RU2661575C1 - Polymer composition for manufacturing honeycomb panels - Google Patents
Polymer composition for manufacturing honeycomb panels Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661575C1 RU2661575C1 RU2016101025A RU2016101025A RU2661575C1 RU 2661575 C1 RU2661575 C1 RU 2661575C1 RU 2016101025 A RU2016101025 A RU 2016101025A RU 2016101025 A RU2016101025 A RU 2016101025A RU 2661575 C1 RU2661575 C1 RU 2661575C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- epoxy resin
- polymer composition
- epoxy
- honeycomb panels
- glass
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910002012 Aerosil® Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 claims abstract description 5
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 17
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 11
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 11
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 6
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 claims description 5
- RWYFURDDADFSHT-RBBHPAOJSA-N diane Chemical compound OC1=CC=C2[C@H]3CC[C@](C)([C@](CC4)(O)C#C)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1.C1=C(Cl)C2=CC(=O)[C@@H]3CC3[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@@](C(C)=O)(OC(=O)C)[C@@]1(C)CC2 RWYFURDDADFSHT-RBBHPAOJSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 abstract description 24
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 abstract description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 19
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 13
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- VEORPZCZECFIRK-UHFFFAOYSA-N 3,3',5,5'-tetrabromobisphenol A Chemical compound C=1C(Br)=C(O)C(Br)=CC=1C(C)(C)C1=CC(Br)=C(O)C(Br)=C1 VEORPZCZECFIRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 4
- QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N dicyandiamide Chemical compound NC(N)=NC#N QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920006332 epoxy adhesive Polymers 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 239000012765 fibrous filler Substances 0.000 description 4
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 4
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 4
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- CZZYITDELCSZES-UHFFFAOYSA-N diphenylmethane Chemical compound C=1C=CC=CC=1CC1=CC=CC=C1 CZZYITDELCSZES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 3
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 3
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 2
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N (R)-(-)-Propylene glycol Chemical compound C[C@@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N 0.000 description 1
- IBOFVQJTBBUKMU-UHFFFAOYSA-N 4,4'-methylene-bis-(2-chloroaniline) Chemical compound C1=C(Cl)C(N)=CC=C1CC1=CC=C(N)C(Cl)=C1 IBOFVQJTBBUKMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VPWNQTHUCYMVMZ-UHFFFAOYSA-N 4,4'-sulfonyldiphenol Chemical class C1=CC(O)=CC=C1S(=O)(=O)C1=CC=C(O)C=C1 VPWNQTHUCYMVMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WRDNCFQZLUCIRH-UHFFFAOYSA-N 4-(7-azabicyclo[2.2.1]hepta-1,3,5-triene-7-carbonyl)benzamide Chemical compound C1=CC(C(=O)N)=CC=C1C(=O)N1C2=CC=C1C=C2 WRDNCFQZLUCIRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PLIKAWJENQZMHA-UHFFFAOYSA-N 4-aminophenol Chemical class NC1=CC=C(O)C=C1 PLIKAWJENQZMHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930185605 Bisphenol Natural products 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 1
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;phenol Chemical compound O=C.OC1=CC=CC=C1 SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 125000003106 haloaryl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 1
- 230000000269 nucleophilic effect Effects 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
- B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/36—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/38—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising epoxy resins
-
- 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
- C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химии и технологическим процессам, а более конкретно к композициям на основе эпоксидной смолы, армированной плазмообработанным стекловолокном и наполненной наночастицами фуллеренов и аэросила. Данное изобретение может найти свое применение для изготовления различных конструкций сотовых панелей, в авиакосмической технике, автомобилестроении, судостроении и других отраслях промышленности.The invention relates to chemistry and technological processes, and more specifically to compositions based on epoxy resin reinforced with plasma-treated glass fiber and filled with nanoparticles of fullerenes and aerosil. This invention can find its application for the manufacture of various designs of honeycomb panels, in aerospace engineering, automotive, shipbuilding and other industries.
Сотовые панели нашли широкое применение в областях, где требуется высокая прочность при небольшой массе. Сотопанели используются как легкий и прочный заполнитель во многих сэндвич-конструкциях. Они являются распространенным заполнителем из-за таких показателей, как отношение высоких прочности и сопротивления усталостным нагрузкам к небольшой массе. Для изготовления сотового заполнителя используют обширное количество материалов, включая металлы и композиционные материалы.Cellular panels are widely used in areas where high strength with low weight is required. Honeycomb panels are used as lightweight and durable aggregate in many sandwich structures. They are a common aggregate due to indicators such as the ratio of high strength and resistance to fatigue to light weight. A wide variety of materials are used to make honeycomb core materials, including metals and composite materials.
Для изготовления полимерного композиционного материала в качестве связующего используются эпоксидные смолы, как обладающие повышенным уровнем физико-механических показателей, в сочетании с такими свойствами, как высокая адгезия к металлам, наполнителям, стеклу, строительным и другим материалам, хорошими антикоррозионными характеристиками, водо- и химстойкостью. К тому же, в ходе химической реакции между эпоксидной смолой и отвердителем не выделяются низкомолекулярные продукты, в то же время усадка материала ниже, чем у фенольных или полиэфирных смол.For the manufacture of a polymer composite material, epoxy resins are used as a binder, as those having a high level of physical and mechanical properties, in combination with properties such as high adhesion to metals, fillers, glass, building and other materials, good anticorrosion characteristics, water and chemical resistance . In addition, low molecular weight products are not released during the chemical reaction between the epoxy resin and hardener, while the shrinkage of the material is lower than that of phenolic or polyester resins.
Известен препрег (композиционный материал-полуфабрикат) для изготовления слоистых изделий на основе эпоксидного связующего и волокнистого наполнителя в виде стеклянных, углеродных, органических жгутов, лент, тканей и/или сочетаний на их основе, при следующемKnown prepreg (composite semi-finished product) for the manufacture of layered products based on epoxy binder and fiber filler in the form of glass, carbon, organic strands, ribbons, fabrics and / or combinations based on them, in the following
соотношении компонентов, мас. %:the ratio of components, wt. %:
эпоксидное связующее 28-45epoxy binder 28-45
указанный волокнистый наполнитель 55-72.the specified fibrous filler 55-72.
В качестве эпоксидного связующего препрег содержит, мас. ч:As an epoxy binder, the prepreg contains, by weight. h:
эпоксиноволачная смола 15-25epoxy resin 15-25
эпоксидная смола на основе тетрабромдиана 16-24tetrabromodian epoxy resin 16-24
эпоксидиановая смола низкомолекулярная 10-20low molecular weight epoxy resin 10-20
высокомолекулярная эпоксидная смола 3-6high molecular weight epoxy 3-6
бис(N,N'-диметилкарбамид)дифенилметан 3-5bis (N, N'-dimethylcarbamide) diphenylmethane 3-5
растворитель - смесь алифатического спиртаsolvent is a mixture of aliphatic alcohol
и ацетона в соотношении 1:2 0-50.and acetone in a ratio of 1: 2 0-50.
Указанное связующее получают путем смешения компонентов с предварительным диспергированием бис(N,N'-диметилкарбамида) в части низкомолекулярной эпоксидиановой смолы, а высокомолекулярную эпоксидную смолу сначала сплавляют с оставшейся частью низкомолекулярной эпоксидиановой смолы, эпоксиноволачной смолой, эпоксидиановой смолой на основе тетрабромдиана при температуре 130-150°С, а затем при температуре 50-70°С совмещают с полученной дисперсией с возможным добавлением необходимого количества растворителя, см. RU Патент №2460745, МПК C08L 63/00 (2006.01), В32В 17/10 (2006.01), С08К 5/05 (2006.01) (2006.01), С08К 13/00 (2006.01), C08J 5/24 (2006.01), 2012.The specified binder is obtained by mixing the components with preliminary dispersion of bis (N, N'-dimethylcarbamide) in part of the low molecular weight epoxy resin, and the high molecular weight epoxy resin is first alloyed with the remaining part of the low molecular weight epoxy resin, epoxy resin-based resin at a temperature of 130-150 cm-1 ° C, and then at a temperature of 50-70 ° C combined with the obtained dispersion with the possible addition of the required amount of solvent, see RU Patent No. 2460745, IPC C08L 63/00 (2006. 01), В32В 17/10 (2006.01), С08К 5/05 (2006.01) (2006.01), С08К 13/00 (2006.01), C08J 5/24 (2006.01), 2012.
Данное изобретение имеет следующие недостатки:The present invention has the following disadvantages:
- сложный состав и способ изготовления эпоксидного связующего, в том числе использование сложного и энергоемкого процесса диспергирования;- the complex composition and method of manufacturing an epoxy binder, including the use of a complex and energy-intensive dispersion process;
- использование дефицитных веществ: тетрабромдиан, бис(N,N'-диметилкарбамид);- use of scarce substances: tetrabromodian, bis (N, N'-dimethylcarbamide);
- изготовление препрега - это отдельная трудоемкая и энергоемкая операция;- making a prepreg is a separate labor-intensive and energy-consuming operation;
- использование ацетона в качестве растворителя легковоспламеняющегося вещества, что переводит производство полимерного композиционного материала в повышенный класс пожароопасности. Использование высоких температур переработки 130÷150°С приводит к увеличению энергоемкости процесса.- the use of acetone as a solvent for a flammable substance, which translates the production of polymer composite material into an increased fire hazard class. The use of high processing temperatures of 130 ÷ 150 ° C leads to an increase in the energy intensity of the process.
Известен препрег (композиционный материал-полуфабрикат), полученный на основе термоплавкого эпоксидного связующего и волокнистого наполнителя в виде стеклянных, углеродных, органических жгутов, лент, тканей и/или сочетаний на их основе, при следующем соотношении компонентов, мас. %:Known prepreg (composite material-semi-finished product), obtained on the basis of hot-melt epoxy binder and fiber filler in the form of glass, carbon, organic strands, ribbons, fabrics and / or combinations based on them, in the following ratio of components, wt. %:
эпоксидное связующее 28-44epoxy binder 28-44
указанный волокнистый наполнитель 56-72.the specified fibrous filler 56-72.
В качестве эпоксидного связующего препрег содержит эпоксидиановую низкомолекулярную смолу, высокомолекулярную эпоксидную смолу, бис(N,N'-диметилкарбамид) дифенилметан, дициандиамид, дополнительно содержит эпоксиноволачную смолу, эпоксидную смолу на основе тетрабромдиана и полисульфон и диоксид кремния, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:As an epoxy binder, the prepreg contains an epoxidian low molecular weight resin, a high molecular weight epoxy resin, bis (N, N'-dimethylcarbamide) diphenylmethane, dicyandiamide, additionally contains an epoxynolac resin, an epoxy resin based on tetrabromodian and polysulfone, and the following ratio is polysulfone and di-sulfon. hours:
эпоксидиановая смола низкомолекулярная 20-40low molecular weight epoxy resin 20-40
высокомолекулярная эпоксидная смола 0,5-7high molecular weight epoxy resin 0.5-7
бис(N,N'-диметилкарбамид) дифенилметан 0,5-1,5bis (N, N'-dimethylcarbamide) diphenylmethane 0.5-1.5
дициандиамид 4,2-5,3dicyandiamide 4.2-5.3
эпоксиноволачная смола 16-38epoxynolac resin 16-38
эпоксидная смола на основе тетрабромдиана 26-32tetrabromodian epoxy resin 26-32
полисульфон 0,5-7polysulfone 0.5-7
двуокись кремния 0,5-2silicon dioxide 0.5-2
Указанное связующее получают путем путем смешения компонентов с предварительным диспергированием бис(N,N'-диметилкарбамида) в части низкомолекулярнои эпоксидиановой смолы, а высокомолекулярную эпоксидную смолу сначала сплавляют с оставшейся частью низкомолекулярной эпоксидиановой смолы, эпоксиноволачной смолой, эпоксидиановой смолой на основе тетрабромдиана при температуре 130-150°С, а затем при температуре 50-70°С совмещают с полученной дисперсией с возможным добавлением необходимого количества растворителя, см. RU Патент №2486217, МПК C08L 63/00 (2006.01), С08К 13/00 (2006.01), С08К 5/00 (2006.01), В32В 17/10 (2006.01), 2013.The specified binder is obtained by mixing the components with preliminary dispersion of bis (N, N'-dimethylcarbamide) in part of the low molecular weight epoxy resin, and the high molecular weight epoxy resin is first alloyed with the remaining part of the low molecular weight epoxy resin, epoxy resin-based tetrabi-130 cm tetra-resin 150 ° C, and then at a temperature of 50-70 ° C combined with the resulting dispersion with the possible addition of the required amount of solvent, see RU Patent No. 2486217, IPC C08L 6 3/00 (2006.01), С08К 13/00 (2006.01), С08К 5/00 (2006.01), В32В 17/10 (2006.01), 2013.
Данное изобретение имеет следующие недостатки:The present invention has the following disadvantages:
- сложный состав полимерного связующего;- the complex composition of the polymer binder;
- использование дефицитных веществ: тетрабромдиан, бис(N,N'-диметилкарбамид), а также дорогостоящего материала полисульфона;- the use of scarce substances: tetrabromodian, bis (N, N'-dimethylcarbamide), as well as the expensive polysulfone material;
- изготовление препрега - это отдельная трудоемкая и энергоемкая операция.- making a prepreg is a separate labor-intensive and energy-intensive operation.
Известен композитный материал, содержащий поли-п-фенилентерефталамид (ПФТА) и нанотрубки в виде волокон, пленок и других формованных изделий. Способ его получения включает стадии: а) добавления 12 мас. % и менее нанотрубок, характеризующихся аспектным отношением, по меньшей мере, равным 100, и диаметром поперечного сечения, равным 5 нм или менее, к серной кислоте при температуре, превышающей температуру затвердевания серной кислоты; b) уменьшения температуры до значения, меньшего температуры затвердевания серной кислоты, и перемешивания в течение периода времени, достаточного для затвердевания смеси; с) добавления ПФТА к твердой смеси; и d) нагревания до температуры, превышающей температуру затвердевания, и перемешивания смеси с последующим прядением, или поливом, или формованием полученной смеси.Known composite material containing poly-p-phenylene terephthalamide (PFTA) and nanotubes in the form of fibers, films and other molded products. The method for its preparation includes the steps of: a) adding 12 wt. % or less of nanotubes characterized by an aspect ratio of at least 100 and a cross-sectional diameter of 5 nm or less to sulfuric acid at a temperature higher than the solidification temperature of sulfuric acid; b) reducing the temperature to a value lower than the solidification temperature of sulfuric acid, and stirring for a period of time sufficient to solidify the mixture; c) adding PFTA to the solid mixture; and d) heating to a temperature above the solidification temperature, and mixing the mixture, followed by spinning, or watering, or molding the resulting mixture.
Материал в виде комплексного волокна или нити содержит, по меньшей мере, 5 элементарных нитей и характеризуется пределом прочности при растяжении, по меньшей мере, равным 1,5 ГПа и модулем упругости, по меньшей мере, равным 50 ГПа, см. RU Патент № 2376403, МПК D01F 1/10 (2006.01), D01F 6/60 (2006.01), D01D 5/04 (2006.01), D01D 1/02 (2006.01), C08K 7/06 (2006.01), B82B 1/00 (2006.01), 2009.The material in the form of a complex fiber or filament contains at least 5 filaments and is characterized by a tensile strength of at least 1.5 GPa and an elastic modulus of at least 50 GPa, see RU Patent No. 2376403 , IPC D01F 1/10 (2006.01), D01F 6/60 (2006.01), D01D 5/04 (2006.01), D01D 1/02 (2006.01), C08K 7/06 (2006.01), B82B 1/00 (2006.01), 2009.
Данное изобретение имеет следующие недостатки:The present invention has the following disadvantages:
- использование серной кислоты для введения нанотрубок в композитный материал;- the use of sulfuric acid to introduce nanotubes into a composite material;
- необходимости наполнения нанотрубками до 12 мас. %, что значительно повышает стоимость готового изделия.- the need to fill nanotubes up to 12 wt. %, which significantly increases the cost of the finished product.
Известно также, что прочность композитного материала ограничивается способностью материала армирующих волокон к адгезии со связующим. Недостаточная адгезия приводит к преждевременному разрушению композитного материала с расслоением или отслоением армирующих волокон от массы связующего.It is also known that the strength of the composite material is limited by the ability of the material of the reinforcing fibers to adhere to the binder. Inadequate adhesion leads to premature failure of the composite material with delamination or delamination of the reinforcing fibers from the mass of the binder.
Наиболее близким по технической сущности является препрег (композиционный материал-полуфабрикат) для изготовления сотовых панелей, включающий эпоксидную клеевую композицию и волокнистый наполнитель - стеклянные или углеродные ткани или ленты, при следующем соотношении компонентов, мас. %:The closest in technical essence is the prepreg (composite semi-finished product) for the manufacture of honeycomb panels, including an epoxy adhesive composition and a fibrous filler - glass or carbon cloth or tape, in the following ratio of components, wt. %:
эпоксидная клеевая композиция 30-60epoxy adhesive composition 30-60
указанный волокнистый наполнитель 40-70,the specified fibrous filler 40-70,
а эпоксидная клеевая композиция включает эпоксидную основу и отвердитель, в качестве эпоксидной основы она содержит эпоксидную диановую смолу или ее смесь с одной или несколькими эпоксидными смолами, выбранными из группы N,N-тетраглицидиловое производное 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана, полиглицидилпроизводное низкомолекулярного фенолформальдегидного новолака, триглицидилпроизводное парааминофенола, в качестве отвердителя - дициандиамид и дополнительно содержит полиарилсульфон с концевыми гидроксильными группами, с молекулярной массой 25000 - 45000 и температурой стеклования 190-260°С, являющийся продуктом нуклеофильной поликонденсации бис-(галогенарил)сульфонов с бисфенолами, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:and the epoxy adhesive composition includes an epoxy base and a hardener, as an epoxy base it contains an epoxy diane resin or its mixture with one or more epoxy resins selected from the group N, N-tetraglycidyl derivative 3,3'-dichloro-4,4'- diaminodiphenylmethane, polyglycidyl derivative of low molecular weight phenol-formaldehyde novolak, triglycidyl derivative of paraaminophenol, dicyandiamide as an hardener and additionally contains polyaryl sulfone with terminal hydroxyl groups, with molecular weight th weight 25,000 - 45,000 and a glass transition temperature of 190-260 ° C, which is the product of nucleophilic polycondensation of bis (haloaryl) sulfone with bisphenols, in the following ratio, wt. hours:
указанная эпоксидная диановая смола или ее смесьthe specified epoxy Dianova resin or its mixture
с одной или несколькими эпоксидными смолами 59-77with one or more epoxy resins 59-77
дициандиамид 6-11dicyandiamide 6-11
указанный полиарилсульфон 12-35,the specified polyarylsulfone 12-35,
см. RU Патент №2230764, МПК C09J 163/00 (2000.01), C09J 163/02 (2000.01), C08J 5/24 (2000.01), В32В 27/38 (2000.01), В32В 3/12 (2000.01), 2004.see RU Patent No. 2230764, IPC C09J 163/00 (2000.01), C09J 163/02 (2000.01), C08J 5/24 (2000.01), B32B 27/38 (2000.01), B32B 3/12 (2000.01), 2004.
Недостатками указанного композиционного материала являются:The disadvantages of this composite material are:
- одним из этапов изготовления стеклопластика является пропитка стекловолокна (стеклоткани), что часто может быть недостаточным для обеспечения адгезии стекловолокон к полимерному связующему. Известно, что прочность композитного материала ограничивается способностью материала армирующих волокон к адгезии с полимерным связующим. Недостаточная адгезия может привести к преждевременному разрушению композитного материала с расслоением или отслоением армирующих волокон от массы связующего;- one of the stages of fiberglass manufacturing is the impregnation of fiberglass (fiberglass), which can often be insufficient to ensure adhesion of the glass fibers to the polymer binder. It is known that the strength of the composite material is limited by the ability of the material of the reinforcing fibers to adhere to a polymer binder. Insufficient adhesion can lead to premature destruction of the composite material with delamination or delamination of the reinforcing fibers from the mass of the binder;
- изготовление препрега достаточно трудоемкая и энергозатратная технология, что приводит к повышению себестоимости готового изделия.- the manufacture of the prepreg is a rather laborious and energy-intensive technology, which leads to an increase in the cost of the finished product.
- сложность состава эпоксидной клеевой композиции.- the complexity of the composition of the epoxy adhesive composition.
- композиционный материал имеет сложный состав, технология изготовления сотовых панелей энергоемка и сложна, из него можно изготавливать изделия только в виде листов, что ограничивает его использование для изготовления сотовых панелей сложных конфигураций.- the composite material has a complex composition, the manufacturing technology of honeycomb panels is energy-intensive and complicated, it is possible to produce products from it only in the form of sheets, which limits its use for the manufacture of honeycomb panels of complex configurations.
Задачей технического решения является повышение прочности композитного материала на основе заявленной полимерной композиции и упрощение технологии изготовления из нее изделий.The objective of the technical solution is to increase the strength of the composite material based on the claimed polymer composition and simplify the technology for manufacturing products from it.
Техническая задача решается полимерной композицией для изготовления сотовых панелей на основе эпоксидной диановой смолы и отвердителя полиэтиленполиамина, включающая волокнистый стеклонаполнитель, которая в качестве волокнистого стеклонаполнителя содержит плазмообработанное рубленое стекловолокно и дополнительно фуллерены и аэросил, при следующем соотношении компонентов, мас. %:The technical problem is solved by the polymer composition for the manufacture of honeycomb panels based on epoxy Dianova resin and hardener polyethylene polyamine, including fiber glass filler, which as a fiber glass filler contains plasma-processed chopped glass fiber and additionally fullerenes and aerosil, in the following ratio of components, wt. %:
эпоксидная диановая смола 41-52epoxy diane resin 41-52
полиэтиленполиамин 7-8polyethylene polyamine 7-8
плазмообработанное рубленоеplasma processed chopped
стекловолокно 40-50fiberglass 40-50
фуллерены 0,01-0,05fullerenes 0.01-0.05
аэросил 0,5-2,0Aerosil 0.5-2.0
Решение технической задачи позволяет повысить прочность композитного материала на основе заявленной полимерной композиции и упростить технологию изготовления из нее изделий.The solution to the technical problem allows to increase the strength of the composite material based on the claimed polymer composition and simplify the manufacturing technology of products from it.
В качестве волокнистого стеклонаполнителя используют плазмообработанное стекловолокно. Для этого его подвергают воздействию высокочастотного емкостного разряда (ВЧЕ) пониженного давления. Преимущества этого метода заключаются в ускоренном методе обработки (от 30 с до 30 минут), что экономит энергоресурсы. Для возможности придания различной формы изделиям из полимерного композиционного материала плазмообработанный стеклоровинг подвергают рубке с помощью специального электрического дискового ножа.As fiber glass filler, plasma-treated glass fiber is used. To do this, it is exposed to high-frequency capacitive discharge (VCHE) low pressure. The advantages of this method are the accelerated processing method (from 30 s to 30 minutes), which saves energy. To make it possible to give various shapes to products made of a polymer composite material, plasma-treated glass roving is chopped using a special electric circular knife.
Составы полимерной композиции по примерам 1-5 приведены в таблице 1.The compositions of the polymer composition according to examples 1-5 are shown in table 1.
Полимерную композицию получают путем смешения компонентов, указанных в таблице 1.
Из полимерной композиции по примерам 1-5 готовят образцы стеклопластиков, определяют их физико-механические показатели (см. Таблица 2), в соответствии с ГОСТ 24778-81 «Пластмассы. Метод определения прочности при сдвиге в плоскости листа», ГОСТ 4651-2014 (ISO 604:2002) «Пластмассы. Метод испытания на сжатие», ГОСТ 32659-2014 (ISO 14130:1997) «Композиты полимерные. Методы испытаний. Определение кажущегося предела прочности при межслойном сдвиге методом испытания короткой балки». 
Полимерная композиция для изготовления сотовых панелей на основе эпоксидной полимерной композиции, рубленого плазмообработанного стекловолокна и с наполнением наночастицами фуллеренов и аэросила обеспечивают высокие прочностные свойства:The polymer composition for the manufacture of honeycomb panels based on an epoxy polymer composition, chopped plasma-treated glass fiber and filled with nanoparticles of fullerenes and aerosil provide high strength properties:
- на уровне прототипа - при определении трещиностойкости при растяжении, длительной прочности, усталостной прочности;- at the level of the prototype - when determining fracture toughness, tensile strength, fatigue strength;
- при определении прочности при растяжении, прочности при сжатии, прочности при межслоевом сдвиге - до 10%.- when determining tensile strength, compressive strength, strength at interlayer shear - up to 10%.
Заявляемый объект по сравнению с прототипом позволяет повысить прочность композитного материала, создать высокопроизводительную технологию изготовления сотовых конструкций одинарной и сложной кривизны за один технологический цикл формования, при этом трудоемкость снижается в 3 раза, энергоемкость - в 2 - 3 раза.The inventive object in comparison with the prototype allows to increase the strength of the composite material, to create a high-performance technology for the manufacture of single and complex curvature honeycomb structures in one technological molding cycle, while the complexity is reduced by 3 times, energy consumption - by 2 - 3 times.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016101025A RU2661575C1 (en) | 2016-01-14 | 2016-01-14 | Polymer composition for manufacturing honeycomb panels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016101025A RU2661575C1 (en) | 2016-01-14 | 2016-01-14 | Polymer composition for manufacturing honeycomb panels |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2661575C1 true RU2661575C1 (en) | 2018-07-17 |
Family
ID=62917051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016101025A RU2661575C1 (en) | 2016-01-14 | 2016-01-14 | Polymer composition for manufacturing honeycomb panels |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2661575C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5108780A (en) * | 1991-01-28 | 1992-04-28 | Brigham Young University | Enhanced thermoplastic adhesion to fibers by using plasma discharge |
| RU2270208C2 (en) * | 2003-12-30 | 2006-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Стеклопластик" | Prepregs preparation method |
| RU2350376C2 (en) * | 2004-03-26 | 2009-03-27 | ПЕНЬАЛЬВА Хоакин ЭСПУЭЛАС | Process for making filter containing nonwoven fabric, and/or filter injected structures or sheets produced with using specified process and designed to filter and remove legionella pneumofilla and filter made by this process |
| EA200870392A1 (en) * | 2006-03-31 | 2009-04-28 | Сэн-Гобэн Текникл Фэбрикс Юроп | METHOD OF FUNCTIONALIZATION OF A GLASS AMPLIFIER FOR A COMPOSITE |
| RU2386655C2 (en) * | 2007-12-27 | 2010-04-20 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем химической физики РАН | Epoxide composition |
| RU2486217C1 (en) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) | Hot-melt binder, method for production thereof, prepreg and honeycomb panel based thereon |
-
2016
- 2016-01-14 RU RU2016101025A patent/RU2661575C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5108780A (en) * | 1991-01-28 | 1992-04-28 | Brigham Young University | Enhanced thermoplastic adhesion to fibers by using plasma discharge |
| RU2270208C2 (en) * | 2003-12-30 | 2006-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Стеклопластик" | Prepregs preparation method |
| RU2350376C2 (en) * | 2004-03-26 | 2009-03-27 | ПЕНЬАЛЬВА Хоакин ЭСПУЭЛАС | Process for making filter containing nonwoven fabric, and/or filter injected structures or sheets produced with using specified process and designed to filter and remove legionella pneumofilla and filter made by this process |
| EA200870392A1 (en) * | 2006-03-31 | 2009-04-28 | Сэн-Гобэн Текникл Фэбрикс Юроп | METHOD OF FUNCTIONALIZATION OF A GLASS AMPLIFIER FOR A COMPOSITE |
| RU2386655C2 (en) * | 2007-12-27 | 2010-04-20 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем химической физики РАН | Epoxide composition |
| RU2486217C1 (en) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) | Hot-melt binder, method for production thereof, prepreg and honeycomb panel based thereon |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Vu et al. | Effect of micro/nano white bamboo fibrils on physical characteristics of epoxy resin reinforced composites | |
| TWI586735B (en) | Fiber reinforced high modulus polymer composite with a reinforced interphase | |
| Sekaran et al. | Evaluation on mechanical properties of woven aloevera and sisal fibre hybrid reinforced epoxy composites | |
| CN104704029B (en) | Composite material with polyamide particles | |
| Fegade et al. | A review on basalt fibre reinforced polymeric composite materials | |
| JP2013543035A5 (en) | ||
| JPWO2013115152A1 (en) | Fiber reinforced composite material | |
| JP5704198B2 (en) | Method for producing cellulose nanofiber-containing epoxy resin composition, reinforced matrix resin, and fiber-reinforced resin composite | |
| JP2014227473A (en) | Epoxy resin composition for composite material, fiber-reinforced composite material, and methods for producing the same | |
| Vu et al. | Effect of additive-added epoxy on mechanical and dielectric characteristics of glass fiber reinforced epoxy composites | |
| CN107955372A (en) | The preparation method of bimaleimide resin cyanate ester resin composite material | |
| Vu et al. | Fracture toughness and surface morphology of micro/nano sized fibrils-modified epoxy resin | |
| JP2010202727A (en) | Epoxy resin composition for fiber-reinforced composite material and fiber-reinforced composite material using the same | |
| Mohammed et al. | Study of the weathering effect in a natural environment on the hybrid kenaf bast/glass fibre-filled unsaturated polyester composite | |
| JP2013159618A (en) | Epoxy resin composition, fiber reinforced composite material, and method for producing them | |
| JP6573029B2 (en) | Manufacturing method of fiber reinforced composite material | |
| RU2427594C1 (en) | Prepreg and article made from said prepreg | |
| RU2661575C1 (en) | Polymer composition for manufacturing honeycomb panels | |
| CN110337461A (en) | The epoxy composite material of thermoplastic toughening keeps compressive strength under the conditions of hot and wet | |
| CN111533952A (en) | Preparation method of modified basalt fiber chopped yarn for composite material preparation | |
| JP6575516B2 (en) | tire | |
| RU2560419C1 (en) | Glass plastic and article made thereof | |
| JP6617367B2 (en) | Matrix material | |
| Kadykova | A structural polymeric composite material reinforced with basalt fiber | |
| CN107379692A (en) | A kind of polyurethane-modified flexible multi-layered foamed phenolic resin composite and preparation method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190115 |