RU2668030C1 - Nanostructured fiberglass and article made thereof - Google Patents
Nanostructured fiberglass and article made thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2668030C1 RU2668030C1 RU2017135747A RU2017135747A RU2668030C1 RU 2668030 C1 RU2668030 C1 RU 2668030C1 RU 2017135747 A RU2017135747 A RU 2017135747A RU 2017135747 A RU2017135747 A RU 2017135747A RU 2668030 C1 RU2668030 C1 RU 2668030C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiberglass
- gelcoat
- filler
- nanostructured
- binder
- Prior art date
Links
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 15
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000571 coke Substances 0.000 abstract description 7
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract description 4
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 239000013538 functional additive Substances 0.000 description 6
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 6
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 239000012765 fibrous filler Substances 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 4
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 4
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 3
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 3
- 239000004579 marble Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 3
- 239000012763 reinforcing filler Substances 0.000 description 3
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 2
- 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 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- 239000004114 Ammonium polyphosphate Substances 0.000 description 1
- 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 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002396 Polyurea Polymers 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 235000019826 ammonium polyphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229920001276 ammonium polyphosphate Polymers 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N dicyandiamide Chemical compound NC(N)=NC#N QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process 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
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 1
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 1
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 1
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- UFTFJSFQGQCHQW-UHFFFAOYSA-N triformin Chemical compound O=COCC(OC=O)COC=O UFTFJSFQGQCHQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 229920001567 vinyl ester resin Polymers 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 description 1
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
- B32B17/02—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres in the form of fibres or filaments
- B32B17/04—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres in the form of fibres or filaments bonded with or embedded in a plastic substance
-
- 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
- B32B27/18—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
- B32B27/20—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives using fillers, pigments, thixotroping agents
-
- 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
-
- 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
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области слоистых полимерных композиционных материалов и может быть использована для получения стеклопластиковых профильных изделий, изготовляемых в матрице, в частности в производстве емкостей различного назначения, горок, бассейнов для аквапарков, лодок и других плавсредств.The group of inventions relates to the field of layered polymer composite materials and can be used to produce fiberglass profile products manufactured in a matrix, in particular in the production of containers for various purposes, slides, pools for water parks, boats and other watercraft.
Известен полимерный композиционный материал (RU 2223988 С2, опубликовано 20.02.2004 г.), выполненный из полимерного связующего и стекловолокнистого наполнителя в виде стеклоткани, при этом связующее включает эпоксидный олигомер N,N,Nʹ,Nʹ-тетраглицидилдиамино-3,3ʹ-дихлордифенилметан и дополнительно - открытые углеродные нанотрубки и фуллероидный многослойный наномодификатор астрален, отвердитель -4,4ʹ-диаминодифенилсульфон и фуллерен С2n, где n не менее 30, при следующем соотношении компонентов, мас. %:Known polymer composite material (RU 2223988 C2, published February 20, 2004) made of a polymeric binder and fiberglass filler in the form of fiberglass, the binder includes an epoxy oligomer N, N, Nʹ, Nʹ-tetra-glycidyl diamino-3,3ʹ-dichlorodiphenylmethane and additionally, open carbon nanotubes and a fulleroid multilayer nanomodifier astralen, hardener -4,4ʹ-diaminodiphenyl sulfone and fullerene C 2n , where n is not less than 30, in the following ratio of components, wt. %:
Однако стеклопластики на этом связующем не обладают достаточно хорошими физико-механическими свойствами.However, fiberglass on this binder does not have sufficiently good physical and mechanical properties.
В соответствии с RU 2185964 С1 известен слоистый композиционный материал, состоящий из чередующихся листов высокомодульного алюминиевого сплава пониженной плотности с содержанием лития более 1,5 мас. %, и слоев стеклопластика на основе термореактивного связующего и армирующего наполнителя, выполненного в виде однонаправленной стеклоткани с основой из высокопрочных стеклянных волокон и с утком из волокон легкоплавкого полимерного материала.In accordance with RU 2185964 C1, a layered composite material is known consisting of alternating sheets of high-modulus low-density aluminum alloy with a lithium content of more than 1.5 wt. %, and fiberglass layers based on thermosetting binder and reinforcing filler, made in the form of unidirectional fiberglass with a base of high-strength glass fibers and with a weft of fibers of low-melting polymeric material.
Известно также изделие, выполненное из этого композиционного материала, причем основа стеклоткани выполнена из стеклянных волокон диаметром 5-20 мкм и плотностью 2500-2580 кг/м3, предел прочности 400-500 МПа, с модулем упругости 85-100 ГПа и с расположением нитей основы с плотностью 20-30 нитей/см, уток стеклоткани выполнен из волокон легкоплавкого полимерного материала с температурой плавления Тпл не выше 150°С при плотности его расположения не более 6 нитей/см (патент RU 2185964 С1, опубликовано 27.07.2002 г.).A product made of this composite material is also known, the glass fabric base made of glass fibers with a diameter of 5-20 μm and a density of 2500-2580 kg / m 3 , tensile strength 400-500 MPa, with an elastic modulus of 85-100 GPa and with the arrangement of threads warp with a density of 20-30 threads / cm, fiberglass weft is made of fibers of low-melting polymeric material with a melting temperature of Tm not higher than 150 ° C with a density of its location of not more than 6 threads / cm (patent RU 2185964 C1, published July 27, 2002 )
Известен стеклопластик, сформированный из стекловолокнистого наполнителя, пропитанного связующим, содержащим смесь эпоксидной и феноло-формальдегидной смол, при этом в качестве эпоксидной смолы содержит эпоксиалкилрезорциновую смолу и дополнительно 4,4ʹ-дифенилматендиизоцианат, блокированный диметиламином, при следующем соотношении компонентов, масс. ч.:Fiberglass is known, formed from a fiberglass filler impregnated with a binder containing a mixture of epoxy and phenol-formaldehyde resins, while the epoxy resin contains an epoxyalkylresorcinol resin and an additional 4,4ʹ-diphenylmatenediisocyanate blocked by dimethylamine, in the following ratio of components, mass. hours:
(авторское свидетельство SU 975749 А1, опубликовано 23.11.1982 г.).(copyright certificate SU 975749 A1, published November 23, 1982).
Общими недостатками известных композиционных материалов и изделий на их основе являются неудовлетворительная адгезия, низкая морозостойкости и прочность.Common disadvantages of known composite materials and products based on them are poor adhesion, low frost resistance and strength.
Известны композиции связующих, которые применяются при изготовлении стеклопластиков, содержащих различные функциональные добавки, в том числе неорганические минеральные наполнители, а именно микрокальцит, который также называется мраморной мукой, измельченным порошкообразным карбонатом кальция.Binder compositions are known that are used in the manufacture of fiberglass containing various functional additives, including inorganic mineral fillers, namely microcalcite, which is also called marble flour, ground powdered calcium carbonate.
Известно полиэфирное связующее, содержащее в качестве основы полиэфирную смолу, отвердитель пероксидного типа, ингибитор фенольного типа, термопласт на основе винилацетата, антипирен, загуститель - оксид магния, при этом в качестве полиэфирной смолы содержится изофталевая ненасыщенная полиэфирная смола, в качестве отвердителя, ингибитора и термопласта используются их растворы в органическом растворителе, в качестве антипирена - гидроксид алюминия и дополнительно содержатся модификаторы - поверхностное активное вещество и неорганический минеральный наполнитель, при следующем соотношении компонентов, мас. %:A polyester binder is known containing a polyester resin as a base, a peroxide type hardener, a phenolic type inhibitor, a vinyl acetate-based thermoplastic, a fire retardant, a thickener - magnesium oxide, and an isophthalic unsaturated polyester resin as a hardener, an inhibitor and a thermoplastic their solutions are used in an organic solvent, aluminum hydroxide is used as a flame retardant and modifiers are additionally contained - a surface active substance and an inorganic cue mineral filler, at the following component ratio, wt. %:
В качестве минерального наполнителя может быть использован измельченный речной песок, карбонат кальция, слюда и др. (патент RU 2608892 С1, опубликовано 26.01.2017 г.).As a mineral filler, crushed river sand, calcium carbonate, mica, etc. can be used (patent RU 2608892 C1, published January 26, 2017).
Из патента RU 2608892 известно также изделие на основе полиэфирного связующего и рубленного волокнистого наполнителя при следующем соотношении компонентов, мас. %:From the patent RU 2608892 also known product based on a polyester binder and chopped fibrous filler in the following ratio, wt. %:
Недостатками известного полиэфирного связующего и изделия на его основе являются низкие физико-механические показатели изделий, сложность процесса изготовления и значительные энергозатраты на их производство.The disadvantages of the known polyester binder and products based on it are the low physical and mechanical properties of the products, the complexity of the manufacturing process and significant energy costs for their production.
Известны также композиции гелькоутных покрытий с функциональными добавками, которые применяются в качестве защитно-декоративных слоев при изготовлении изделий из стеклопластиков.Also known compositions gelcoat coatings with functional additives, which are used as protective and decorative layers in the manufacture of fiberglass products.
Из патента RU 2357990 (опубликовано 10.06.2009 г.) известно покрытие, содержащее полые стеклянные и/или алюмосиликатные микросферы с диаметром частиц 100-300 мкм и, по крайней мере, одну функциональную добавку, выбранную из ряда, включающего полифосфат аммония, волластонит, микрокальцит, при следующем соотношении компонентов, мас. %:From patent RU 2357990 (published June 10, 2009), a coating is known comprising hollow glass and / or aluminosilicate microspheres with a particle diameter of 100-300 μm and at least one functional additive selected from the range including ammonium polyphosphate, wollastonite, microcalcite, in the following ratio of components, wt. %:
Известны изделия из полимерных композиционных материалов, в состав которых входят неорганические порошковые наполнители. Так, известна полимерная композиция, включающая вторичный полипропилен, первичный полиэтилен низкой плотности и порошкообразный неорганический наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас. %:Known products from polymer composite materials, which include inorganic powder fillers. So, the known polymer composition, including secondary polypropylene, primary low density polyethylene and a powdery inorganic filler in the following ratio, wt. %:
В качестве неорганического порошкового наполнителя полимерная композиция содержит талькон или каолин, или мраморную муку (патент RU 2378299 С1, опубликовано 10.01.2010 г.).As an inorganic powder filler, the polymer composition contains talcon or kaolin, or marble flour (patent RU 2378299 C1, published January 10, 2010).
Известно стеклопластиковое изделие с гелькоутным покрытием, содержащим в качестве функциональной добавки токопроводящие углеводородные волокна (патент RU 2528840 С1, опубликовано 20.09.2014 г.).A fiberglass article with a gelcoat coating is known that contains conductive hydrocarbon fibers as a functional additive (patent RU 2528840 C1, published September 20, 2014).
Существенными недостатками стеклопластиковых изделий с известными гелькоутными покрытиями также являются сравнительно невысокие прочностные показатели и недостаточная химическая стойкость.Significant disadvantages of fiberglass products with known gelcoat coatings are also relatively low strength characteristics and insufficient chemical resistance.
Наиболее близким к заявляемой группе изобретений является принятый за прототип стеклопластик и изделие, выполненное из него. Стеклопластик содержит, по меньшей мере, два слоя стеклоткани и, по меньшей мере, один слоя препрега, который включает связующее и волокнистый наполнитель, при этом слой препрега расположен между внутренним и наружным слоями из стеклоткани таким образом, что волокна препрега направлены перпендикулярно по отношению к направлению нитям основы или нитям утка внутреннего и наружного слоев из стеклоткани, (патент RU 2560419 С1, опубликовано 20.08.2015 г.).Closest to the claimed group of inventions is adopted for the prototype fiberglass and a product made of it. Fiberglass contains at least two layers of fiberglass and at least one layer of prepreg, which includes a binder and a fibrous filler, while the layer of prepreg is located between the inner and outer layers of fiberglass so that the fibers of the prepreg are directed perpendicular to the direction of the warp or weft threads of the inner and outer layers of fiberglass, (patent RU 2560419 C1, published on 08/20/2015).
В соответствии с патентом RU 2560419 препрег включает связующее и волокнистый наполнитель в виде однонаправленных стеклянных или углеродных волокон при следующем соотношении, мас. ч.:In accordance with patent RU 2560419, the prepreg includes a binder and a fibrous filler in the form of unidirectional glass or carbon fibers in the following ratio, wt. hours:
В качестве связующего в ближайшем аналоге используется связующее, включающее смесь эпоксидиановой смолы с одной из эпоксидных смол, выбранных из группы N,N-тетраглицидилпроизводное 3,3ʹ-дихлор-4,4ʹ-диаминодифенилметана, полиглицидилпроизводное низкомолекулярного фенолформальдегидного новолака, триглицидилпроизводное парааминофенола, в качестве отвердителя - дициандиамид, полиарилсульфон при следующем соотношении, мас. ч.:As a binder in the closest analogue, a binder is used, including a mixture of an epoxy resin with one of the epoxy resins selected from the group of N, N-tetraglycidyl derivative of 3,3ʹ-dichloro-4,4ʹ-diaminodiphenylmethane, a polyglycidyl derivative of low molecular weight phenol-formaldehyde novolac, triglyceride - dicyandiamide, polyarylsulfone in the following ratio, wt. hours:
Недостатком ближайшего аналога, как и других известных стеклопластиков и изделий на их основе, является низкое качество получаемых изделий вследствие невысоких прочностных характеристик.The disadvantage of the closest analogue, as well as other well-known fiberglass and products based on them, is the low quality of the resulting products due to the low strength characteristics.
Задачей настоящей группы изобретений является разработка наноструктурированного слоистого стеклопластикового материала и изделий из него с гелькоутным слоем (покрытием), содержащем функциональную добавку металлургического кокса, представляющего собой порошок наноразмерных частиц, применение которого обуславливает улучшение физико-механических характеристик готовых изделий.The objective of this group of inventions is to develop a nanostructured laminated fiberglass material and products from it with a gelcoat layer (coating) containing a functional additive of metallurgical coke, which is a powder of nanosized particles, the use of which leads to an improvement in the physicomechanical characteristics of finished products.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая группа изобретений, заключается в повышении качества получаемых из композиционных материалов изделий за счет повышения прочностных свойств наноструктурированного стеклопластика, уменьшения его истираемости, и, как следствие, увеличение срока службы изделий из стеклопластика. Технический результат заключается также в расширении областей применения стеклопластиков.The technical result, to which the claimed group of inventions is directed, is to improve the quality of products obtained from composite materials by increasing the strength properties of nanostructured fiberglass, reducing its abrasion, and, as a result, increasing the service life of fiberglass products. The technical result is also to expand the scope of fiberglass.
В соответствии с пунктом 1 формулы изобретения технический результат достигается тем, что в наноструктурированном стеклопластике, сформированном из, по меньшей мере, двух слоев стекловолокнистого наполнителя, пропитанного связующим, и слоя гелькоута на основе смол, расположенного на одном из крайних слоев стекловолокнистого наполнителя, согласно изобретению гелькоут содержит наполнитель в виде наноразмерного порошка металлургического кокса в количестве 2,9-7,8 масс. % от массы гелькоута.In accordance with paragraph 1 of the claims, the technical result is achieved in that in a nanostructured fiberglass, formed from at least two layers of fiberglass filler impregnated with a binder and a gelcoat layer based on resins located on one of the outermost layers of fiberglass filler, according to the invention gelcoat contains a filler in the form of nanosized powder of metallurgical coke in the amount of 2.9-7.8 mass. % by weight of gelcoat.
В соответствии с пунктом 2 формулы изобретения технический результат достигается тем, что в изделии из наноструктурированного стеклопластика согласно изобретению стеклопластик выполнен по пункту 1 формулы изобретения.In accordance with paragraph 2 of the claims, the technical result is achieved in that in a product of nanostructured fiberglass according to the invention, fiberglass is made according to paragraph 1 of the claims.
Технический результат настоящей группы изобретений достигается в случае применения различных смол, а также материалов для армирования (стеклоткани различного переплетения и разрывной нагрузки, стекломаты и др.), катализаторов отвердевания и других компонентов связующих и гелькоутов, поскольку повышение прочностных свойств и уменьшения истираемости стеклопластика и готового изделия на его основе достигается добавлением наноразмерного порошка металлургического кокса в гелькоут.The technical result of this group of inventions is achieved in the case of the use of various resins, as well as materials for reinforcing (fiberglass of various weaving and breaking load, glass mat, etc.), curing catalysts and other components of binders and gelcoats, since increasing the strength properties and reducing the abrasion of fiberglass and finished products based on it are achieved by adding nanosized metallurgical coke powder to gelcoat.
Улучшение прочностных свойств и снижение истираемости заявляемого стеклопластика с гелькоутным покрытием с добавкой наполнителя достигается при добавке порошка наполнителя в количестве 2,9-7,8 масс. % от массы гелькоута, введение которой не повышает существенно вязкости гелькоута и не вносит значительных изменений в технологию производства стеклопластиковых изделий.Improving the strength properties and reducing the abrasion of the inventive fiberglass with gelcoat coating with the addition of filler is achieved by adding filler powder in an amount of 2.9-7.8 mass. % of the mass of gelcoat, the introduction of which does not significantly increase the viscosity of the gelcoat and does not make significant changes in the technology of production of fiberglass products.
Использование наполнителя, количество которого в гелькоуте ниже нижних пределов, приводит к снижению устойчивости против образования потеков на вертикальных поверхностях и к понижению физико-механических показателей. Если компоненты состава взяты выше верхних пределов, то это приводит к снижению его технологичности в связи с увеличением вязкости и плотности.The use of filler, the amount of which in gelcoat is lower than the lower limits, leads to a decrease in resistance against the formation of sagging on vertical surfaces and to a decrease in physical and mechanical properties. If the components of the composition are taken above the upper limits, this leads to a decrease in its manufacturability due to an increase in viscosity and density.
Согласно изобретению, получение наноструктурированного стеклопластика и изделия на его основе осуществляют следующим образом.According to the invention, obtaining nanostructured fiberglass and products based on it are as follows.
Для изготовления стеклопластика могут быть использованы стеклоткани различных марок с разной поверхностной плотностью «ТР-0,7(100)» (ТУ 5952-003-99544202-2011), ORTEX 720 1000 (ТУ 5952-006-52788109-2016), ORTEX 360 00 1000 (ТУ 5952-006-52788109-2016) а также стекломаты и др. стекловолокнистые наполнители.For the manufacture of fiberglass can be used fiberglass of various grades with different surface densities "TR-0.7 (100)" (TU 5952-003-99544202-2011), ORTEX 720 1000 (TU 5952-006-52788109-2016), ORTEX 360 00 1000 (TU 5952-006-52788109-2016) as well as glass mat and other fiberglass fillers.
Например, в качестве армирующего наполнителя для лодочного каркаса могут быть использованы ровинговые стеклоткани марок ТР-07, ТР-03, ТР-056, которые используются для основы корпуса и быстрого утолщения стенок, и конструкционные стеклоткани марок Т-11, Т-13, использующиеся для локального усиления отдельных участков.For example, as a reinforcing filler for a boat frame, roving fiberglass fabrics of the ТР-07, ТР-03, ТР-056 grades, which are used for the base of the hull and quick thickening of the walls, and structural fiberglass Т-11, Т-13 grades used for local strengthening of individual sections.
В качестве связующего могут быть использованы полиэфирные, винилэфирные, эпоксидные смолы марок «Ashland», «ДЕПОЛ» и др.As a binder can be used polyester, vinyl ester, epoxy resin brands "Ashland", "DEPOL" and others.
Изготовление стеклопластиковых изделий осуществляется методом ручного формования.Fiberglass products are manufactured by manual molding.
Поверхность матрицы будущего изделия очищают, обезжиривают и наносят слой антиадгезионного материала, например воска. Этот слой не позволит связующему приклеиться к поверхности формы, т.е. будет служить разделителем. В гелькоут добавляют наноразмерный порошок металлургического кокса в количестве 2,9-7,8 масс. %. После этого на матрицу наносят гелькоут. Гелькоут формирует наружную поверхность будущего изделия, задавая цвет и обеспечивая защиту от воздействия внешних факторов (ультрафиолет, вода, химические реагенты и пр.). Наносить гелькоут можно мягкой лакировочной кистью или пульверизатором. Размеры частиц нанопорошка мраморной муки могут быть 30-100 нм.The surface of the matrix of the future product is cleaned, degreased and a layer of release material, such as wax, is applied. This layer will not allow the binder to adhere to the surface of the mold, i.e. will serve as a separator. In gelcoat add nanosized powder of metallurgical coke in the amount of 2.9-7.8 mass. % After that, gelcoat is applied to the matrix. The gelcoat forms the outer surface of the future product, setting the color and providing protection from external factors (ultraviolet, water, chemicals, etc.). Gelcoat can be applied with a soft varnish brush or spray gun. The particle size of the nanopowder marble flour can be 30-100 nm.
После высыхания гелькоута переходят к следующему этапу -формовке. В матрицу на слой гелькоута укладывается предварительно раскроенная стеклоткань или другой тип армирующего наполнителя. Затем на стеклоткань, например, при помощи валиков, наносится связующее.After the gelcoat has dried, they proceed to the next stage of molding. A pre-cut fiberglass fabric or other type of reinforcing filler is laid in a matrix on a gelcoat layer. Then a binder is applied to the glass fabric, for example, using rollers.
Для удаления из неотвержденного ламината пузырьков воздуха, которые могут сказаться на качестве готового изделия, ламинат прикатывают жестким валиком. После отверждения готовое изделие извлекается из формы и подвергается механообработке: обрезка излишков стеклопластика по краям, высверливание отверстий и пр. На пропитанную стеклоткань накладывается следующий слой стеклоткани, который затем пропитывается связующим. И, таким образом, последовательно наносится необходимое количество слоев стеклоткани, каждый из которых пропитывается связующим. Количество слоев и вид стекловолокнистого наполнителя зависят от вида изделий, от их размера и технических особенностей. Удаление пузырьков воздуха из стекловолокна и равномерное распределение связующего осуществляется прикаточным валиком.To remove air bubbles from the uncured laminate that may affect the quality of the finished product, the laminate is rolled with a rigid roller. After curing, the finished product is removed from the mold and subjected to machining: trimming excess fiberglass at the edges, drilling holes, etc. The next layer of fiberglass is applied to the impregnated fiberglass, which is then impregnated with a binder. And thus, the required number of fiberglass layers is successively applied, each of which is impregnated with a binder. The number of layers and the type of fiberglass filler depend on the type of products, on their size and technical features. Removal of air bubbles from fiberglass and uniform distribution of the binder is carried out by a stock roller.
Пример 1. Изготовление лодокExample 1. The manufacture of boats
Для изготовления лодок используют стекловолокнистый наполнитель, содержащий стеклоткань марки «ORTEX 720» и стекломат с поверхностной плотностью 300 г/м2. Применяется 2-4 слоя стеклоткани и один слой стекломата. Используют связующее марки «ДЕПОЛ П-120 ПТ» в количестве 2,5-4 кг в зависимости от количества слоев стеклоткани. Гелькоут берут в количестве 1 кг на 1 м2 изделия и добавляют металлургический кокс в количестве 29 г на 1 кг гелькоута.For the manufacture of boats using fiberglass filler containing fiberglass brand "ORTEX 720" and glass mat with a surface density of 300 g / m 2 . 2-4 layers of fiberglass and one layer of glass mat are used. Use a binder brand "DEPOL P-120 PT" in an amount of 2.5-4 kg, depending on the number of layers of fiberglass. Gelcoat is taken in an amount of 1 kg per 1 m 2 of product and metallurgical coke is added in an amount of 29 g per 1 kg of gelcoat.
Пример 2. Изготовление емкости для хранения химических веществExample 2. The manufacture of containers for storing chemicals
Для изготовления лодок используют стекловолокнистый наполнитель, содержащий стеклоткань марки «ORTEX 720» и стекломат с поверхностной плотностью 450 г/м2. Применяется 4-12 слоя стеклоткани и 1-2 слоя стекломата. Используют связующее марки «ДЕПОЛ П-120 ПТ» в количестве 4,5-12 кг в зависимости от количества слоев стеклоткани и стекломата. Гелькоут берут в количестве 1 кг на 1 м2 изделия и добавляют металлургический кокс в количестве 50 г на 1 кг гелькоута.For the manufacture of boats using fiberglass filler containing fiberglass brand "ORTEX 720" and glass mat with a surface density of 450 g / m 2 . 4-12 layers of fiberglass and 1-2 layers of glass mat are used. Use a binder brand "DEPOL P-120 PT" in an amount of 4.5-12 kg, depending on the number of layers of fiberglass and glass mat. Gelcoat is taken in an amount of 1 kg per 1 m 2 of product and metallurgical coke is added in an amount of 50 g per 1 kg of gelcoat.
Пример 3. Изготовление горки для бассейнаExample 3. The manufacture of slides for the pool
Для изготовления лодок используют стекловолокнистый наполнитель, содержащий стеклоткань марки «ORTEX 720» и стекломат с поверхностной плотностью 300 г/м2. Применяется 3 слоя стеклоткани и один слой стекломата. Используют связующее марки «ДЕПОЛ П-120 ПТ» в количестве 3,5 кг в зависимости от количества слоев стеклоткани и стекломата. Гелькоут берут в количестве 1 кг на 1 м2 изделия и добавляют металлургический кокс в количестве 78 г на 1 кг гелькоута.For the manufacture of boats using fiberglass filler containing fiberglass brand "ORTEX 720" and glass mat with a surface density of 300 g / m 2 . 3 layers of fiberglass and one layer of glass mat are used. Use a binder brand "DEPOL P-120 PT" in an amount of 3.5 kg, depending on the number of layers of fiberglass and glass mat. Gelcoat is taken in an amount of 1 kg per 1 m 2 of product and metallurgical coke is added in an amount of 78 g per 1 kg of gelcoat.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017135747A RU2668030C1 (en) | 2017-10-05 | 2017-10-05 | Nanostructured fiberglass and article made thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017135747A RU2668030C1 (en) | 2017-10-05 | 2017-10-05 | Nanostructured fiberglass and article made thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2668030C1 true RU2668030C1 (en) | 2018-09-25 |
Family
ID=63668960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017135747A RU2668030C1 (en) | 2017-10-05 | 2017-10-05 | Nanostructured fiberglass and article made thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2668030C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2697456C1 (en) * | 2018-12-04 | 2019-08-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Матрица" | Layered composite material and article made therefrom |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5800749A (en) * | 1994-01-14 | 1998-09-01 | Compsys, Inc. | Method of making composite structures |
| 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 |
| RU2378306C2 (en) * | 2007-12-10 | 2010-01-10 | Любовь Витальевна Третьякова | Method of preparing gelcoat composition used in making fibre-glass plastic objects |
| RU2528840C1 (en) * | 2013-07-16 | 2014-09-20 | ООО "ЛПСервис" | Method to manufacture fibre glass items with low value of surface electric resistance |
| RU2560419C1 (en) * | 2014-05-28 | 2015-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Glass plastic and article made thereof |
-
2017
- 2017-10-05 RU RU2017135747A patent/RU2668030C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5800749A (en) * | 1994-01-14 | 1998-09-01 | Compsys, Inc. | Method of making composite structures |
| 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 |
| RU2378306C2 (en) * | 2007-12-10 | 2010-01-10 | Любовь Витальевна Третьякова | Method of preparing gelcoat composition used in making fibre-glass plastic objects |
| RU2528840C1 (en) * | 2013-07-16 | 2014-09-20 | ООО "ЛПСервис" | Method to manufacture fibre glass items with low value of surface electric resistance |
| RU2560419C1 (en) * | 2014-05-28 | 2015-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Glass plastic and article made thereof |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2697456C1 (en) * | 2018-12-04 | 2019-08-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Матрица" | Layered composite material and article made therefrom |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Suh | Axiomatic design and fabrication of composite structures: applications in robots, machine tools, and automobiles | |
| JP6628213B2 (en) | Prepreg, metal foil clad laminate and printed wiring board | |
| KR20140066201A (en) | Interlaminar toughening of thermoplastics | |
| BR112017018593B1 (en) | COMPOSITION AND THERMOPLATIC PREPREGNANT MATERIAL, COMPOSITE MATERIAL BASED ON SUCH PREPREGNANT MATERIAL AND USES OF SUCH COMPOSITE MATERIAL | |
| WO2020196617A1 (en) | Resin composition, cured molded article, fiber-reinforced plastic molding material, fiber-reinforced plastic, fiber-reinforced plastic laminated molded body, and methods for producing same | |
| US20110009527A1 (en) | Thermosetting compositions comprising silicone polyethers, their manufacture, and uses | |
| De et al. | A comprehensive review on fiber-reinforced polymer composites: Raw materials to applications, recycling, and waste management | |
| CN104387719A (en) | Fiber-reinforced phenolic resin-based composite material and preparation method thereof | |
| Selcuk et al. | Basalt fiber reinforced polymer composites (BFRP) other than rebars: a review | |
| RU2668030C1 (en) | Nanostructured fiberglass and article made thereof | |
| Devaraju et al. | Unsaturated polyester—macrocomposites | |
| Otheguy et al. | Recycling of end-of-life thermoplastic composite boats | |
| DE102012010583A1 (en) | Epoxy-based gelcoat for surface treatment of fiber-reinforced plastics components | |
| RU2668029C1 (en) | Nanostructured fiberglass and article made thereof | |
| KR20170115376A (en) | Flame-retardant resin composition with high rigidity and reinforcment panel with reinforced plastic using the same | |
| JP2022023246A (en) | Sheet molding compound and manufacturing method of molded product | |
| KR101278482B1 (en) | Conductive unsaturated polyester resin composition for sheet molding compound, preparing method thereof and thermosetting resin composition comprising the same | |
| Yalcin | Hollow glass microspheres in sheet molding compounds | |
| TW202104330A (en) | Resin composition, prepreg, resin sheet with support, metal foil-clad laminate, and printed wiring board | |
| TW202024223A (en) | Heat-curable resin composition, prepreg, resin sheet, metal foil-clad laminate, and printed wiring board | |
| JP6846927B2 (en) | Manufacturing method of thermosetting sheet-shaped molding material and fiber reinforced plastic | |
| Chlosta | Feasibility study on fiber reinforced polymer cylindrical truss bridges for heavy traffic | |
| CN104356325A (en) | Manometer layered silicate clay modified phenolic resin and preparation method thereof | |
| US20220220309A1 (en) | High-rigidity and high-heat resistance thermoplastic composite material composition and molded product manufactured therefrom | |
| CN113388228A (en) | Resin composition, resin-based composite material, and preparation method and application thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191006 |