RU2706651C2 - Термопластичные состав и препрег, композиционный материал на основе указанного препрега и применения указанного композиционного материала - Google Patents

Термопластичные состав и препрег, композиционный материал на основе указанного препрега и применения указанного композиционного материала Download PDF

Info

Publication number
RU2706651C2
RU2706651C2 RU2017134340A RU2017134340A RU2706651C2 RU 2706651 C2 RU2706651 C2 RU 2706651C2 RU 2017134340 A RU2017134340 A RU 2017134340A RU 2017134340 A RU2017134340 A RU 2017134340A RU 2706651 C2 RU2706651 C2 RU 2706651C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fibers
prepreg
composite material
paragraphs
thermoplastic
Prior art date
Application number
RU2017134340A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017134340A3 (ru
RU2017134340A (ru
Inventor
Себастьен ТАЙЕМИТ
Марк ОДЕНАЭР
Жилль ОШСТЕТТЕР
Original Assignee
Аркема Франс
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 Аркема Франс filed Critical Аркема Франс
Publication of RU2017134340A publication Critical patent/RU2017134340A/ru
Publication of RU2017134340A3 publication Critical patent/RU2017134340A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2706651C2 publication Critical patent/RU2706651C2/ru

Links

Classifications

    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/40—Glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/0008—Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
    • C08K5/0016—Plasticisers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/12—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/12—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08L27/16—Homopolymers or copolymers or vinylidene fluoride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00—Fireproofing materials
    • C09K21/14—Macromolecular materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01—Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/016—Flame-proofing or flame-retarding additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/02—Flame or fire retardant/resistant

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к термопластичным препрегам, композиционным материалам, содержащих препрег, способу их получению и применению указанного композиционного материала для получения формованных или ламинированных изделий. Термопластичный препрег состоит из огнестойкого состава, содержащего термопластичный фторированный полимер, привитый полярной карбоксильной функциональной группой, и волокнистый усилитель. Фторированный полимер представляет собой поли(винилиденфторид) или сополимер винилиденфторида. Усилитель представляет собой непрерывное мнеральное или органическое волокно. Изобретение обеспечивает получение композиционных материалов с хорошими механическими свойствами, замечательными огнестойкими свойствами и хорошими характеристиками дымовыделения и токсичности. 6 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение касается области термопластичных композиционных материалов. В частности, изобретение нацелено на огнестойкий фторированный термопластичный состав, препрег, полученный на основе этого состава и композиционный материал, содержащий указанный препрег, а также способы, позволяющие получать указанный материал и применения указанного материала. Кроме того, изобретение касается применения термопластичного препрега для изготовления огнестойких композиционных материалов.
ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Изделия из композиционного материала, используемые для обустройства интерьеров самолетов, поездов, судов и автобусов, а также жилых зданий, должны удовлетворять, помимо прочего, нормам, связанным с отношением материала к огню. Эти нормы принимают во внимание, в частности, реакцию на пламя, дымовыделение, токсичность дымовых газов и выделение материалами тепла при горении. Эти нормы нацелены на то, чтобы обеспечить оптимальный уровень безопасности пользователей транспортного средства или здания, позволяя им покинуть место, где начинается пожар, что требует того, чтобы материалы, образующие его, не вносили вклада в развитие пламени, не генерировали бы дымовых газов, или чтобы продукты сгорания не были токсичными. Среди этих норм можно назвать в качестве примеров EN 45545, которую применяют на железнодорожном транспорте, FAR 25853 и AITM, соответствующие авиационной промышленности, IMO MSC 653 и 651 для судостроения и ASTM E84 для строительства.
В случае самых ограничивающих норм, в частности, для обустройства интерьеров самолетов, судов или поездов в некоторых странах могут быть использованы только композиционные материалы на основе фенольных смол. Однако эти фенольные смолы обладают многими неудобствами, а именно: токсичность компонентов, позволяющих формовать изделия, по причине присутствия фенола и формальдегида в смоле и присутствия сильно коррозивной кислоты в отвердителе; низкий уровень механических характеристик изделий, в частности, низкие напряжение при изгибе и напряжение сдвига, низкая стойкость к УФ-излучению, отсутствие путей рециклизации для изделий в конце срока службы или для отходов производства; сложность соединения изделий, относящихся к композиционному материалу на основе фенольной смолы; слабое сцепление красок или клеев, требующее применение адгезивного подслоя и относительно короткая устойчивость фенольных препрегов в течение нескольких месяцев, с необходимостью хранения при контролируемой температуре.
Полифениленсульфидные смолы равным образом могут быть использованы, но их очень высокая стоимость ограничивает их применение в области авиации. Кроме того, применение этих смол ставит проблему в отношении их доступности только в форме пластин, усиленных волокнистым наполнителем, который позволяет формование изделий только несложной формы, высокой температуры формования, необходимой для размягчения смолы, типично, больше 300°С, слабое сцепление с красками, низкая устойчивость к УФ-излучению и их низкая прочность.
Следовательно, всегда существует потребность в разработке новых композиционных материалов, которые устраняют указанные неудобства.
Фирма-заявитель уже описала, например, в документах ЕР 2160275 и ЕР 2586585, получение различных термопластичных композиционных материалов, обладающих улучшенными механическими характеристиками, в частности, в терминах модуля, устойчивости к текучести при нагревании и прочности на разрыв, которые мало изменяются до температуры, по меньшей мере, 90°С. Эти материалы предназначены для изготовления механических изделий или структур, как нос, крыло или кабина ракет или самолетов; гибкое защитное ограждение для открытого моря; элементы кузова автомобиля, шасси двигателя или несущие детали для автомобиля; или элементы остова в области строительства или мостов и дорог.
В настоящее время было обнаружено, что осуществляя выбор между нескольких параметров, характеризующих известные термопластичные композиционные материалы, можно поставить новые составы и композиционные материалы, обладающие, помимо хороших механических свойств, замечательными свойствами огнестойкости и хорошими характеристиками дымовыделения и токсичности, рекомендуя их, в частности, для изготовления изделий для полуструктурного применения для обустройства интерьера для самолетов, поездов, судов и автобусов, а также для жилых зданий.
РЕЗЮМЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение касается в первую очередь огнестойкого состава, содержащего термопластичный фторированный полимер, привитый полярной карбоксильной функциональной группой, и волокнистый усилитель, представляющий собой, по меньшей мере, одно непрерывное минеральное или органическое волокно.
Согласно одному способу осуществления, этот привитой фторированный полимер может быть получен прививкой, по меньшей мере, одного полярного карбоксильного мономера, несущего, например, по меньшей мере, одну функциональную группу карбоновой кислоты или ангидрида карбоновой кислоты, на фторированный полимер.
Согласно другому способу осуществления, указанное непрерывное минеральное или органическое волокно является однонаправленным и имеет коэффициент формы больше 1000.
Согласно второму аспекту, объектом изобретения является термопластичный препрег, состоящий из указанного огнестойкого состава.
Согласно одному способу осуществления, массовое содержание указанных минеральных или органических волокон в препреге находится в интервале от 30 до 90%, предпочтительно, от 40 до 80%, благоприятно, от 45 до 65% и, еще более предпочтительно, от 50 до 60%.
Согласно другому аспекту, изобретение касается
композиционного материала, содержащего указанный препрег.
Согласно одному способу осуществления, этот композиционный материал является материалом монолитного типа, а именно, он состоит только из препрега.
Согласно другому способу осуществления, этот композиционный материал является материалом сэндвичевого типа, содержащим материал сердцевины между двумя пленками, состоящими из препрега.
Другой аспект изобретения нацелен на различные способы изготовления композиционного материала согласно изобретению, а именно, непрерывное ламинирование в случае двумерных изделий, вакуумное и термокомпрессионное формование в случае трехмерных изделий.
Объектом изобретения является также применение указанных композиционных материалов для изготовления формованных или ламинированных изделий в области аэронавтики, судостроении, железнодорожном или автомобильном транспорте, или в строительстве, в частности, указанные изделия представляют собой механические или структурные изделия.
Согласно еще одному другому аспекту, изобретение касается применения препрега, содержащего термопластичный полимер и волокнистый усилитель, состоящий из по меньшей мере одного непрерывного однонаправленного волокна, для изготовления огнестойких композиционных материалов.
Согласно одному способу осуществления, указанный термопластичный полимер представляет собой фторированный полимер, полиамид, полиолефин, в частности, полиэфир или сополимер или смесь, по меньшей мере, двух из этих полимеров. Согласно способу реализации, указанный термопластичный полимер представляет собой фторированный полимер, в частности, полимер на основе винилиденфторида (ВДФ)(VDF).
Согласно способу осуществления указанное непрерывное волокно выбрано среди волокон из стекла, углерода, арамида и натуральных волокон, таких как волокна из льна, конопли или сизаля.
ОПИСАНИЕ СПОСОБОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗ ОБРЕТЕНИЯ
Теперь изобретение будет описано более детально и неограничивающим образом в описании, которое следует.
Изобретение предлагает огнестойкий состав, содержащий термопластичный фторированный сополимер, привитый полярной карбоксильной функциональной группой, и волокнистый усилитель, представляющий собой, по меньшей мере, одно непрерывное минеральное или органическое волокно.
Согласно одному способу осуществления, этот привитой фторированный полимер получен согласно способу, включающему в себя: а)смешивание, предпочтительно в расплавленном состоянии, фторированного полимера с полярным мономером, несущим функциональную группу карбоновой кислоты или ангидрида карбоновой кислоты, b) возможное превращение этой смеси в гранулы, порошок, пленку или пластину, с)облучение этой смеси, возможно, в отсутствие кислорода, дозой, изменяющейся в интервале от 1 до 15 Мрад, фотонного или электронного излучения, чтобы осуществить прививку полярного мономера на фторированный полимер и, возможно, удаление остаточного полярного мономера, не прореагировавшего с фторированным мономером. Способ получения этого типа описан, в частности, в заявке ЕР 1484346.
Согласно одному способу осуществления, указанный фторированный полимер представляет собой смолу «ПВДФ», причем этот термин покрывает здесь как гомополимер поливинилиденфторида, так и сополимер винилиденфторида (ВДФ) и, по меньшей мере, одного другого сомономера, выбранного среди винилиденфторида, трифторэтилена, хлортрифторэтилена, 1,2-дифторэтилена, тетрафторэтилена, гексафторпропилена, простого перфторметилвинилового эфира, простого перфторэтилвинилового эфира и простого перфторпропилвинилового эфира, в котором ВДФ составляет по меньшей мере 50% масс.
Полярную карбоксильную группу, привитую на фторированный полимер, несет, по меньшей мере, один полярный мономер, выбранный среди ненасыщенных моно- и дикарбоновых кислот, содержащих от 2 до 20 атомов углерода, в частности, от 4 до 10 атомов углерода, таких как акриловая, метакриловая, малеиновая, фумаровая, итаконовая, цитраконовая, аллилянтарная, циклогекс-4-ене-1,2-дикарбоновая, 4-метилциклогекс-4-ен-1,2-дикарбоновая, бицикло(2,2,1)гепт-5-ен-2,3-дикарбоновая и ундециленовая кислоты, а также их ангидридов.
Минеральное или органическое волокно, присутствующее в составе выбирают среди: углеродных волокон, волокон на основе диоксида кремния, как стеклянные волокна, в частности, типа E, R или S2; волокон на основе бора; керамических волокон, в частности, карбида кремния, карбида бора, карбонитрида бора, нитрида кремния, нитрида бора; базальтовых волокон; волокон или нитей на основе металлов и их сплавов; волокон на основе оксидов металлов; натуральных волокон, таких как льняные волокна, волокна конопли или сизаля; металлизированных углеродных волокон и металлизированных стеклянных волокон или смесей указанных волокон.
Согласно одному способу осуществления, указанное минеральное или органическое волокно выбрано среди стеклянных и углеродных волокон.
Согласно одному способу осуществления, указанное непрерывное минеральное или органическое волокно является однонаправленным и имеет коэффициент формы (отношение длины к диаметру волокна) больше 1000. Волокна могут быть использованы такими, как есть, в форме однонаправленных нитей, или после стадии тканья, в форме ткани, представляющей собой многонаправленную сетку из волокон (2D, 3D или другую).
Состав согласно изобретению может также содержать одну или несколько добавок, выбранных среди пластификаторов, красителей, антистатических средств, огнеупорных средств и смазочных средств.
Согласно второму аспекту, целью изобретения является термопластичный препрег, состоящий из указанного огнестойкого состава. Этот термопластичный препрег состоит из одного или нескольких термопластичных полотен. Термопластичное полотно содержит волокнистый усилитель, который представляет собой однонаправленную ленту из непрерывных волокон, без какого либо перекрывания между волокнами и термопластичным полимером, как матрица, пропитанная в массе указанным усиливающим волокном. Это термопластичное полотно находится в форме рулона с шириной от 5 до 1500 мм, предпочтительно от 25 до 1000 мм, более предпочтительно, от 100 до 800 мм. Это термопластичное полотно имеет толщину, находящуюся в интервале от 0,1 до 0,7 мм, предпочтительно, от 0,15 до 0,5 мм, более предпочтительно, от 0,2 до 0,4 мм. Этот термопластичный препрег изготовляют ламинированием или термопрессованием указанных термопластичных полотен. Когда термопластичный препрег состоит из нескольких термопластичных полотен, непрерывные волокна разных полотен могут или все быть ориентированы в том же самом направлении (0°), или быть ориентированы перпендикулярно (0°-90°), или быть ориентированы с особыми углами, выбранными для механических характеристик, которые они придают конечному изделию, такими, как 0°-45°, например. Этот препрег получает улучшенные механические характеристики благодаря отсутствию переплетения указанных волокон между разными полотнами. Этот термопластичный препрег находится в форме рулона, с шириной, находящейся в интервале от 5 до 3000 мм, предпочтительно от 20 до 1500 мм, более предпочтительно, от 100 до 1300 мм, и длину больше 100 метров, предпочтительно, больше 500 м, более предпочтительно, больше 1000 метров. Эти размеры обеспечивают оптимальные условия в отношении производительности для изготовителя композиционного материала.
В препреге согласно изобретению, массовое содержание указанных минеральных или органических волокон находится в интервале от 30 до 90%, предпочтительно, от 40 до 80%, благоприятно, от 45 до 65%, более предпочтительно, от 50 до 60%.
Выгода препрегов на основе ПВДФ смолы заключается, прежде всего, в их хороших огнеупорных свойствах, а также, совершенно неожиданно, в их хороших характеристиках дымовых газов и токсичности. В самом деле, степень выброса HF(фтористоводородной кислоты) во время сгорания композиционного материала, содержащего указанный препрег, значительно ниже максимального уровня, разрешенного согласно нормам FAR 25.853 и AITM 3.0005.
Другая выгода препрегов на основе ПВДФ смолы заключается в возможности формования сэндвичевых материалов с пеной из ПВДФ или сотовым материалом из ПВДФ термосваркой препрега на основе ПВДФ смолы с указанной пеной или указанным сотовым материалом, обеспечивая таким образом прекрасную совместимость между коркой и материалом сердцевины. Указанная пена или указанный сотовый материал из ПВДФ имеют термопластичную природу, что обеспечивает термоформование материала сердцевины для изделий, имеющих сложную форму.
Другая выгода препрегов на основе ПВДФ смолы заключается в низкой температуре плавления (170̊С) этой последней, что дает возможность осуществлять формование при низкой температуре, в противоположность полифениленсульфидной смоле, и в течение очень короткого времени, благодаря отсутствию химической реакции во время консолидации, в отличие от фенольных смол.
Другая выгода препрегов на основе ПВДФ смолы заключается в возможности соединения изделий, относящихся к композиционному материалу, изготовленному на основе указанного препрега, сваркой литьевых изделий из коротковолокнистых компаундов на основе ПВДФ смолы, вместо склеивания, которое является сложным, или свинчивания этих изделий.
Другой выгодой препрегов на основе ПВДФ смолы, используемых в комбинации, или не в комбинации, с материалом сердцевины из ПВДФ, является возможность повторного использования по причине термопластического характера смолы. В частности, можно повторно использовать отходы производства композиционных материалов, изготовленных с указанным препрегом, а также изделия с конечным сроком службы. Один путь повторного использования состоит в измельчении этих отходов или изделий с конечным сроком службы и компаундировании этого продукта измельчения с гранулами ПВДФ, с получением компаунда на основе ПВДФ смолы и коротких волокон. Этот компаунд представляет собой, следовательно, путь повторного использования волокна и матрицы ПВДФ.
Другая выгода препрегов на основе ПВДФ смолы заключается в их очень продолжительной стабильности, в течение нескольких лет, даже нескольких десятков лет, и это без хранения при контролируемой температуре.
Другая выгода препрегов на основе ПВДФ смолы заключается в возможности окрашивания или склеивания, используя акриловые краски или клеи.
Другая выгода препрегов на основе ПВДФ смолы заключается в их очень высокой химической устойчивости и их исключительной стойкости к УФ-излучению, и, следовательно, исключительной долговечности, которую они придают композиционному материалу.
Другая выгода препрегов на основе ПВДФ смолы заключается в возможности формования композиционного материала, покрывая его декоративной пленкой для улучшения конечного внешнего вида изделия, а также его прочности. Пленки на основе ПВДФ смолы или Tedlar® являются особенно подходящими для этого применения.
Другой аспект изобретения представляет собой, следовательно, композиционнный материал, содержащий препрег, описанный выше. Монолитные или сэндвичевые композиционные материалы могут быть изготовлены на основе этих препрегов. Монолитный композиионный материал состоит только из препрега, тогда как сэндвичевый композиционный материал содержит материал сердцевины между двумя пленками, состоящими из препрега. В качестве материала сердцевины можно назвать пены и сотовые материалы, которые позволяют облегчить изделие, все еще сохраняя высокий уровень жесткости.
Другой аспект изобретения нацелен на различные способы изготовления композиционного материала согласно изобретению, а именно, непрерывное ламинирование в случае двумерных изделий, вакуумное формование и термопрессование в случае трехмерных изделий.
Непрерывное ламинирование позволяет непрерывно изготовлять монолитные или сэндвичевые панели на прокатном стане, создающем низкое давление от 0,1 до 3 бар, предпочтительно, от 0,5 до 2 бар, и при температуре, находящейся в интервале от 180°С до 240°С, предпочтительно, от 190 до 220°С.
Вакуумное формование позволяет изготовлять изделия простой или сложной формы, монолитные или сэндвичевые. Изделие формуют между твердой формой и гибкой покрышкой, между которыми создают вакуум (от 0,1 мбар до 900 мбар, предпочтительно, от 1 мбар до 200 мбар) и при температуре, находящейся в интервале от 180°С до 240°С, предпочтительно, от 190 до 220°С. Твердая форма может быть из композиционного материала или из металла. Гибкая покрышка может представлять собой силиконовую покрышку или термопластичную пленку (полиамид, полиимид, и.т.д.).
Термопрессование позволяет изготовлять изделия простой или сложной формы, монолитные или сэндвичевые. Изделие формуют между твердой формой и твердой противоформой, между которыми прикладывают давление (от 0,1 до 50 бар, предпочтительно, от 1 до 15 бар) и при температуре, находящейся в интервале от 180°С до 240°С, предпочтительно, от 190 до 220°С. Обычно, форма изготовлена из металла.
Эти композиционные материалы используют для изготовления формованных или ламинированных изделий в области авиации, судостроении, железнодорожного или автомобильного транспорта, или строительства, причем указанные изделия являются структурными механическими изделиями (требующими модуля больше 15 ГПа) или полуструктурными (модуль которых находится в интервале от 8 до 15 ГПа).
Согласно другому аспекту, изобретение касается применения препрегов, содержащих термопластичный полимер и волокнистый усилитель, состоящий из по меньшей мере одного однонаправленного непрерывного волокна, для изготовления огнестойких композиционных материалов.
Указанный термопластичный полимер выбирают среди фторированных полимеров, полиамидов, полиолефинов, в частности, полипропилена, сложных полиэфиров или сополимеров или смесей, по меньшей мере, двух из этих полимеров.
Согласно одному способу осуществления, указанный термопластичный полимер представляет собой «ПВДФ» смолу, причем этот термин покрывает здесь как гомополимер поливинилиденфторида, так и сополимер винилиденфторида (ВДФ)и, по меньшей мере, одного другого сомономера, выбранного среди винилфторида, трифторэтилена, хлортрифторэтилена, 1,2-дифторэтилена, тетрафторэтилена, гексафторпропилена, простого перфторметилвинилового эфира, простого перфторэтилвинилового эфира и простого перфторпропилвинилового эфира, в котором ВДФ составляет по меньше мере 50% масс.
Согласно одному способу осуществления, ПВДФ привит полярной карбоксильной функциональной группой, которую несет по меньшей мере один полярный мономер, выбранный среди ненасыщенных моно- и дикарбоновых кислот, содержащих от 2 до 20 атомов углерода, и, в частности, от 4 до 10 атомов углерода, таких как акриловая, метакриловая, малеиновая, фумаровя, итаконовая, цитраконовая, аллилянтарная, циклогекс-4-ене-1,2-дикарбоновая, 4-метилциклогекс-4-ен-1,2-дикарбоновая, бицикло(2,2,1)гепт-5-ен-2,3-дикарбоновая и ундециленовая кислоты, а также их ангидридов.
Согласно другому способу осуществления ПВДФ является не привитым.
Непрерывное волокно, входящее в состав упомянутого препрега, выбирают среди стеклянных углеродных, арамидных волокон и натуральных волокон, таких как льняное, волокно конопли или сизаля. Массовое содержание указанных волокон находится в интервале от 30 до 90%, предпочтительно, от 40 до 80%, благоприятно, от 45 до 65% и еще более предпочтительно, от 50 до 60%, по отношению к общей массе препрега.
Было констатировано, что выбросы фтористоводородной кислоты во время сгорания указанного препрега меньше 200 ч/млн, предпочтительно, меньше 100 ч/млн, более предпочтительно, меньше 50 ч/млн согласно нормам FAR 25.853 и AITM 3.0005. Это рекомендует его, в частности, для изготовления изделий для:
- обустройства интерьера самолетов, поездов, судов, автобусов: сиденья, перегородки, внутренние покрытия, полы, мебель кабины пилотов, мебель пассажирской зоны, тележки, оборудование в технических зонах, баллистические средства защиты, включая внешние, ванные комнаты, туалеты_
- изделия для зданий: вентиляционное оборудование, баллистические средства защиты, перегородки и внутренние или внешние устройства, элементы, участвующие в структуре здания.
ПРИМЕРЫ
Следующие примеры иллюстрируют изобретение, не ограничивая его.
Препреги были изготовлены, исходя из гомополимера ПВДФ, привитого приблизительно 0,6% малеинового ангидрида и непрерывного волокна, нанесением порошкового покрытия и затем термопрессованием под давлением 10 бар в течение 15 минут. Количества HF, выделяемые во время этой операции были измерены согласно норме AITM 3.0005. Полученные величины представлены в таблице 1.
Таблица 1
Тип
непрерывного
волокна		 Температура
термопрессования		 Содержание
волокна		 Толщина
препрега		 Выбросы
HF
Лен 230°С 45% 1,8 мм <30 ч/млн
Углерод 200°М 50% 1,2 мм <20 ч/млн

Claims (17)

1. Термопластичный препрег, состоящий из огнестойкого состава, содержащего термопластичный фторированный полимер, привитый полярной карбоксильной функциональной группой, и волокнистый усилитель, представляющий собой по меньшей мере одно непрерывное минеральное или органическое волокно, в котором массовое содержание указанных минеральных или органических волокон находится в интервале от 40 до 80%, и
в котором указанный фторированный полимер представляет собой поли(винилиденфторид) (ПВДФ) или сополимер винилиденфторида.
2. Препрег по п. 1, в котором указанный фторированный полимер представляет собой ПВДФ или сополимер винилиденфторида и по меньшей мере одного другого сомономера, выбранного среди винилфторида, трифторметилена, хлортрифторэтилена, 1,2-дифторэтилена, тетрафторэтилена, гексафторпропилена, простого перфторметилвинилового эфира, простого перфторэтилвинилового эфира и перфторпропилвинилового эфира, в котором винилиденфторид составляет по меньшей мере 50 мас.%.
3. Препрег по любому из пп.1 и 2, в котором указанное минеральное или органическое волокно выбрано из: углеродных волокон; волокон на основе диоксида кремния, как стеклянные волокна, в частности, типа E, R или S2; волокон на основе бора; керамических волокон, в частности карбида кремния, карбида бора, карбонитрида бора, нитрида кремния, нитрида бора; базальтовых волокон; волокон или нитей на основе металлов и их сплавов; волокон на основе оксидов металлов; натуральных волокон, таких как льняные волокна, волокна конопли или сизаля; металлизированные углеродные волокна и металлизированные стеклянные волокна или смесей указанных волокон.
4. Препрег по любому из пп. 1-3, в котором указанное непрерывное минеральное или органическое волокно является однонаправленным и имеет коэффициент формы больше 1000.
5. Препрег по любому из пп. 1-4, содержащий одну или несколько добавок, выбранных из пластификаторов, красителей, антистатических агентов, огнеупорных средств и смазочных средств.
6. Препрег по любому из пп. 1-5, в котором указанную полярную карбоксильную группу несет по меньшей мере один полярный мономер, выбранный из ненасыщенных моно- и дикарбоновых кислот, содержащих от 2 до 20 атомов углерода, и, в частности, от 4 до 10 атомов углерода, таких как акриловая, метакриловая, малеиновая, фумаровая, итаконовая, цитраконовая, аллилянтарная, циклогекс-4-ен-1,2-дикарбоновая, 4-метилциклогекс-4-ен-1,2-дикарбоновая, бицикло[2.2.1]гепт-5-ен-2,3-дикарбоновая и ундециленовая кислоты, а также их ангидридов.
7. Препрег по любому из пп. 1-6, в котором массовое содержание указанных минеральных или органических волокон находится в интервале от 45 до 65%.
8. Препрег по любому из пп. 1-7, в котором массовое содержание указанных минеральных или органических волокон находится в интервале от 50 до 60%.
9. Композиционный материал, содержащий препрег по любому из пп. 1-8.
10. Композиционный материал по п. 9 в форме монолитной панели, состоящей из указанного препрега.
11. Композиционный материал по п. 9, содержащий материал сердцевины, заключенный в виде сэндвича между по меньшей мере двумя указанными препрегами, служащими пленками.
12. Композиционный материал по п.11, в котором указанный материал сердцевины представляет собой пенистый материал, в частности пену ПВДФ, или материал в виде сот, в частности, из ПВДФ.
13. Способ изготовления композиционного материала по любому из пп. 9-12 методом непрерывного ламинирования при давлении от 0,1 до 3 бар, предпочтительно от 0,5 до 2 бар и при температуре, изменяющейся в интервале от 180 до 240°С, предпочтительно от 190 до 220°С.
14. Способ изготовления композиционного материала по любому из пп. 9-12 методом вакуумного формования, используя твердую форму из композиционного материала или металла и гибкий резервуар с пониженным давлением, изменяющимся от 0,1 до 900 мбар, предпочтительно от 1 до 200 мбар и при температуре, изменяющейся в интервале от 180 до 240°С, предпочтительно от 190 до 220°С.
15. Способ изготовления композиционного материала по любому из пп. 9-12 методом термокомпрессионного формования в металлической форме при давлении, изменяющимся от 0,1 до 50 бар, предпочтительно от 1 до 15 бар и при температуре, от 180 до 240°С, предпочтительно от 190 до 220°С.
16. Применение композиционных материалов по любому из пп. 9-12 для изготовления формованных или ламинированных изделий в области аэронавтики, судостроении, железнодорожном или автомобильном транспорте, или в строительстве, в частности, указанные изделия представляют собой структурные или полуструктурные механические изделия.
RU2017134340A 2015-03-10 2016-03-10 Термопластичные состав и препрег, композиционный материал на основе указанного препрега и применения указанного композиционного материала RU2706651C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1551977A FR3033573B1 (fr) 2015-03-10 2015-03-10 Composition et pre-impregne thermoplastiques, materiau composite a base dudit pre-impregne et utilisations dudit materiau composite
FR1551977 2015-03-10
PCT/FR2016/050545 WO2016142630A1 (fr) 2015-03-10 2016-03-10 Composition et pre-impregne thermoplastiques, materiau composite a base dudit pre-impregne et utilisations dudit materiau composite

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017134340A RU2017134340A (ru) 2019-04-03
RU2017134340A3 RU2017134340A3 (ru) 2019-06-06
RU2706651C2 true RU2706651C2 (ru) 2019-11-19

Family

ID=53674044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017134340A RU2706651C2 (ru) 2015-03-10 2016-03-10 Термопластичные состав и препрег, композиционный материал на основе указанного препрега и применения указанного композиционного материала

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11225607B2 (ru)
EP (1) EP3268451A1 (ru)
JP (1) JP6762954B2 (ru)
CN (1) CN107429165A (ru)
BR (1) BR112017018593B1 (ru)
FR (2) FR3033573B1 (ru)
RU (1) RU2706651C2 (ru)
WO (1) WO2016142630A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021173042A1 (ru) * 2020-02-24 2021-09-02 Ирина Анатольевна ЗАДОРОЖНАЯ Противоосколочное экранирующее полотно
RU2756749C2 (ru) * 2020-02-24 2021-10-05 Ирина Анатольевна Задорожная Способ изготовления противоосколочного экранирующего полотна

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110892018B (zh) * 2017-07-14 2023-10-27 阿科玛股份有限公司 高强度聚偏二氟乙烯复合材料
CN108129752A (zh) * 2018-01-23 2018-06-08 苏州聚康新材料科技有限公司 悬浮聚合纳米二氧化硅复合材料的制备方法
US10875623B2 (en) 2018-07-03 2020-12-29 Goodrich Corporation High temperature thermoplastic pre-impregnated structure for aircraft heated floor panel
US10899427B2 (en) 2018-07-03 2021-01-26 Goodrich Corporation Heated floor panel with impact layer
US10920994B2 (en) 2018-07-03 2021-02-16 Goodrich Corporation Heated floor panels
US11273897B2 (en) 2018-07-03 2022-03-15 Goodrich Corporation Asymmetric surface layer for floor panels
US11376811B2 (en) 2018-07-03 2022-07-05 Goodrich Corporation Impact and knife cut resistant pre-impregnated woven fabric for aircraft heated floor panels
EP3626764B1 (de) 2018-09-21 2021-02-24 Evonik Operations GmbH Composite mit thermoplastischer matrix
CN109401143A (zh) * 2018-10-30 2019-03-01 陈东南 储压式灭火器瓶及其制备方法，及储压式灭火器
DE102019219594A1 (de) * 2019-12-13 2021-06-17 Elringklinger Ag Flächenmaterial, Sandwichmaterial, elektrochemische Speichereinheit und Verfahren zur Herstellung eines Flächenmaterials
BR102022015861A2 (pt) * 2022-08-10 2024-02-15 Tecplas Industria E Comercio Ltda Mantas de fibras contínuas pré-impregnadas, multicamadas e multidirecionais com ângulo entre fibras controlável e seu processo de fabricação

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2594380A1 (fr) * 1986-02-20 1987-08-21 Central Glass Co Ltd Materiau composite flexible renforce de fibres de verre utilisant une resine fluoree souple
RU2029037C1 (ru) * 1992-07-01 1995-02-20 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Слоистая панель
FR2918082A1 (fr) * 2007-06-27 2009-01-02 Arkema France Procede d'impregnation de fibres continues par une matrice polymerique composite renfermant un polymere fluore greffe.
RU2443564C2 (ru) * 2007-02-21 2012-02-27 Асахи Гласс Компани, Лимитед Ламинированный лист
RU2012144030A (ru) * 2010-03-17 2014-04-27 Хексел Композитс Лимитед Способ изготовления ламинатных материалов
RU2516526C2 (ru) * 2012-05-24 2014-05-20 Владимир Владимирович Кудинов Способ получения препрега для композиционных материалов

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2941785C2 (de) * 1979-10-16 1991-07-04 Technochemie Gmbh, Verfahrenstechnik, 6901 Dossenheim Schichtstoffe und Verfahren zu ihrer Herstellung
AUPP750598A0 (en) * 1998-12-04 1999-01-07 Cromiac International Pte Ltd Thermoplastic rubber composition
US6207085B1 (en) * 1999-03-31 2001-03-27 The Rectorseal Corporation Heat expandable compositions
ES2290502T3 (es) * 2002-07-29 2008-02-16 Bayer Materialscience Ag Masas de moldeo de policarbonato, ignifugas.
FR2851566B1 (fr) * 2003-02-26 2007-05-11 Hexcel Fabrics Renfort fibreux utile comme agent ignifugeant, son procede de fabrication et son utilisation
FR2856404B1 (fr) 2003-06-06 2008-08-08 Atofina Procede de greffage de polymere fluore et structures multicouches comprenant ce polymere greffe
US20050143508A1 (en) * 2003-12-30 2005-06-30 General Electric Company Resin compositions with fluoropolymer filler combinations
US8349747B2 (en) * 2005-08-02 2013-01-08 W. L. Gore & Associates, Inc. High seam strength architectural fabric
RU2573674C2 (ru) * 2010-06-22 2016-01-27 ТИКОНА ЭлЭлСи Термопластичный препрег, содержащий непрерывные и длинные волокна
FR2981653B1 (fr) 2011-10-25 2014-08-22 Arkema France Materiau composite thermoplastique renforce de fibres synthetiques et procede de fabrication
FR3020776B1 (fr) * 2014-05-12 2016-05-27 Dehondt Tech Dispositif continu pour impregner en une seule etape des meches ou des rubans de fibres naturelles, en particulier de lin

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2594380A1 (fr) * 1986-02-20 1987-08-21 Central Glass Co Ltd Materiau composite flexible renforce de fibres de verre utilisant une resine fluoree souple
RU2029037C1 (ru) * 1992-07-01 1995-02-20 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Слоистая панель
RU2443564C2 (ru) * 2007-02-21 2012-02-27 Асахи Гласс Компани, Лимитед Ламинированный лист
FR2918082A1 (fr) * 2007-06-27 2009-01-02 Arkema France Procede d'impregnation de fibres continues par une matrice polymerique composite renfermant un polymere fluore greffe.
RU2012144030A (ru) * 2010-03-17 2014-04-27 Хексел Композитс Лимитед Способ изготовления ламинатных материалов
RU2516526C2 (ru) * 2012-05-24 2014-05-20 Владимир Владимирович Кудинов Способ получения препрега для композиционных материалов

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021173042A1 (ru) * 2020-02-24 2021-09-02 Ирина Анатольевна ЗАДОРОЖНАЯ Противоосколочное экранирующее полотно
RU2756749C2 (ru) * 2020-02-24 2021-10-05 Ирина Анатольевна Задорожная Способ изготовления противоосколочного экранирующего полотна

Also Published As

Publication number Publication date
FR3033573B1 (fr) 2018-03-23
US20180057748A1 (en) 2018-03-01
RU2017134340A3 (ru) 2019-06-06
BR112017018593B1 (pt) 2022-07-26
RU2017134340A (ru) 2019-04-03
BR112017018593A2 (pt) 2018-04-17
JP2018507946A (ja) 2018-03-22
JP6762954B2 (ja) 2020-09-30
EP3268451A1 (fr) 2018-01-17
US11225607B2 (en) 2022-01-18
WO2016142630A1 (fr) 2016-09-15
CN107429165A (zh) 2017-12-01
FR3033574A1 (fr) 2016-09-16
FR3033573A1 (fr) 2016-09-16
FR3033574B1 (fr) 2019-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2706651C2 (ru) Термопластичные состав и препрег, композиционный материал на основе указанного препрега и применения указанного композиционного материала
EP2463083B1 (en) Green aircraft interior panels and method of fabrication
KR101637045B1 (ko) 발포 반응성 수지를 함유하는 지지체 물질의 성형물
RU2471889C2 (ru) Листы термопласта с поверхностным покрытием, армированные волокном
JP2007530320A (ja) 表面被覆を有する繊維強化熱可塑性プラスチックシート
Akay An Introduction to Polymer Matrix Composites
GB2571786A (en) Manufacture of fire-retardant sandwich panels
JPH0574456B2 (ru)
US20220119608A1 (en) Fire-Retardant Composite Materials
US11149126B2 (en) Fire-retardant composite materials
JP4480445B2 (ja) 着色パネル組立部品
EP4143023B1 (en) Thermoplastic fire-retardant composites
JP5586459B2 (ja) コア材料のための改善された突合せ接続
JP2016175970A (ja) プリプレグ及びそれを用いた積層板
JP2016535144A (ja) 補強層および樹脂を有する複合材料製品の製造方法
JPH0381447A (ja) 複合ストーンパネル
JP6493633B1 (ja) 繊維強化複合材料用熱硬化性樹脂組成物、プリフォーム、繊維強化複合材料及び繊維強化複合材料の製造方法
Jafari-Baghjeghaz et al. Study of the Compressive Behavior of Fiber-Metal Hybrid Structures Reinforced by Jute-Glass Fibers
Cantwell et al. The impact behavior of composites and sandwich structures