники известен композиционный материал на основе эпоксивинилэфирного связующего, состоящего из эпоксивинилэфирной смолы, модифицированной уретансодержащими олигомерами марки Atlac™ 580-05, комплексной отверждающей системы, включающей пероксидные соединения: пероксидикарбонат ди-4-трет-бутилциклогексила, пероксид 2-этилгексаноата и трет-бутилпербензоат, разделительного агента марки PS-125™ и неорганического минерального наполнителя карбоната кальция (US 5609806 А, В29В 11/16, опубл. 11.03.1997 г. ).
Основным недостатком этого материала является наличие сложной комплексной отверждающей системы, состоящей из нескольких пероксидных соединений, которые характеризуются различными кинетическими параметрами процесса полимеризации (различные скорости инициирования отверждения), что может привести к получению дефектной и неравномерной полимерной структуры в конечном изделии.
Известна полимерная композиция для изготовления армированного стеклопластика на основе эпоксивинилэфирного связующего, содержащая эпоксивинилэфирный олигомер со средней молекулярной массой от 500 до 6000, модифицированный уретанметакрилатным олигомером, ускоритель отверждения - алифатический амин, разделитель - стеарат кобальта; инициатор отверждения - пероксид (WO 2008139602 A1, C08J 5/04, опубл. 20.11.2008 г. ).
В качестве основного недостатка этой композиции можно выделить наличие в композиции ускорителя - алифатического амина, активизирующего процесс отверждения при комнатной температуре, что не может обеспечить длительного хранения композиции до момента ее использования.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату, принятым за прототип, является полиэфирное связующее, включающее: ненасыщенный олигомер полиэфирного типа - 40,7 масс. %, антипирен - гидроксид алюминия - 25,4 масс. %, термопласт - полистирол - 10,2 масс. %, стеарат цинка - 0,8 масс. %, пероксидный отвердитель, представляющий собой смесь отвердителя пониженной активности трет-бутилпербензоат - 0,6 масс. % и отвердителя повышенной активности - трет-бутилперокси-2-этилгексаноат - 0,2 масс. %, раствор ингибитора фенольного типа - пара-бензохинона - 0,2 масс. %, загуститель - оксид магния - 1,3 масс. %, люминесцентный пигмент неорганической природы - 18,3 масс. %, поверхностное активное вещество (ПАВ) - 2,3 масс. %.
Препрег, включающий указанное полиэфирное связующее и рубленый стекловолоконный наполнитель, при соотношении компонентов: связующее - 60,00 масс. %, наполнитель - 40,00 масс. %.
Изделие из листового прессматериала (препрега) получают по SMC-технологии компрессионного формования при повышенной температуре и давлении (ЕР 1816178 Al, С09К 11/02, опубл. 08.08.2007 г. ).
Недостатками указанного прототипа являются его высокая стоимость, отсутствие стабильности линейных размеров получаемых конечных изделий, обусловленное высокой степенью усадки перерабатываемого материала, а также формирование дефектной отвержденной полимерной структуры с низкой степенью превращения мономеров в полимер, что не обеспечивает надежную устойчивость к тепловлажностному воздействию и высокое сохранение прочностных характеристик после влагонасыщения.
Технической задачей заявленного изобретения является создание экономически эффективного эпоксивинилэфирного связующего, обеспечивающего получение изделий из препрега на его основе, со стабильными линейными размерами ввиду незначительной степени усадки перерабатываемого материала и устойчивого к тепловлажностному воздействию в климатических условиях эксплуатации изделия.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание недорогого эпоксивинилэфирного связующего с низкой степенью усадки формуемых материалов из него (до 0,05%), обеспечивающее высокую степень превращения мономеров в полимер (не менее 97%) и низкое влагопоглащение (до 1%), а также характеризующегося высоким сохранением прочностных свойств (прочность при статическом изгибе) изделий из ПКМ (не менее 70%) после влагонасыщения.
Поставленный технический результат достигается тем, что предлагается эпоксивинилэфирное связующее, содержащее ненасыщенный олигомер, в качестве которого используется ненасыщенный эпоксивинилэфирный олигомер, антипирен - гидроксид алюминия, термопласт, в качестве которого используется раствор термопласта на основе поливинилацетата в органическом растворителе, пероксидный отвердитель, в качестве которого используется раствор отвердителя в органическом растворителе, раствор ингибитора фенольного типа в органическом растворителе - пара-бензохинона, загуститель - оксид магния и поверхностное активное вещество, в качестве которого используется смесь поверхностных активных веществ, а также модификаторы - полиизоцианат и неорганический минеральный наполнитель, при следующем соотношении компонентов, масс. %.:
ненасыщенный эпоксивинилэфирный олигомер 23,0÷37,0
раствор отвердителя в органическом растворителе 2,0÷6,5
раствор ингибитора в органическом растворителе 0,005÷0,100
раствор термопласта в органическом растворителе 0,2÷5,5
смесь поверхностных активных веществ 0,200÷2,995
гидроксид алюминия 23,0÷43,5
оксид магния 1,0÷3,5
полиизоцианат 0,5÷3,0
неорганический минеральный наполнитель 15,0÷30,0
Эпоксивинилэфирное связующее может дополнительно содержать стеарат цинка в количестве 0,5-2,5% от всей композиции.
Предложен также SMC-препрег (листовой полуфабрикат), включающий заявленное эпоксивинилэфирное связующее и рубленый волокнистый наполнитель, при следующем соотношении компонентов, масс. %:
эпоксивинилэфирное связующее 70,0÷85,0
рубленый волокнистый наполнитель 15,0÷30,0
В качестве рубленного волокнистого наполнителя могут использоваться стеклонаполнитель, угленаполнитель.
Изделие изготавливают методом прямого прессования листового полуфабриката (SMC-препрега) при повышенной температуре и давлении.
Авторами установлено, что в составе связующего-прототипа используется ненасыщенный олигомер полиэфирного типа. Особенности его химической природы способствуют формированию отвержденной полимерной матрицы в ПКМ с высоким уровнем остаточных напряжений сетчатой структуры, неоднородностей и значительной степенью усадки, обуславливающих не только нестабильность размеров конечных изделий, но и ухудшающих декоративный вид поверхности. Для устранения этих недостатков с целью снижения степени усадки полиэфирных материалов в состав связующего традиционно вводятся химически совместимые с ним термопластичные полимеры, которые образуют дополнительные химические связи, стабилизирующие структуру формирующегося полимера. Однако в рассмотренном материале-прототипе в качестве термопласта разработчики используют инертный полистирол, который химически не взаимодействует с полиэфирным олигомером и при отверждении не встраивается в структуру полимера, а образует отдельную полимерную фазу.
Использование же в предлагаемом изобретении эпоксивинилэфирного олигомера (например, смолы марок Crestapol, Dion, Hetron, Polimaster, Vipel) и химически активного термопласта на основе поливинилацетата обеспечивает не только снижение уровня усадки, позволяющей получать конечные изделия с минимальными отклонениями линейных размеров, но и исключать использование дополнительных дорогостоящих и трудоемких производственных операций для улучшения декоративного вида поверхности, например шлифование перед окрашиванием, введение большого количества красителей или использование гелькоутов и т.п., что является экономическим преимуществом предлагаемого изобретения.
Для отверждения связующего-прототипа используют пероксидный отвердитель, представляющий собой смесь отвердителя пониженной активности трет-бутилпербензоата и отвердителя повышенной активности - трет-бутилперокси-2-этилгексаноата, что приводит к неравномерному протеканию процесса радикальной полимеризации полиэфирного олигомера и способствует образованию дефектной структуры полимерной матрицы, которая не может обеспечить надежную влагоустойчивость материала. Использование для процесса отверждения разработанного эпоксивинилэфирного связующего одного вида пероксидного отвердителя снижает конкуренцию реакций роста полимерной цепи, активизации и передачи роста цепи и способствует образованию равномерной морфологической полимерной структуры с высокой степенью превращения мономеров в полимер (степень конверсии), устойчивой к тепловлажностному воздействию с хорошим сохранением прочностных характеристик после влагонасыщения.
Кроме того, задача повышения влагостойкости предлагаемой композиции решена за счет химической модификации эпоксивинилэфирной смолы полиизоцианатом. Полиизоцианат взаимодействует с гидроксильными группами эпоксивинилэфирной смолы, благодаря чему в ее структуре образуются функциональные уретановые группы и снижается гидрофильность образующейся молекулярной структуры полимера, что также способствует образованию устойчивого к тепловлажностному воздействию полимерного материала, обеспечивающего высокое сохранение прочностных характеристик увлажненного материала и изделий из него.
В составе изобретения-прототипа применяется поверхностное активное вещество марки BYK Р 9061, которое улучшает технологические характеристики используемой полимерной композиции для получения изделий по SMC-технологии. В предлагаемое эпоксивинилэфирное связующее вводится смесь поверхностных активных веществ, которые также улучшают технологические характеристики, но и одновременно выполняют функции деаэратора и также способствуют увеличению адгезии на границе раздела фаз «полимерная матрица - наполнитель».
Для упрощения приготовления предлагаемого эпоксивинилэфирного связующего применяются низко концентрированные растворы отвердителя и термопласта в активных растворителях, что обеспечивает снижение вязкостных характеристик, повышение ее технологичности и упрощение процесса получения препрега и переработки в ПКМ.
Разработанное связующее на основе эпоксивинилэфирного олигомера содержит большое количество крупнотоннажных минеральных наполнителей, что является экономически выгодным с точки зрения доступности и цены.
Для уменьшения адгезии между готовым изделием и оснасткой в композицию ввели стеарат цинка в количестве 0,5-2,5 масс. %.
Для получения эпоксивинилэфирного связующего:
- в качестве эпоксивинилэфирной смолы используют смолы, выбранные из ряда, например, Derakane 411-350, Atlac 430, Derakane 470-300 и др;
- в качестве раствора отвердителя используют раствор отвердителя пероксидного типа в органическом растворителе при следующем соотношении компонентов, масс. %.: отвердитель пероксидного типа - 15,0÷30,0; органический растворитель - 70,0÷85,0. В качестве отвердителя пероксидного типа используют, например, пероксид дикумила или др., а в качестве органического растворителя используют один растворитель, выбранный из ряда: диаллиловый эфир ортофталевой кислоты, диаллиловый эфир изофталевой кислоты или стирол и др.;
- в качестве раствора ингибитора используют раствор соединения фенольного типа в органическом растворителе при следующем соотношении компонентов, масс. %.: соединение фенольного типа - 20,0÷40,0; органический растворитель - 60,0÷80,0. В качестве ингибитора используется одно соединение фенольного типа, выбранное из ряда, например, пара-бензохинон, трет-бутилкатехол и др., а в качестве органического растворителя используют один растворитель, выбранный из ряда, например, метакрилат, диаллиловый эфир ортофталевой кислоты или дивинилбензол и др.;
- в качестве раствора термопласта используют раствор полимерных соединений на основе поливинилацетата в органическом растворителе при следующем соотношении компонентов, масс. %.: полимерное соединение на основе поливинилацетата - 30,0÷70,0; органический растворитель - 30,0÷70,0. В качестве термопласта используют одно полимерное соединение на основе поливинилацетата, выбранное из ряда, например, Vinnapas С341, Vinnapas 5010N, Vinnapas 5044 и др., а в качестве органического растворителя используют один растворитель, выбранный из ряда, например, метакрилат, диаллиловый эфир ортофталевой кислоты, стирол и др.;
- в качестве поверхностного активного вещества (ПАВ) используют один ПАВ, выбранный из ряда, например, BYK А-560, BYK 330, BYK-370 и др. или их смеси;
- в качестве гидроксида алюминия используют гидроксид алюминия, выбранный из материалов, имеющихся на сырьевом рынке, рекомендованных в качестве антипиренов, например гидроксид алюминия «Фрамиал К05», гидроксид алюминия «Фрамиал К» и др;
- в качестве оксида магния используют порошок оксида магния;
- в качестве стеарата цинка используют порошок стеарата цинка;
- в качестве полиизоцианата, используют, например, полиизоцианат ПИЦ или толуилендиизоцианат (ТДИ) и др;
- в качестве неорганического минерального наполнителя используется один наполнитель, выбранный из ряда, например, маршалит, карбонат кальция, слюда и др.
Соотношение используемых компонентов в предлагаемом изобретении установлены экспериментальным путем и позволяют добиться получения эпоксивинилэфирных композиций для SMC-технологии с наиболее предпочтительным сочетанием технологических, физико-механических и эксплуатационных характеристик.
Получение раствора отвердителя для заявленной эпоксивинилэфирной композиции
Пример 1
Для получения раствора отвердителя в чистый и сухой реактор со сливным штуцером, снабженный мешалкой, загрузили 85,0 масс. % диаллилового эфира ортофталевой кислоты. Затем включили мешалку и перемешивали со скоростью 100 об/мин с внесением 15,0 масс. % пероксида дикумила при температуре (25±5)°С в течение не менее 90 мин до образования однородного раствора без видимых механических включений. Выключили мешалку и слили готовый раствор отвердителя через сливной штуцер в сухую чистую емкость.
Примеры 2-3
Изготовление раствора отвердителя выполняли аналогично примеру 1, но с другими компонентами и при соотношениях, приведенных в таблице 1.
Получение раствора ингибитора для заявленной эпоксивинилэфирной композиции
Пример 4
Для получения раствора ингибитора в чистый и сухой реактор с термостатируемой рубашкой и сливным штуцером, снабженный мешалкой, загрузили 20,0 масс. % пара-бензохинона и 80,0 масс. % диаллилового эфира ортофталевой кислоты. Включили мешалку и, перемешивая со скоростью 100 об/мин, нагревали до температуры (60±5)°С. Перемешивали при указанной температуре в течение не менее 120 мин до образования однородного раствора без видимых механических включений. Выключили мешалку и слили готовый раствор ингибитора через сливной штуцер в сухую чистую емкость.
Примеры 5-6
Изготовление раствора ингибитора выполняли аналогично примеру 4, но с другими компонентами и при соотношениях, приведенных в таблице 2.
Получение раствора термопласта для заявленной эпоксивинилэфирной композиции
Пример 7
Для получения раствора термопласта в чистый и сухой реактор с термостатируемой рубашкой и сливным штуцером, снабженный мешалкой, загрузили 70,0 масс. % диаллилового эфира изофталевой кислоты. Затем включили мешалку и обогрев, перемешивали со скоростью 100 об/мин с внесением 30,0 масс. % порошка термопласта VINNAPAS 5044 при температуре (70±5)°С в течение не менее 90 мин до образования однородного раствора без видимых механических включений. Выключили мешалку и слили готовый раствор термопласта через сливной штуцер в сухую чистую емкость.
Примеры 8-9
Изготовление раствора термопласта выполняли аналогично примеру 7, но с другими компонентами и при соотношениях, приведенных в таблице 3.
Получение заявленного эпоксивинилэфирного связующего
Пример 10
В чистый и сухой смеситель загрузили 23,0 масс. % эпоксивинилэфирной смолы Derakane 411-350, 0,0050 масс. % раствора ингибитора (приготовленного по рецептуре примера №4), 5,5 масс. % раствора термопласта (приготовленного по рецептуре примера №7), 6,5 масс. % раствора отвердителя (приготовленного по рецептуре примера №1), 1,0000 масс. % BYK А-560, 0,495 масс. % BYK 330 и 1,5000 масс. % BYK 370. Включили перемешивание и обогрев. Перемешивали со скоростью 100 об/мин при температуре 40±5°С в течение 1 ч. Затем добавили в реакционную массу 23 масс. % гидроксида алюминия, 30 масс. % карбоната кальция, 2,5 масс. % стеарата цинка и 3,5 масс. % оксида магния. Полученную массу перемешивали со скоростью 100 об/мин при температуре (50±5)°С до образования однородной смеси без заметных крупных агрегатов неорганических наполнителей (комков) в течение 1 ч.
Примеры 11-17
Изготовление эпоксивинилэфирного связующего выполняли аналогично примеру 10, но с другими компонентами и при соотношениях, приведенных в таблице 4.
Получение заявленного препрега
Пример 18
Получение SMC-препрега осуществлялось на установке для производства SMC с автоматизированной системой дозирования путем совмещения 70 масс. % эпоксивинилэфирного связующего, приготовленного по рецептуре примера 10 (табл. 4) при температуре 25°С с 30 масс. % рубленного стекловолоконного наполнителя. Эпоксивинилэфирное связующее наносилось на 2 полотна полиэтиленовой пленки при помощи дозирующей ванночки с раклей. Одновременно со шпулярника в рубящее устройство подавался стеклоровинг. Нижнее полотно пленки с нанесенным связующим подавалось под рубящее устройство, которое рубит рассыпающийся ровинг на отрезки заданной длины. Рубленое стекловолокно падало на пленку, а его количество регулировалось скоростью подачи пленки. После этого полученный пакет накрывался верхним полотном пленки с нанесенным слоем связующего. Полученный «сэндвич» пропускался через сжимающие валки для обеспечения пропитывания волокна. Готовый SMC-препрег сматывался в рулоны и дополнительно упаковывался в стиролонепроницаемую полиамидную пленку.
SMC-препреги для примеров 20, 22, 23 и 24 (табл. 5) изготавливали с использованием рубленного стекловолоконного наполнителя, а для примеров 19, 21 и 25 (табл. 5) с использованием рубленного углеволоконного наполнителя аналогично примеру 18.
Изготовление заявленных изделий
Изготовление изделий из SMC-препрега, приготовленного по рецептуре примера 18 (табл. 5), осуществлялось методом прямого прессования в стальных обогреваемых закрытых формах на гидравлическом прессе (при давлении 80-100 атм). SMC-препрег нарезался в соответствие со схемой раскроя, укладывался в пакет и переносился в пресс-форму, повышали температуру до 150°С. После затвердевания, которое занимало около 5 минут, деталь вынимали из пресс-формы, удаляли облой и производили механическую обработку. Таким образом получали крышки люка дождевого.
На основании изготовленных SMC-препрегов по примерам 19-25 (табл. 5) по технологии, аналогичной примеру, изготавливали изделия: из SMC-препрега по примеру 19 - перегородки; по примеру 20 - люки канализационные; по примеру 23 - детали уличных скамеек; по примеру 22 - дождеприемники; по примеру 24 - сидения для стадионов; по примеру 21 - дорожные лотки; по примеру 25 - дорожные знаки.
Составы эпоксивинилэфирных связующих по изобретению и прототипу приведены в таблице 4, составы препрегов по изобретению и прототипу - в таблице 5, свойства связующих по заявленному изобретению и прототипу и ПКМ, изготовленных на их основе - в таблице 6.
Сравнительные данные из таблицы 6 показывают, что предлагаемое эпоксивинилэфирное связующее обеспечивает преимущества по сравнению с прототипом:
- характеризуется более низкими показателями степени усадки (0,040÷0,050%) в сравнении с материалом-прототипом (0,17%), что позволяет получать конечные изделия с минимальными отклонениями линейных размеров;
- отвержденное связующее характеризуется равномерной морфологической полимерной структурой с более высокой степенью превращения мономеров в полимер (степень конверсии 97,0÷99,7%), чем связующее-прототип (степень конверсии 95,0%). Это обеспечивает повышенную влагоустойчивость материалов на основе предлагаемого эпоксивинилэфирного связующего после 30-ти дневного тепловлажностого воздействия (Т=70°С, ϕ=85%), которая характеризуется влагонасыщением - 0,5÷1,0% в сравнении с материалами прототипа, у которого влагонасыщение до 3,0%;
- демонстрирует сохранение предела прочности при статическом изгибе ПКМ после 30-ти дневного тепловлажностого воздействия (Т=70°С, ϕ=85%) - 70÷85%, что гораздо выше, чем у материала-прототипа (50%). Материал, изготовленный из препрега на основе эпоксивинилэфирного связующего, обладает невысоким влагонасыщением, устойчив к тепловлажностному воздействию и демонстрирует хорошее сохранение прочностных характеристик после влагонасыщения. Характеристики материалов на основе разработанного эпоксивинилэфирного связующего после тепловлажностных воздействий в течение 30-ти дней подтверждают возможность его использования для создания предметов интерьера и объектов инфраструктуры, пригодных к длительной эксплуатации в открытых пространствах в условиях окружающей среды, в то же время прочностные характеристики материалов на основе связующего-прототипа ввиду их значительного снижения (снижение до 50%) не могут гарантировать успешную эксплуатацию изделий при указанных условиях;
- изделия, изготовленные из заявленного эпоксивинилэфирного связующего, являются более экономически эффективными по сравнению с материалами, изготавливаемыми из связующего прототипа, так как в них содержится большое количество дешевого и доступного минерального наполнителя, например маршалит, карбонат кальция, слюда и др., а также исключается необходимость использования дополнительных дорогостоящих и трудоемких производственных операций для улучшения декоративного вида поверхности изделий, например, путем шлифования перед окрашиванием, введением большого количества красителей или использования гелькоутов и т.п., что также является экономическим преимуществом предлагаемого изобретения.
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006

Claims (8)

1. Эпоксивинилэфирное связующее, содержащее ненасыщенный олигомер, в качестве которого используется ненасыщенный эпоксивинилэфирный олигомер, антипирен - гидроксид алюминия, термопласт, в качестве которого используется раствор термопласта на основе поливинилацетата в органическом растворителе, пероксидный отвердитель, в качестве которого используется раствор отвердителя в органическом растворителе, раствор ингибитора фенольного типа в органическом растворителе - пара-бензохинона, загуститель - оксид магния и поверхностное активное вещество, в качестве которого используется смесь поверхностных активных веществ, а также модификаторы - полиизоцианат и неорганический минеральный наполнитель, при следующем соотношении компонентов, масс. %:
ненасыщенный эпоксивинилэфирный олигомер 23,0÷37,0 раствор отвердителя в органическом растворителе 2,0÷6,5 раствор ингибитора в органическом растворителе 0,005÷0,100 раствор термопласта в органическом растворителе 0,2÷5,5 смесь поверхностных активных веществ 0,200÷2,995 гидроксид алюминия 23,0÷43,5 оксид магния 1,0÷3,5 полиизоцианат 0,5÷3,0 неорганический минеральный наполнитель 15,0÷30,0
2. Эпоксивинилэфирное связующее по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит стеарат цинка в количестве 0,5-2,5% от всей композиции.
3. Препрег, включающий эпоксивинилэфирное связующее, в качестве которого используется связующее по п. 1 и рубленый волокнистый наполнитель, при следующем соотношении компонентов, масс. %:
эпоксивинилэфирное связующее 70,0-85,0 рубленый волокнистый наполнитель 15,0-30,0
4. Препрег по п. 3, отличающийся тем, что в качестве рубленого волокнистого наполнителя содержит рубленый волокнистый угленаполнитель.
5. Препрег по п. 3, отличающийся тем, что в качестве рубленого волокнистого наполнителя содержит рубленый волокнистый стеклонаполнитель.
6. Изделие, отличающееся тем, что оно выполнено методом прямого прессования препрега по п. 3.
RU2015148794A 2015-11-13 2015-11-13 Эпоксивинилэфирное связующее, препрег и изделие из него RU2615374C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015148794A RU2615374C1 (ru) 2015-11-13 2015-11-13 Эпоксивинилэфирное связующее, препрег и изделие из него

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015148794A RU2615374C1 (ru) 2015-11-13 2015-11-13 Эпоксивинилэфирное связующее, препрег и изделие из него

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2615374C1 true RU2615374C1 (ru) 2017-04-04

Family

ID=58505817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015148794A RU2615374C1 (ru) 2015-11-13 2015-11-13 Эпоксивинилэфирное связующее, препрег и изделие из него

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2615374C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2680052C2 (ru) * 2017-07-31 2019-02-14 Закрытое акционерное общество "Нефтемонтаждиагностика" Антистатическое связующее для композитных материалов

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5609806A (en) * 1994-06-28 1997-03-11 Reichhold Chemicals, Inc. Method of making prepreg
US20060252869A1 (en) * 2005-05-09 2006-11-09 Ashland Inc. Synergistic filler compositions and low density sheet molding compounds therefrom
EP1816178A1 (en) * 2006-02-01 2007-08-08 POLYNT GmbH & Co. KG Molding compounds containing luminescent pigments
RU2513916C1 (ru) * 2012-09-03 2014-04-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ФГУП "ВИАМ") Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5609806A (en) * 1994-06-28 1997-03-11 Reichhold Chemicals, Inc. Method of making prepreg
US20060252869A1 (en) * 2005-05-09 2006-11-09 Ashland Inc. Synergistic filler compositions and low density sheet molding compounds therefrom
EP1816178A1 (en) * 2006-02-01 2007-08-08 POLYNT GmbH & Co. KG Molding compounds containing luminescent pigments
RU2513916C1 (ru) * 2012-09-03 2014-04-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ФГУП "ВИАМ") Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2680052C2 (ru) * 2017-07-31 2019-02-14 Закрытое акционерное общество "Нефтемонтаждиагностика" Антистатическое связующее для композитных материалов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chattopadhyay et al. Mechanical, thermal, and morphological properties of maleic anhydride‐g‐polypropylene compatibilized and chemically modified banana‐fiber‐reinforced polypropylene composites
US9303131B2 (en) Premolding article from thermoset and thermoplastic polymer dispersions
Qiu et al. Hemp‐fiber‐reinforced unsaturated polyester composites: Optimization of processing and improvement of interfacial adhesion
US20040188883A1 (en) Near net shape prepreg
WO2008020768A1 (en) Composite material manufactured from a binder system including waste powder coating powder
Ren et al. Investigation of vegetable‐oil‐based coupling agents for kenaf‐fiber‐reinforced unsaturated polyester composites
Ahmad et al. The effect of alkali treatment and filler size on the properties of sawdust/UPR composites based on recycled PET wastes
CN106573441A (zh) 使用通过异氰酸酯或脲二酮热固性交联的羟基官能化(甲基)丙烯酸酯在湿压法中有效制造复合材料半成品和组件
Liu et al. Effects of fiber extraction, morphology, and surface modification on the mechanical properties and water absorption of bamboo fibers‐unsaturated polyester composites
CN110167728B (zh) 压缩制品及其制造方法
Ren et al. Modifications of kenaf fibers with N‐methylol acrylamide for production of kenaf‐unsaturated polyester composites
CN101906741B (zh) 一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料及其制备方法
RU2615374C1 (ru) Эпоксивинилэфирное связующее, препрег и изделие из него
Singh et al. Polyester moulding compounds of natural fibres and wollastonite
CN101675109B (zh) 用于复合层压板的制备组合物
US8907037B2 (en) Preparation of lignocellulosic products
US9133336B2 (en) Low-emission fibre-matrix material curable thermally by radical polymerization
RU2608892C1 (ru) Полиэфирное связующее и изделие на его основе
Reck et al. Thermally curable aqueous acrylic resins–a new class of duroplastic binders for wood and natural fibers
JPH0767753B2 (ja) 繊維強化フラン樹脂複合材料の引抜成形方法
Ren et al. Investigation of acrylamide‐modified melamine‐formaldehyde resins as a compatibilizer for kenaf‐unsaturated polyester composites
CN106459430B (zh) 用于制备基于环氧树脂组合物的诸如预浸料坯的成品和半成品的方法以及用于其的组合物
JPS6139901B2 (ru)
US5162414A (en) Preparation of interpenetrating polymer network composition
Gao et al. FORMATION AND EVALUATION OF KRAFT FIBRE-REINFORCED UNSATURATED POLYESTER (UPE) COMPOSITES.