RU2733448C1 - Улучшенная композиция фенол-фурановой смолы с пониженной горючестью, композитный материал, предварительно пропитанный и армированный волокном, и их применение - Google Patents
Улучшенная композиция фенол-фурановой смолы с пониженной горючестью, композитный материал, предварительно пропитанный и армированный волокном, и их применение Download PDFInfo
- Publication number
- RU2733448C1 RU2733448C1 RU2019109360A RU2019109360A RU2733448C1 RU 2733448 C1 RU2733448 C1 RU 2733448C1 RU 2019109360 A RU2019109360 A RU 2019109360A RU 2019109360 A RU2019109360 A RU 2019109360A RU 2733448 C1 RU2733448 C1 RU 2733448C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resin
- resin composition
- parts
- weight
- composite material
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000007849 furan resin Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 46
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims abstract description 12
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 9
- 150000007974 melamines Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 24
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 24
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 claims description 20
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 claims description 20
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 150000004686 pentahydrates Chemical class 0.000 claims description 13
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 claims description 8
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 239000004114 Ammonium polyphosphate Substances 0.000 claims description 5
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 235000019826 ammonium polyphosphate Nutrition 0.000 claims description 5
- 229920001276 ammonium polyphosphate Polymers 0.000 claims description 5
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 5
- YZEZMSPGIPTEBA-UHFFFAOYSA-N 2-n-(4,6-diamino-1,3,5-triazin-2-yl)-1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(NC=2N=C(N)N=C(N)N=2)=N1 YZEZMSPGIPTEBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims description 2
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000003733 fiber-reinforced composite Substances 0.000 claims description 2
- YSRVJVDFHZYRPA-UHFFFAOYSA-N melem Chemical compound NC1=NC(N23)=NC(N)=NC2=NC(N)=NC3=N1 YSRVJVDFHZYRPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BIKXLKXABVUSMH-UHFFFAOYSA-N trizinc;diborate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] BIKXLKXABVUSMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 claims 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims 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 claims 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims 1
- 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 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 3
- 239000011208 reinforced composite material Substances 0.000 abstract description 3
- KEZYHIPQRGTUDU-UHFFFAOYSA-N 2-[dithiocarboxy(methyl)amino]acetic acid Chemical compound SC(=S)N(C)CC(O)=O KEZYHIPQRGTUDU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- 238000009938 salting Methods 0.000 abstract 1
- HVBSAKJJOYLTQU-UHFFFAOYSA-N 4-aminobenzenesulfonic acid Chemical compound NC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 HVBSAKJJOYLTQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 10
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 9
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 9
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 8
- -1 etc. Polymers 0.000 description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 7
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 7
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 7
- 229950000244 sulfanilic acid Drugs 0.000 description 7
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 6
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 6
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N Furan Chemical compound C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 4
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N Hydroquinone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1 QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N antimony trioxide Chemical compound O=[Sb]O[Sb]=O ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 235000019795 sodium metasilicate Nutrition 0.000 description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JIHQDMXYYFUGFV-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-triazine Chemical compound C1=NC=NC=N1 JIHQDMXYYFUGFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATVREWZCFIMDOQ-UHFFFAOYSA-N C1=CC=C2P(=O)=CC3=CC=CC=C3C2=C1 Chemical compound C1=CC=C2P(=O)=CC3=CC=CC=C3C2=C1 ATVREWZCFIMDOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- LGRFSURHDFAFJT-UHFFFAOYSA-N Phthalic anhydride Natural products C1=CC=C2C(=O)OC(=O)C2=C1 LGRFSURHDFAFJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 229940058905 antimony compound for treatment of leishmaniasis and trypanosomiasis Drugs 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001642 boronic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- JHIWVOJDXOSYLW-UHFFFAOYSA-N butyl 2,2-difluorocyclopropane-1-carboxylate Chemical compound CCCCOC(=O)C1CC1(F)F JHIWVOJDXOSYLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Substances [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000013877 carbamide Nutrition 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 229940075614 colloidal silicon dioxide Drugs 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000009918 complex formation Effects 0.000 description 1
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N dicyandiamide Chemical compound NC(N)=NC#N QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000001804 emulsifying effect Effects 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 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 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N isocyanuric acid Chemical compound OC1=NC(O)=NC(O)=N1 ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- VYKXQOYUCMREIS-UHFFFAOYSA-N methylhexahydrophthalic anhydride Chemical compound C1CCCC2C(=O)OC(=O)C21C VYKXQOYUCMREIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004690 nonahydrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000011146 organic particle Substances 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 150000003018 phosphorus compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 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
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000012261 resinous substance Substances 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019351 sodium silicates Nutrition 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 229920006305 unsaturated polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 description 1
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G14/00—Condensation polymers of aldehydes or ketones with two or more other monomers covered by at least two of the groups C08G8/00 - C08G12/00
-
- 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
- C08J5/241—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres
- C08J5/244—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres using glass fibres
-
- 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
- B29B15/10—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
- B29B15/105—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcement of definite length with a matrix in solid form, e.g. powder, fibre or sheet form
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C63/00—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor
- B29C63/26—Lining or sheathing of internal surfaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
- C04B26/02—Macromolecular compounds
- C04B26/10—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C04B26/12—Condensation polymers of aldehydes or ketones
- C04B26/122—Phenol-formaldehyde condensation polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G8/00—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
-
- 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
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/0405—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres
- C08J5/043—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres with glass fibres
-
- 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
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/10—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material characterised by the additives used in the polymer mixture
-
- 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
- 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
- C08J5/249—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs characterised by the additives used in the prepolymer mixture
-
- 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
- C08L61/00—Compositions of condensation polymers of aldehydes or ketones; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L61/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
- C08L61/06—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L71/00—Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L71/08—Polyethers derived from hydroxy compounds or from their metallic derivatives
- C08L71/10—Polyethers derived from hydroxy compounds or from their metallic derivatives from phenols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L71/00—Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L71/08—Polyethers derived from hydroxy compounds or from their metallic derivatives
- C08L71/14—Furfuryl alcohol polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L75/02—Polyureas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J13/00—Fittings for chimneys or flues
- F23J13/02—Linings; Jackets; Casings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00896—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as prepregs
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
- C04B2111/28—Fire resistance, i.e. materials resistant to accidental fires or high temperatures
-
- 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
- C08J2361/00—Characterised by the use of condensation polymers of aldehydes or ketones; Derivatives of such polymers
- C08J2361/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
- C08J2361/06—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
-
- 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
- C08J2461/00—Characterised by the use of condensation polymers of aldehydes or ketones; Derivatives of such polymers
-
- 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
- C08J2461/00—Characterised by the use of condensation polymers of aldehydes or ketones; Derivatives of such polymers
- C08J2461/20—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen
-
- 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
- C08J2471/00—Characterised by the use of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Derivatives of such polymers
- C08J2471/08—Polyethers derived from hydroxy compounds or from their metallic derivatives
- C08J2471/14—Furfuryl alcohol polymers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J2213/00—Chimneys or flues
- F23J2213/40—Heat insulation fittings
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Cosmetics (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к улучшенной смоляной композиции на основе фенол-фурановой смолы с пониженной воспламеняемостью и к предварительно пропитанному, армированному волокном композитному материалу. Изобретение предназначено для получения композитного материала с улучшенной термостойкостью, что означает, при пониженной воспламеняемости, не только предотвращение распространение возможного огня, но и также неповреждение и поддержание механических свойств при высоких температурах. Использование добавок и наполнителей, таких как стекловолокно, стеклянный бисер, соединения бора, в концентрациях не более 1 мас. % в качестве пламезамедляющих добавок, а также пентагидрата метасиликата натрия и производных меламина в смоляной композиции позволяет значительно повысить эффект пламезамедления. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 14 пр.
Description
Предметом настоящего изобретения является получение композиции фенол-фурановой смолы, обладающей пониженной горючестью и предварительно пропитанного и армированного волокнами композитного материала.
К изобретению относится также применение предварительно пропитанного и армированного волокнами композитного материала.
Предварительно пропитанные материалы долгое время использовались главным образом для производства высокоэффективных композитных изделий из различных связующих смол, таких как эпоксидные, ненасыщенные полиэфирные, фенольные, фурановые смолы, армированные высокопрочными волокнами.
Отдельные жаростойкие, композитные материалы, изготовленные из самотвердеющих смол с пониженной горючестью, армированные волокнами, такие как композитные материалы на основе фурановой смолы, также позволяют изготовлять высокопрочные термостойкие изделия, например, как внутренние части дымовой трубы.
Преимущества их в том, что в дополнение к термостойкости, они обладают высокой устойчивостью к агрессивным коррозионным химическим веществам, таким как конденсат серной кислоты, встречающийся в дымовых газах.
Прочность композитных материалов, в зависимости от армирующих волокон, может даже превышать прочность сталей. Их удельный вес составляет одну четверть от стали. Однако их термостойкость значительно ниже, чем у сталей. Задачей настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить смолу, близкую к термостойкости стали, и изготовить из неё предварительно пропитанный композитный материал. Известные предварительно пропитанные композитные материалы с пониженной горючестью получают путем пропитки связующих, устойчивых к сгоранию, самотвердеющих при температуре смол пропиткой бумажной массы, или натуральных материалов, таких как целлюлоза, хлопок и т.д., либо синтетических материалов, таких как стекло, углерод, графит, полиамид, кевларовые волокна или ткани, из которых затем, в свою очередь, прессованием получают листы, ламинаты.
Перед изготовлением готовой продукции из ламинатных листов, пропитанных смоляной смесью, пропитку частично превращают в связующую консистенцию, то есть переводят в податливое, так называемое состояние «В», которое более не является жидкой, но и не твердой пропиткой. Это состояние позволяет хранить пропитку до нескольких месяцев, в зависимости от температуры хранения. Эти пропитки в состоянии «B», также известные как препреги (композиционные материалы – полуфабрикаты), необратимы из-за воздействия тепла и давления и их можно отвердить для формирования желаемой формы. Такие предварительно пропитанные композитные ламинаты используются, среди прочего, для облицовки дымоходов. Также известны системы смол и композитные материалы с низкой воспламеняемостью, однако их термостойкость, далеки от желаемых параметров, либо не соответствуют механические свойства. Известные до настоящего времени способы получения композитных препрегов сводятся к нижеследующему. Пропитку осуществляют в форме раствора пропиточной смолы, либо в исходной форме, не содержащей растворителя. Пропитка осуществляется смолами без наполнителя или с наполнителями. В процессе предварительной пропитки на практике в качестве сырья используются следующие термореактивные пластмассы:
- эпоксидные смолы
- ненасыщенные полиэфирные смолы
- фенольные смолы
- фурановые смолы
- меламиновые смолы
- карбамидные смолы.
Отдельные типы смол могут быть связаны различными связующими, инспираторами или катализаторами. Количество смоляных композиций может быть дополнительно расширено с помощью использования различных наполнителей. Целью этого является улучшение и изменение механических, химических и физических свойств и реже для удешевления продукта.
Наиболее известные наполнители среди прочих следующие:
- карбонат кальция (известняк)
- каолин
- волластонит (SiO2)
- кварц
- асбестоцементная мука
- цельный и полый стеклянный бисер
- тальк
- перлит
- оксид алюминия
- коллоидный диоксид кремния
Состояние «B», то есть находящиеся в упругом состоянии препреги (предварительная пропитка), отвердевают с помощью высокого давления под прессом, при температуре от 60 до 200°C до полного завершения процесса до связующей стадии. Материал в состоянии «B» под воздействием тепла сначала размягчается, становится формовочным и сгущается по мере прохождения реакции до связующего состояния. С точки зрения производства важно, чтобы состояние «В» сохранялось долгое время, возможно, несколько недель, чтобы можно было долго хранить предварительную пропитку.
Для достижения требуемой долговечности состояния «B» для различных смол применяют различные процедуры. В случае эпоксидных смол используют двойные или многофункциональные процессы связывания. В случае полиэфирных смол, так называемое состояние «квази-В», может быть достигнуто путем смешивания оксидов или гидроксилов щелочноземельных металлов (например, Mg O). В случае фенольной смолы, состояние «В» образуется с помощью катализатора или путем термической обработки, в случае фурановой или карбамидной смолы это возможно только с фенольной смолой.
Прочностные свойства изделий из препрегов зависят от типа, количества и ориентации армирующих волокон в смоле. Традиционно использующиеся армирующие волокна, в том числе:
- стекловолокно (непрерывное ровинговое волокно диаметром 9-16 мкм)
- нарезанные на куски различных размеров стеклоровинговые нити
- стеклохолст
- стеклоткань
- в некоторых случаях дополнительно измельченное стекловолокно (длина волокна <1 мм)
- углеродное волокно в нарезанной, измельчённой форме и форме ткани
- ткань из ароматического полиамида (KEVLAR, КЕВЛАР – пара - арамидное волокно).
В дополнение к прочностным свойствам, важным требованием может быть снижение воспламеняемости. Для этого используются следующие известные добавки:
- гидроокись алюминия
- соединения сурьмы
- соединения бора
- галогеносодержащие соединения
- производные фосфора
и их комбинации, такие как триоксид сурьмы + гексабром с циклодексаном, для которых наблюдается явный синергетический эффект.
Изделия, изготовленные из препрегов, полученных из вышеуказанных компонентов, обладают рядом превосходных свойств, но очень в немногих случаях могут быть достигнуты в композиции, а именно: нужная механическая прочность, высокая коррозионная стойкость, низкая воспламеняемость. Кроме того, эти материалы невозможно использовать для выпуска термоустойчивых (превышающих температуру 900°С) конечных продуктов.
Системы на основе фуран-фенол-карбамида, имеют отличные огнестойкие свойства даже без огнезащитных добавок, в соответствии со стандартом MSZ EN ISO 1182, и их можно классифицировать как B1 (schwerentflamm-bar), что соответствует категории «трудно воспламеняемый» согласно MSZ 14800/3.
В области нагрева, воспламенения и огнестойкости композитов, таких как облицовка дымохода, существует потребность в материалах, которые не обязательно должны демонстрировать «A2» = «негорючий эффект» по вышеуказанному стандарту, но имеют значительно лучший результат, чем предписания по «B1». Одним из таких требований при тестировании в стандарте EN 1443 является устойчивость к воздействию предписанных 100°C в течение 30 минут, как сохранение большей части формы и механических свойств тестируемой конструкции, но в случае облицовки дымохода в данном случае, это не означает неизбежности его разрушения.
Это относится, например, к композитным дымоходам, соединенным с дровяными котлами. В этих системах отопления на внутренней поверхности дымохода образуются сажа, смолистые вещества, многокомпонентный конденсат, которые при определённых условиях могут воспламеняться. При возможном возгорании, композитный дымоход останется воздухонепроницаемым, и таким образом, дымовой газ не проникнет в жилые помещения.
В дополнение к вышеупомянутым требованиям, важную роль играют простота обработки традиционными методами, а относительно низкая себестоимость также играет немаловажное значение.
В описании патента JP2000239491 (А) (FLAME-RETARDANT RESIN COMPOSITION, AND PREPREG AND LAMINATE MADE BY USING IT) раскрыта композиция высоко огнезащитных свойств смолы и изготовленных с их помощью ламинированных листов, которая не содержит добавок галоген - содержащих соединений. Композиция представляет собой по существу не галогенированную эпоксидную смолу (компонент А) с триазин - модифицированным соединителем фенолноволачной смолы (компонент В) и 9,10-дигидро-9-окса-10- (2,5-диоксотетрагидро-3-фуранилметил) – и содержит 10-фосфафенантрен-10-оксид (компонент С). Носитель пропитывают смоляной композицией для приготовления препрега.
В описании патента JP9003302 (A) (композиция на основе фенольной смолы, полученную из препрега с использованием того же самого и ламината (PHENOLIC RESIN COMPOSITION, PREPREG PRODUCED USING SAME AND LAMINATE), представлена композиция на основе фенольной смолы, имеющую превосходную термостойкость и огнестойкость, подходящую для приготовления препрегов методом добавления подходящих добавок. Композиция содержит соединение фосфора, меламиновые смолы, карбамидные смолы, уретановые смолы и их модифицированные варианты, композиции, содержащие любую из них, по меньшей мере, один из дициандиамида и анилина, азотсодержащее соединение, циануратное соединение и гидрохинон. В случае, если композицию используют для изготовления ламината, имеющего содержание твердых веществ около 50 массовых %, то композиция предпочтительно должна содержать соединения фосфора 0,5-3 массовых % и предпочтительно иметь содержание цианурата 10 массовых %.
Описание патента GB 2473226 (A) (Композитные материалы) раскрывает связывающий предварительный профиль для конструирования компонентов самолета. Препрег содержит слой из проводящих волокон - первый и наружный слой из термореактивной смолы. Слой смолы содержит термопластичные частицы и частицы углерода для достижения лучшей электрической проводимости и, таким образом, повышает устойчивость к ударам молнии. Помимо этого, они также имеют отличные механические свойства.
В патенте HU218726 описывается противодействие отвердевшей смолы на основе синтетической смолы и армированной стекловолокном, к температурам дымовых газов, возникающих в дымоходах (макс. 250-350°C) и коррозионных эффектов дымовых газов. Смола представляет собой чистую фурановую смолу или смесь фенольной смолы и фурановой смолы (от 5 до 95): (95-5)% по массе. Именно сформированная таким образом облицовка дымохода может выдерживать температуру до 250-350°C, которая устойчива к относительно низкотемпературным дымовым газам и их коррозионному воздействию, исходящему от современных газовых котлов.
Однако, обычные (дровяные и/или угольные) камины, или котлы, в которых температуры исходящих дымовых газов, может быть намного выше, возможно, с температурами свыше 900°C в дымовой трубе, облицованной на основе фурановой синтетической смолы и армированной стекловолокном, не смогут соответствовать требуемым по параметрам вкладышам. Облицовка дымохода, подвергающаяся воздействию определенной температуры, быстро разрушается, и в худшем случае она может стать пожароопасной. И ни один из материалов, описанных в вышеприведенной специальной литературе, не отвечает таким требованиям.
В опубликованной венгерской заявке на патент, № P1300573 был предложен достаточно термостойкий, с пониженной температурой горения композитный материал на базе фурановой смолы. Однако его термостойкость также не достигала желаемого уровня.
Кроме того, в последних исследованиях в области здравоохранения, были озвучены риски для здоровья, связанные с использованием бора и их соединений. Поэтому в Европе нормативные акты регулируют содержание бора в продукции (на основе пересчёта на элементный состав бора).
По указанным выше причинам, было необходимо разработать композитный материал, отвечающий требованиям для изделий, подверженных воздействию высоких температур (не менее 900°С).
Задачей настоящего изобретения является создание композитной системы с улучшенной термостойкостью в дополнение к вышеупомянутой композитной системе со сниженной температурой горения, что означает, что с ее уменьшенной горючестью она не только предотвращает возникновения возможного пожара, но также не нарушает и сохраняет свои механические свойства при достаточно высоких температурах (например, не растрескивается). Кроме того, мы стремились снизить уровень содержания соединений бора, согласно недавно озвученных в Европейском Союзе о его токсичности и ограничении концентрации соединений бора в продукции, до уровня ниже допустимого - 1% .
Для разработки настоящего изобретения было исследовано, что вместо известных добавок и наполнителей, и таких хорошо известных компонентов для других композитных материалов, как стекловолокно, стеклянный бисер, соединения бората, метасиликаты натрия (особенно пентагидрат, легко доступный на рынке) и производных меламина (более конкретно, гомологи меламина), предпочтительнее было бы использование антипиренов и относительной доли каждой из смесей с мономером и в меньшей степени меламином (коммерчески доступным от Delflam, производства Delamin Ltd, Великобритания) и их количество значительно было увеличено, включая Delflam и элементный бор на 1 тонну из-за синергетического эффекта соединений бора, присутствующих в концентрациях ниже 1%, и из-за специфических свойств Na-метасиликатов.
Na-метасиликат (Na2SiO3) - это натриевая соль кремниевой кислоты. Его водный раствор является компонентом жидкого стекла. Жидкое стекло на самом деле представляет собой смесь нескольких силикатов натрия. Растворяются в воде с образованием щелочного раствора. С коммерческой точки зрения, наиболее доступны кристаллы пентагидрата, а также известные такие, как ангидрат и нонагидрат. Он также используется в качестве добавки в цемент, в производстве тепло-, водо- и кислотостойких цементов, а также в бумажной промышленности. Благодаря его щелочному pH и его хорошим эмульгирующим свойствам, он широко используется в твердых чистящих композициях. Информация о добавлении пластиковых композитов в метасиликаты отсутствует.
Пентагидрат Na-метасиликата имеет температуру плавления 72°C, в то время как ангидрат имеет температуру плавления 1088°C (данные Donauchem Kft., HU).
Не вдаваясь в теоретические выводы, считается, что под влиянием высокой температуры расправленный пентагидрат покрывает органические частицы и, вспениваясь в эндотермической фазе, теряет воду, становясь все более высокоплавким вариантом, защищая композит от разрушения.
Нами был обнаружен неожиданный эффект, несмотря на использование относительно высокого количества метасиликатов Na, имеющих щелочной pH в водном растворе, он не приводит к заметным изменениям в связующих свойствах фенольной смолы. Поэтому мы решили, что сможем использовать его для производства фенольных смолосодержащих композитов и уменьшения количества соединений бора. Вследствие значительного сокращения использования соединений бора, известное комплексное образование между фенольной смолой и бором не является, или является очень незначительным, таким образом, на образование состояния «B» фенольной смолы это не сказывается.
Огнестойкий эффект производных меламина, в частности, смеси меламина и мелама (Delflam), основан на разложении большого количества азота, и тем самым предотвращается распространение пламени при минимальном образовании дыма. В то же время он оказывает синергетическое действие на антипирен с органическими фосфатосодержащими антипиренами. Таким образом, достигается желаемый эффект, позволяя смешивать при этом меньшее количество этих препаратов.
Формула Delflam
Melem (2,5,8 triamino) Melam (1,3,5 triazine)
В отличие от известного композитного материала, композитный материал, представленный в заявке на патент Венгрии P1300573, по настоящему изобретению является более устойчивым к щелочам и кислотам, в дополнение к тому, что выдерживает намного более высокие температуры, не разрушаясь при этом.
Смоляная смесь, состоящая из фурановой смолы, фенольной смолы, карбамидной смолы и кислотосодержащей жидкой полимерной композиции, подходящей для приготовления улучшенного огне- и жаростойкого композита, предварительно пропитанного и армированного волокном по настоящему изобретению, cодержит огнезащитную добавку от 2 до 13 массовых % метасиликат натрия (предпочтительно Пентагидрат Na-метасиликата в форме сухого порошка), 1-7 массовых % производного меламина, 0,5-2 массовых % полифосфата аммония и до 1 массовых % бора от массы элементного бора и других широко используемых наполнителей.
Композиция жидкой смолы, согласно изобретения, содержит от 60 до 90 массовых % фенольной смолы и от 0 до 16,7 массовых % фурановой смолы плюс от 0 до 16,7 массовых % карбамидной смолы, играющих роль катализатора в количестве от 0,01 до 10 массовых % смеси смолы, трудно растворимой органической кислоты и / или ангидрида. Такие катализаторы включают метил-гекса-гидрофталевый ангидрид, фталевый ангидрид, малеиновый ангидрид, щавелевую кислоту, сульфаниловую кислоту и их смеси.
Согласно настоящего изобретения, полимерная композиция и также смеси, содержащие жидкую смесь смолы и катализатора, для повышения огнестойкости и улучшения термостойкости, содержат в каждом наполнителе: от 0 - 13 массовых % метасиликатов Na, от 1 до 6 массовых % производных меламина, от 4 до 10 массовых % (<1 массовых % в пересчёте на элементный бор) борной кислоты, и / или борат Zn, от 0 до 8 массовых частей полифосфата аммония, от 0 до 13 массовых % асбестоцементной муки, от 0 до 1 массовых % коллоидного SiO2.
Жидкая смоляная композиция по настоящему изобретению, обладает коррозионной, химической стойкостью и используется в качестве эффективного материала - наполнителя содержащего в каждом от 0 до 11 массовых %, максимум 1700 микрометров в диаметре и стеклянную «чешуйку» (glassflake) толщиной от 6,5 до 8,5 микрометров.
Композиция жидкой смолы по настоящему изобретению также обычно включает и другие наполнители и красители примерно от 0 до 7 массовых %.
Основными огнестойкими компонентами композиции фенол-фурановой смолы с пониженной воспламеняемостью по настоящему изобретению и полученного из нее препрега, или в армированном композитном материале, главными огнестойкими компонентами являются метасиликат Na, предпочтительно его пентагидрат, производное меламина, главным образом мелем, небольшое количество смесей меламина и менее допустимого предела соединений бора (в пересчёте на элементный бор - менее 1%). В полученном таким образом препреге или иначе в армированном композитном материале массовое соотношение смола-стекловолокно предпочтительно (60- 80):(20-40).
Главным отличием между предыдущей заявкой на патент P1300573 и композицией препрега по настоящему изобретению является то, что количество соединений бора (борная кислота и бура) в упомянутой заявке превышает 26 массовых %, тогда как в композиции по настоящему изобретению оно составляет менее 1 массовых % (рассчитанного для элементного бора).
Мы увеличили долю фенольной смолы, которая улучшает стабильное состояние «B», благодаря уменьшенному содержанию бора и при этом устранив комплексообразующий эффект, который нарушает стабильное состояние «B». Испытуемые материалы, полученные из препрегов, образованные матричным веществом из материалов образцов, были исследованы в каждом случае после проведения их сшивки. Сшивку проводили обычным способом при температуре 105°С в течении 120 минут.
1. Пример
Для получения препрега, образцы материала готовили следующим образом: 500 массовых частей фенольной смолы смешивали со 100 массовыми частями. фурановой смолы. Для смеси смолы, мы взяли 180 весовых частей пентагидрата Na-метасиликата (Donauchem Kft.), 30 весовых частей Delflam (Delamim Ltd., Великобритания), 120 весовых частей стеклянных «чешуек» (GF750) Glassflakes (Glassflakes Ltd., Великобритания), либо (Owens-Corning, США), добавили 420 весовых частей стеклянного бисера диаметром 50 микрометров, 2 части желтого оксида железа, 60 частей буры и в качестве катализатора 60 частей сульфаниловой кислоты. Полученный таким образом образцовым материалом пропитали в соотношении 330 г/м2 стеклоткани, чтобы получить весовое соотношение 70:30 смолы и стеклоткани. Из прегпрега, с помощью прессования изготавливили испытательный лист в соответствии со стандартом MSZ EN ISO 1182.
2. Пример
Повторили все операции, как в примере 1, за исключением того, что в смесь смешали только 50 весовых частей пентагидрата метасиликата Na.
3. Пример
Повторили все операции, как в примере 1, за исключением, что вместо фурановой смолы использовали карбамидную смолу.
4. Пример
Повторили все операции, как в примере 1, за исключением, что в образец материала не смешивали соединения бора.
5. Пример
Повторили все операции, как в примере 3, за исключением, что вместо 3,4 частей буры в материал образца смешивали 3,4 части борной кислоты.
6. Пример
Для получения препрега, образцы материала готовили следующим образом: 28 массовых частей фенольной смолы смешивали с 6 массовыми частями. фурановой смолы. Для смеси смолы, брали: 11 весовых частей пентагидрата Na-метасиликата (Donauchem Kft.), 1,7 весовых частей Delflam (Delamim Ltd., Великобритания), 8,5 весовых частей стеклянных «чешуек» (GF750) Glassflakes (Glassflakes Ltd., Великобритания), добавили 23,8 весовых частей стеклянного бисера максимальным диаметром 50 микрометров, 0,12 частей желтого оксида железа, 3,4 части буры и в качестве катализатора 3,4 части сульфаниловой кислоты. Полученный таким образом образцовым материалом пропитали в соотношении 330 г/м2 стеклоткани, чтобы получить весовое соотношение 70: 30 смолы и стеклоткани. Из прегпрега, с помощью прессования изготавливили испытательный лист в соответствии со стандартом MSZ EN ISO 1182.
7. Пример
К смеси 90 массовых частей фенольной смолы и 15 массовых частей фурановой смолы добавили смесь из: 30 массовых частей пентагидрата метасиликата Na, 5 массовых частей Delflam, 25 массовых частей стеклянных «чешуек», 70 массовых частей стеклянного бисера, 0,4 массовых частей красителя (желтый оксид железа), 10 массовых частей буры (Na2B4O710 H2O) и в качестве катализатора10 массовых частей сульфаниловой кислоты. Этой смесью пропитали стеклоткань в 50 весовых частей. На общую массу препрега, содержание бора составляло менее 1% по массе в пересчёте. Подготовленный таким образом препрег соответствует требованиям EN 1443 (550 и затем 1000°C) по испытаниям на сгорание.
8. Пример
К смеси 90 массовых частей фенольной смолы и 15 массовых частей фурановой смолы добавили смесь из: 30 массовых частей пентагидрата метасиликата Na, 5 массовых частей Delflam, 25 массовых частей стеклянных «чешуек», 70 массовых частей стеклянного бисера, 0,4 массовых частей красителя (желтый оксид железа), и в качестве катализатора10 массовых частей сульфаниловой кислоты. Этой смесью пропитали стеклоткань в 50 весовых частей. Подготовленный таким образом препрег не соответствует требованиям EN 1443 (550 и затем 1000°C) по испытаниям на сгорание.
9. Пример
Повторили все операции, как в примере 6, но при этом в образец смешали 10 массовых частей борной кислоты. На общую массу препрега, содержание бора составило менее 1% по массе в перерасчёте. Подготовленный таким образом препрег соответствует требованиям EN 1443 (550 и затем 1000°C) по испытаниям на сгорание.
10. Пример
Повторили все операции, как в примере 6, но при этом вместо 50 весовых частей стеклянного бисера смешали 20 весовых частей Al2O3,a-вместо 3,4 весовых частей буры смешали 2 весовые части Zn-бората. Подготовленный таким образом препрег соответствует требованиям EN 1443 (550 и затем 1000°C) по испытаниям на сгорание.
11. Пример
Повторили все операции, как в примере 6, но при этом вместо 50 весовых частей стеклянного бисера смешали 30 весовых частей асбестоцементной муки и 10 весовых частей полифосфата аммония, также вместо 3,4 весовых части буры смешали 2 частями бората цинка. Подготовленный таким образом препрег соответствует требованиям EN 1443 (550 и затем 1000°C) по испытаниям на сгорание.
12. Пример
К смеси 90 массовых частей фенольной смолы и 15 массовых частей фурановой смолы добавили смесь из: 30 массовых частей пентагидрата метасиликата Na, 5 массовых частей Delflam, 20 весовых частей асбестоцементной муки, 60 массовых частей стеклянного бисера, 0,4 массовых частей красителя (желтый оксид железа), и в качестве катализатора10 массовых частей сульфаниловой кислоты. Этой смесью пропитали стеклоткань в 50 весовых частей. Подготовленный таким образом препрег соответствует требованиям EN 1443 (550 и затем 1000°C) по испытаниям на сгорание.
13. Пример
К 115 массовых частям фенольной смолы, добавили смесь из: 100 массовых частей Al2O3, 30 массовых частей стеклянного бисера 25 массовых частей полифосфата аммония, 20 массовых частей Delflam, 20 массовых частей TiO2 и 20 массовых частей сульфаниловой кислоты. Этой опытной смесью образца пропитали стеклоткань в 60 весовых частей. Подготовленный таким образом препрег соответствует требованиям EN 1443 (550 и затем 1000°C) по испытаниям на сгорание.
14. Пример
Повторили все операции, как в предыдущих примерах, но при этом в опытную смесь образца дополнительно примешали 50 массовых частей CaCO3 и 2,5 массовых частей Zn-бората. Подготовленный таким образом препрег соответствует требованиям EN 1443 (550 и затем 1000°C) по испытаниям на сгорание.
Проведённая экспертиза образцов в соответствии со стандартом MSZ EN ISO 1182 показала нижеследующие результаты.
Claims (7)
1. Жидкая смоляная композиция, содержащая от 60 до 90 мас. % фенольной смолы, от 0 до 16,7 мас. % фурановой смолы, от 0 до 16,7 мас. % карбамидной смолы и от 0,01 до 10 мас. % кислотного катализатора, подходит для приготовления предварительно пропитанного, армированного волокнами композита с улучшенной огнестойкостью и теплостойкостью, отличающаяся тем, что огнезащитная добавка составляет от 0 до 13 мас. % метасиликата Na, от 1 до 6 мас. % производного меламина, от 0 до 8 мас. % полифосфата аммония и примерно до 1 мас. % соединения бора в пересчёте на элементарный бор и, кроме того, содержит наполнители, такие как оксиды металлов, каолин, стеклянный бисер, стеклянные «чешуйки» и красители.
2. Смоляная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что пентагидрат Na-метасиликата в виде Na-метасиликата находится в форме сухого порошка.
3. Смоляная композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что производное меламина представляет собой смесь мелема и мелама.
4. Смоляная композиция по пп. 1-3, отличающаяся тем, что смоляная композиция содержит борную кислоту, буру и/или борат цинка в качестве соединения бора.
5. Смоляная композиция по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что смоляная композиция содержит до 11 мас. % толщиной от 6,5 до 8,5 мкм и до 1700 в диаметре мкм стеклянного бисера.
6. Препрег, приготовленный из композиции смолы по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что весовое соотношение смола - стекловолокно составляет (60-80):(20-40).
7. Композитный материал, изготовленный из препрега по п. 6.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HUP1800426A HU231363B1 (hu) | 2018-12-13 | 2018-12-13 | Csökkentett éghetőségű javított fenol-furán gyantakészítmény, előimpregnált szálerősítésű kompozit anyag előállítása és annak alkalmazása |
| PCT/HU2019/050004 WO2020121005A1 (en) | 2018-12-13 | 2019-01-28 | Improved phenol-furan resin composition with reduced combustibility, preparation of pre-impregnated fiber-reinforced composite material and its use |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2733448C1 true RU2733448C1 (ru) | 2020-10-01 |
Family
ID=89992812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019109360A RU2733448C1 (ru) | 2018-12-13 | 2019-01-28 | Улучшенная композиция фенол-фурановой смолы с пониженной горючестью, композитный материал, предварительно пропитанный и армированный волокном, и их применение |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3666742B1 (ru) |
| HU (1) | HU231363B1 (ru) |
| RU (1) | RU2733448C1 (ru) |
| WO (1) | WO2020121005A1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6331339B1 (en) * | 1996-10-10 | 2001-12-18 | Johns Manville International, Inc. | Wood laminate and method of making |
| RU2206582C1 (ru) * | 2002-01-25 | 2003-06-20 | Федеральное Государственное унитарное предприятие Производственное объединение "Авангард" | Способ получения препрега для намотки теплозащитных и/или антистатических внутренних обечаек стеклопластиковых труб-оболочек различного класса и назначения |
| RU2531397C1 (ru) * | 2010-09-21 | 2014-10-20 | Фундермакс Гмбх | Огнестойкий ламинат |
| RU2573468C2 (ru) * | 2014-04-30 | 2016-01-20 | Сергей Константинович Есаулов | Термостойкий композиционный материал и способ его получения |
| US9447291B2 (en) * | 2012-07-30 | 2016-09-20 | Akzo Nobel Coatings International B.V. | High heat resistant composition |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| HU218726B (hu) | 1994-12-23 | 2000-11-28 | Géza Kecskeméthy | Eljárás kémény korrózióállóságának a növelésére,valamint béléselem az eljárás foganatosítására |
| JP3482149B2 (ja) | 1999-02-16 | 2003-12-22 | 住友ベークライト株式会社 | 難燃性樹脂組成物、これを用いたプリプレグ及び積層板 |
| JPWO2006043460A1 (ja) * | 2004-10-18 | 2008-05-22 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | 難燃剤組成物 |
| GB2473226A (en) | 2009-09-04 | 2011-03-09 | Hexcel Composites Ltd | Composite materials |
| JP5127317B2 (ja) | 2007-06-25 | 2013-01-23 | 三洋電機株式会社 | カメラ |
| DE102008016412A1 (de) * | 2008-03-14 | 2009-09-17 | Erlus Aktiengesellschaft | Reaktonsgehärteter Faserverbundstoff |
| EP2295501B1 (en) * | 2008-06-16 | 2013-03-27 | Adeka Corporation | Non-halogen flame-retardant synthetic resin composition |
| US20160060281A1 (en) * | 2013-05-31 | 2016-03-03 | Scott Edward Angell | Butadien2,3-diyl linked di-dopo derivatives as flame retardants |
| HU231276B1 (hu) * | 2013-10-04 | 2022-07-28 | KOMPOZITOR Műanyagipari Fejlesztő Kft. | Csökkentett éghetőségű fenol-furángyantakészítmény, előimpregnált szálerősítésű kompozit anyag és annak alkalmazása |
-
2018
- 2018-12-13 HU HUP1800426A patent/HU231363B1/hu unknown
-
2019
- 2019-01-28 WO PCT/HU2019/050004 patent/WO2020121005A1/en active Application Filing
- 2019-01-28 RU RU2019109360A patent/RU2733448C1/ru active
- 2019-03-29 EP EP19020238.2A patent/EP3666742B1/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6331339B1 (en) * | 1996-10-10 | 2001-12-18 | Johns Manville International, Inc. | Wood laminate and method of making |
| RU2206582C1 (ru) * | 2002-01-25 | 2003-06-20 | Федеральное Государственное унитарное предприятие Производственное объединение "Авангард" | Способ получения препрега для намотки теплозащитных и/или антистатических внутренних обечаек стеклопластиковых труб-оболочек различного класса и назначения |
| RU2531397C1 (ru) * | 2010-09-21 | 2014-10-20 | Фундермакс Гмбх | Огнестойкий ламинат |
| US9447291B2 (en) * | 2012-07-30 | 2016-09-20 | Akzo Nobel Coatings International B.V. | High heat resistant composition |
| RU2573468C2 (ru) * | 2014-04-30 | 2016-01-20 | Сергей Константинович Есаулов | Термостойкий композиционный материал и способ его получения |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3666742C0 (en) | 2023-08-30 |
| EP3666742A1 (en) | 2020-06-17 |
| HU231363B1 (hu) | 2023-03-28 |
| HUP1800426A2 (hu) | 2020-06-29 |
| EP3666742B1 (en) | 2023-08-30 |
| WO2020121005A1 (en) | 2020-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bar et al. | Flame retardant polymer composites | |
| JP2547008B2 (ja) | 軽量断熱ボ−ド及びその製造方法 | |
| CN101716793B (zh) | 氢氧化铝复合阻燃密度纤维板及其制备方法 | |
| NO762105L (ru) | ||
| CN102729547B (zh) | 阻燃玻璃钢复合材料、其制备方法及其应用 | |
| Angelini et al. | Lignosulfonates as Fire Retardants in Wood Flour‐Based Particleboards | |
| Molaba et al. | Flame retardant treated flax fibre reinforced phenolic composites: Ageing and thermal characteristics | |
| CN101920587B (zh) | 一种高性能阻燃环氧树脂复合材料及其制备 | |
| Hu et al. | Effects of chicken feather keratin on smoke suppression characteristics and flame retardancy of epoxy resin | |
| RU2733448C1 (ru) | Улучшенная композиция фенол-фурановой смолы с пониженной горючестью, композитный материал, предварительно пропитанный и армированный волокном, и их применение | |
| US5368934A (en) | Composite materials | |
| JPS59113041A (ja) | 不燃性硬質発泡体及び建材としてのその使用 | |
| US5082727A (en) | Flameproof product | |
| US4172042A (en) | Heat-insulating material | |
| US4095010A (en) | Glass fiber wool binder | |
| CN104356325B (zh) | 纳米层状硅酸盐粘土改性的酚醛树脂及其制备方法 | |
| CN102852042A (zh) | 一种阻燃纸 | |
| US11192988B2 (en) | Phenol-furan resin composition | |
| DE2814892A1 (de) | Nichtbrennbarer daemmstoff | |
| RU2688511C1 (ru) | Водонаполненный твердофазный полимерный композит и способ его получения | |
| HU231276B1 (hu) | Csökkentett éghetőségű fenol-furángyantakészítmény, előimpregnált szálerősítésű kompozit anyag és annak alkalmazása | |
| RU2208028C1 (ru) | Огнезащитная композиция | |
| Colson et al. | Formulation of novel fire retardant additives for biobased insulation material | |
| CN110042652A (zh) | 一种膨胀阻燃涂层液及其应用 | |
| GB2038348A (en) | Phenolic materials |