Способ получения слоистого пластика



Способ получения слоистого пластика
Способ получения слоистого пластика
Способ получения слоистого пластика
Способ получения слоистого пластика

 


Владельцы патента RU 2569537:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") (RU)

Изобретение относится к способу получения слоистого пластика на основе стеклоткани и термореактивных связующих. Изобретение может быть использовано в машиностроительной, кораблестроительной и авиационной промышленности и является особенно перспективным для производства толстостенных изделий. В процессе пропитки используются связующие, содержащие определенные количества ингибитора отверждения, составляющие 0,1-1% (мас.) от массы смолы в связующем и зависящие от степени запаздывания процесса гелеобразования связующего по толщине слоистого пластика. Это предопределяет одновременность гелеобразования по толщине многослойного препрега в процессе формования, способствует уменьшению анизотропии прочностных свойств и повышению прочности в целом. Изобретение обеспечивает повышение прочности слоистых пластиков и понижение анизотропии их прочностных свойств. 1 табл., 3 ил.

 

Изобретение относится к способу получения слоистого пластика на основе стеклоткани и термореактивных связующих. Изобретение может быть использовано в машиностроительной, кораблестроительной и авиационной промышленности и является особенно перспективным для производства толстостенных изделий.

Известен способ получения слоистого пластика на основе стекловолокна и термореактивных связующих. Препрег получают путем пропитки стеклянного наполнителя полимерным связующим, затем в зависимости от заданной схемы армирования проводят раскрой препрега при комнатной температуре. Нарезанные листы препрега определенной конфигурации укладывают в форму с эластичной диафрагмой и производят вакуум-автоклавное формование. Формование осуществляют при заданных параметрах скорости нагрева, температуры и давления (Давыдов И.Ф., Кавун Н.С. Стеклопластики - многофункциональные композиционные материалы // Авиационные материалы и технологии: под ред. Е.Н. Каблова. - М.: ВИАМ, 2012, 476 с. ).

Недостатком известного способа формования толстостенных изделий является наличие температурного градиента по толщине, что приводит к неравномерному отверждению связующего в слоях препрега и, как следствие, к анизотропии.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ получения слоистого пластика, включающий получение препрега путем пропитки стеклоткани полимерным связующим, сборку препрегов в пакет и формование (Давыдов И.Ф., Кавун Н.С. Стеклопластики - многофункциональные композиционные материалы // Авиационные материалы и технологии: под ред. Е.Н. Каблова. - М.: ВИАМ, 2012, 476 с. ). Слоистые пластики, изготовленные данным способом, обнаруживают анизотропию прочностных свойств при воздействии изгибающих знакопеременных нагрузок с различных сторон.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения слоистого пластика с пониженной анизотропией прочностных свойств, повышенной прочностью.

Техническим результатом изобретения является повышение прочности слоистых пластиков и понижение анизотропии их прочностных свойств.

Изобретение поясняется фигурами. На фиг. 1 представлен диэлектрический анализ пятнадцатислойного препрега СТ-69Н. На фиг. 2 представлены калибровочные кривые. На фиг. 3 представлен диэлектрический анализ пятнадцатислойного препрега СТ-69Н, содержащего ингибитор.

Для решения поставленной задачи исследовалась кинетика послойного отверждения слоистого пластика методом диэлектрической спектрометрии (Фиг. 1). По результатам отверждения было установлено отставание наступления точки гелеобразования в каждом последующем слое пластика в направлении, противоположном температурному градиенту. Затем определялся ингибитор отверждения для используемого связующего и устанавливалась зависимость влияния концентрации ингибитора на смещение времени гелеобразования относительно немодифицированного образца (калибровочные кривые - Фиг. 2). По этим данным устанавливались концентрации ингибитора в связующем препрегов, обеспечивающие синхронность наступления времени гелеобразования по толщине слоистого пластика.

Концентрации вводимого ингибитора в связующее при пропитке стеклоткани составляли 0,1-1% (мас.) от массы смолы в связующем.

Авторами установлено, что использование препрегов на основе связующих, содержащих определенное количество ингибитора, приводит к снижению анизотропии прочностных свойств и увеличению прочности при изгибающих нагрузках.

Существенным отличием предлагаемого изобретения является использование в процессе пропитки связующих, содержащих определенные количества ингибитора отверждения, составляющие 0,1-1% (мас.) от массы смолы в связующем и зависящие от степени запаздывания процесса гелеобразования связующего по толщине слоистого пластика. Это предопределяет одновременность гелеобразования по толщине многослойного препрега в процессе формования, способствует уменьшению анизотропии прочностных свойств и повышению прочности в целом.

Ниже приведен пример осуществления.

Препрег получали путем пропитки конструкционной стеклоткани Т-10 раствором эпоксидного связующего ЭДТ-69Н (ТУ 1-595-25-277-89. Связующее ЭДТ-69Н). Связующее представляет собой раствор эпокидных смол КДА, ЭТФ, УП-631У и отвердителя 9 в спиртоацетоновой смеси при последующем содержании компонентов, мас.ч.: эпоксидная модифицированная смола КДА - 19±0,1; смола эпоксидная ЭТФ - 19±0,1; смола эпоксидная УП-631У - 19±0,1; отвердитель 9 - 3,1±0,05; спирт этиловый абсолютированный - 24±0,1; ацетон - 16±0,1. Затем производили раскрой препрега на заготовки требуемого размера и осуществляли сборку пакета из препрега. Далее методом вакуум-автоклавного формования производили отверждение при температуре 120°C в течение 4 часов при давлении 0,2 МПа. По результатам отверждения на основании данных диэлектрического анализа определялся сдвиг времени гелеобразования по толщине образца. Затем получали препреги путем пропитки конструкционной стеклоткани Т-10 раствором эпоксидного связующего ЭДТ-69Н, содержащего различные концентрации ингибитора отверждения NiCl2, производили отверждение препрегов. По полученным результатам устанавливали зависимость влияния концентрации ингибитора на время гелеобразования (Фиг. 2). Опираясь на полученные данные, производили сборку пакета из заготовок, раскроенных из препрегов, полученных на основе связующего ЭДТ-69Н, содержащего определенные концентрации ингибитора отверждения в пределах 0,1-1% (мас.) от массы смолы в связующем. Заготовки препрегов при этом выкладывались в таком порядке, чтобы в заданном режиме отверждения обеспечивалась одновременность наступления времени гелеобразования по всей толщине пакета преперга (Фиг. 3).

Свойства полученных стеклопластиков приведены в таблице, где I - стеклопластик, изготовленный предлагаемым способом, II - стеклопластик, изготовленный способом-прототипом, а 1, 2, 3 - образцы стеклопластика, полученные по способам I и II. Количество слоев препрега в стеклопластике составляет 15. Изобретение не ограничивается приведенным примером.

Из таблицы следует, что технический результат для образцов стеклопластика, полученных заявленным способом, выражается в повышенной прочности на изгиб и пониженной анизотропии прочности по сравнению с прототипом:

а) средние показатели прочности на изгиб возросли и составили:

- при приложении нагрузки «сверху» на 12,7% (с 429,6 МПа до 484,2 МПа);

-при приложении нагрузки «снизу» на 4,7% (с 468,87 МПа до 487,86 МПа);

б) анизотропия прочности снизилась с 8,37% до 0,65%.

Таким образом, применение предлагаемого способа изготовления стеклопластика позволит создавать изделия для машиностроения, кораблестроения и авиастроения с повышенными показателями прочности и пониженной анизотропией прочностных свойств.

Способ получения слоистого пластика, включающий получение препрега путем пропитки конструкционной стеклоткани эпоксидным связующим, сборку препрегов в пакет и формование, отличающийся тем, что в процессе получения препрегов используется эпоксидное связующее ЭДТ-69Н, содержащее концентрации ингибитора отверждения хлорида никеля NiCl2 0,1-1% (мас.) от массы смолы в связующем, а сборка пакета из полученных препрегов осуществляется таким образом, чтобы в процессе отверждения обеспечивалась синхронность наступления времени гелеобразования по всей толщине препрега.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к предварительно импрегнированным композитным материалам (препрегам), используемым в изготовлении композитных деталей с высокими рабочими характеристиками и касается композитного материала для структурных применений.

Изобретение относится к области получения стеклотекстолитов фольгированных, применяемых для изготовления печатных плат. Предлагаемый материал представляет собой стеклотекстолит и изготавливается с применением стеклоткани, пропитанной смесью эпоксидной диановой смолы, 4,4'-диаминодифенилсульфона, ацетилацетоната никеля и сферических частиц бутадиен-нитрилстиролкарбоксилатного сополимера, где размер частиц сополимера составляет от 10-8 до 10-7 м, при следующих соотношениях, мас.ч.: эпоксидная диановая смола 100, упомянутый полимер 5-20, 4,4/-диаминодифенилсульфон 20, стеклоткань 170, ацетилацетонат никеля 1.
Изобретение относится к элементу жесткости с покрытием, обеспечивающим получение усиленного волокнами продукта, в частности инфузионным способом. На элемент жесткости, выбранный из волокон, формованных волокон, нетканых материалов, трикотажа, матов с не упорядоченным расположением волокон и/или тканей, наносят композицию из твердой смолы и углеродных нанотрубок.

Изобретение относится к области композиционных материалов из препрега на основе эпоксидного связующего и волокнистого наполнителя и изделий, выполненных из него и предназначенных для применения в авиационной промышленности, машиностроении и других областях техники.

Изобретение относится к склеивающей прокладке на основе эпоксидных смол и стеклотканей, применяемых для изготовления многослойных печатных плат. Склеивающая прокладка изготавливается с применением стеклоткани, пропитанной смесью эпоксидной диановой смолы, 4,4′-диаминодифенилсульфона, ацетилацетоната никеля и сферических частиц бутадиеннитрилстиролкарбоксилатного полимера диаметром от 10-8 до 10-7 м, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: эпоксидная диановая смола 100, полимер 5-20, 4,4′-диаминодифенилсульфон 15, стеклоткань 130, ацетилацетонат никеля 1.

Изобретение относится к полимерным композициям на основе циановых эфиров, упрочняемым волокнистыми наполнителями и применяемым для создания конструкционных полимерных композиционных материалов (ПКМ) с рабочей температурой до 200°C и изделий из них, которые могут быть использованы в авиационной, аэрокосмической, автомобильной, судостроительной и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к области создания эпоксидных связующих для полимерных композиционных материалов (ПКМ) конструкционного назначения на основе волокнистых углеродных наполнителей, которые могут быть использованы в авиационной, космической промышленности, радиоэлектронике и других областях техники.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к производству проппантов с полимерным покрытием при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта (ГРП).

Изобретение относится к связующим для изготовления препрегов и изделий из полимерных композиционных материалов на их основе, применяемых в авиакосмической технике.

Изобретение относится к получению склеивающих прокладок на основе эпоксидных смол и стеклотканей, применяемых для изготовления многослойных печатных плат. Материал представляет собой склеивающую прокладку и изготавливается с применением стеклоткани, пропитанной смесью эпоксидной диановой смолы, 4,4'-диаминодифенилсульфона, ацетилацетоната никеля, наполнителя - порошка сферических частиц полимера субмикронного размера и кремнеорганического вещества. Изобретение обеспечивает снижение коробления многослойной печатной платы, изготовленной прессованием препрега между двумя слоями платы. 1 табл.

Изобретение относится к области получения стеклотекстолитов фольгированных, применяемых для изготовления печатных плат (ПП). Стеклотекстолит облицован с одной или двух сторон металлической фольгой, изготавливается прессованием фольги и стеклоткани. Стеклоткань пропитана эпоксидной композицией. Композиция содержит эпоксидную диановую смолу, 4,4′-диаминодифенилсульфон, ацетилацетонат никеля, кремнеорганическое соединение титана и наполнитель субмикронного размера - порошок сферических частиц сополимера бутадиена, нитрила акриловой кислоты, стирола, метакриловой кислоты. Изобретение позволяет повысить стабильность линейных размеров стеклотекстолита до 0,01%. 1 табл.

Изобретение относится к области создания многослойных полимерных пленочных покрытий для применения в составе изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ), в том числе, когда формирование полимерного покрытия и изделия из ПКМ происходит за один технологический цикл, а также для нанесения полимерных покрытий на металлические материалы, которые могут быть использованы в авиационной, машино-, авто-, судостроительной промышленности. Многослойное полимерное пленочное покрытие содержит пленку эпоксидного связующего, нанесенного на подложку в виде нетканой вуали и покрытое с наружной стороны технологической подложкой - слоем силиконизированной бумаги, скрученное в рулон. Дополнительно заявленное многослойное полимерное пленочное покрытие может содержать медную сетку. Для изготовления предлагаемого покрытия используется эпоксидное связующее, состоящее из эпоксидной смолы на основе бисфенола А, упрочняющих компонентов, латентного отверждающего агента дициандиамида (ДЦДА), модификатора теплостойкости. В качестве упрочняющего агента связующее на основе эпоксидной смолы содержит полиарилсульфон. В качестве модификатора теплостойкости связующее содержит эпоксиноволачную смолу. Связующее включает наполнители - титановые белила и стеклянные сферы. Компоненты связующего (связующей композиции) содержатся в следующем соотношении, мас.%): эпоксидная смола на основе бисфенола A (10-40), полиарилсульфон (4-14), латентный отверждающий агент (1,4-4,6), эпоксиноволачная смола (20-60), титановые белила(1,0-7,0), стеклянные сферы (10-23). Изобретение позволяет создавать теплостойкие полимерные покрытия с температурой эксплуатации до 150°C и повышенной трещинностойкостью. 4 з.п. ф-лы, 1 ил, 4 табл, 12 пр.

Изобретение относится к области создания эпоксидных связующих для термостойких полимерных композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей, которые могут быть использованы в авиационной, машино-, авто-, судостроительной промышленности. Эпоксидное связующее включает, масс. %: эпоксидную полифункциональную смолу 38,0-55,0, латентный отверждающий агент 1,0-4,0, отвердитель 4,4′-диаминодифенилсульфон 18,5-27,8, эпоксидную диановую смолу или смесь смол 21,0-40,0. Дополнительно связующее может содержать неорганический наполнитель в количестве 0,5-5,0%. Предложен препрег, включающий указанное эпоксидное связующее, волокнистый наполнитель при следующем соотношении, масс. %: эпоксидное связующее 30,0-50,0, волокнистый наполнитель 50,0-70,0. Изделие получают путем формования препрега. Технический результат - создание теплостойких изделий из полимерных композиционных материалов с температурой эксплуатации до 180°C и повышенными механическими характеристиками. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к области получения полимерных композиционных материалов, применяемых в авиакосмической технике, в частности к составу эпоксибисмалеимидной смолы и способу получения состава. Состав эпоксибисмалеимидной смолы содержит в мас.%: 29,2-47,6 Ν,Ν,Ν′,Ν′-тетраглицидил-4,4′-диамино-3,3′-дихлордифенилметана, 10,9-27,1 триглицидилпарааминофенола в качестве полифункциональных эпоксидных смол; 0,5-2,1 парааминофенола в качестве катализатора; 13,9-15,8 Ν,Ν′-гексаметиленбисмалеимида в качестве бисмалеимида и 20,9-30,6 4,4′-диаминодифенилсульфона в качестве отвердителя. Способ получения эпоксибисмалеимидной смолы заключается в смешивании компонентов нагреванием. Сначала в реактор, нагретый до температуры 90±5°C, последовательно добавляют при перемешивании Ν,Ν,Ν′,Ν′-тетраглицидил-4,4′-диамино-3,3′-дихлордифенилметан, триглицидилпарааминофенол и парааминофенол, предварительно нагретые соответственно до температур 100±5°C, 65±5°C и 60±5°C, и перемешивают полученную смесь в течение 17,5±2,5 мин при температуре 90±5°C, а затем к полученной смеси добавляют порошкообразный 4,4′-диаминодифенилсульфон за минимальное время, достаточное для его растворения, полученную жидкую смесь сначала перемешивают в течение 17,5±2,5 мин, поддерживая температуру смеси 120±5°C, затем, продолжая перемешивание, смесь охлаждают до температуры 100±5°C и добавляют порошкообразный Ν,Ν′-гексаметиленбисмалеимид за минимальное время, достаточное для его растворения, с последующим перемешиванием полученной жидкой смеси в течение 12,5±2,5 мин и температуре смеси 85±5°C. Техническим результатом изобретения является получение состава эпоксибисмалеимидной смолы с повышенной трещиностойкостью сравнительно простым и малоэнергетически затратным способом. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к области создания эпоксидных связующих для конструкционных полимерных композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей с энергоэффективными режимами отверждения, которые могут быть использованы в авиационной, машино-, авто-, судостроительной промышленности. Эпоксидное связующее включает, масс. %: эпоксидную смолу на основе бисфенола А 5,0-40,0; полиарилсульфон 0,5-10,0; латентный отверждающий агент дициандиамид 2,0-6,0; отвердитель 4,4'-диаминодифенилсульфон 0,5-8,0; ускоритель - несимметрично дизамещенную мочевину 0,3-1,2; эпоксиоксазолидоновую смолу 43,2-83,3. Для получения эпоксиоксазолидоновой смолы используют, мас.%: эпоксидную смолу на основе бисфенола А 82,60-97,00; полиизоцианат 2,90-16,50; катализатор 0,01-0,40; активный разбавитель 0,11-0,50. Предложен препрег, включающий указанное эпоксидное связующее, волокнистый наполнитель при следующем соотношении, мас.%: эпоксидное связующее 30,0-50,0, волокнистый наполнитель 50,0-70,0. Изделие получают путем автоматизированной выкладки препрега с последующим вакуумным или вакуум-автоклавным формованием препрега. Изобретение позволяет создавать препреги, пригодные для ручной автоматизированной выкладки при изготовлении изделий из полимерных композиционных материалов, с высоким уровнем сохранения физико-механических свойств (прочность при межслойном сдвиге) материалов при повышении температуры эксплуатации до 100°С. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к теплостойким эпоксидным связующим для изготовления методом пропитки под давлением изделий из полимерных композиционных материалов, применяемых в авиакосмической технике. Связующее содержит, мас.%: эпоксидную полифункциональную смолу N,N,N′,N′-тетраглицидил-4,4′-диамино-3,3′-дихлордифениленметан с динамической вязкостью при 50°C не более 10,0 Па·с - 35,2-36,6; эпоксибисмалеимидную смолу - 35,2-36,6; отвердитель - 4,4′-диаминодифенилсульфон - 22,0-22,9, и один из активных разбавителей выбранных из группы: 3-глицидилоксипропилтриметоксисилан - 3,9-5,4; смесь 3-глицидилоксипропилтриметоксисилана с продуктом полимеризации эпихлоргидрина в соотношении 1:1 - 5,4-6,9; смесь 3-глицидилоксипропилтриметоксисилана с аллилглицидиловым эфиром в соотношении 2:3 - 6,9-7,6. Изобретение позволяет сократить и удешевить процесс изготовления изделий, повысить технологичность связующего, а также обеспечить более высокую защиту окружающей среды. 2 ил., 2 табл., 6 пр.

Изобретение относится к конструкционному клею, который подходит для высокопрочного склеивания металлов и аэрокосмических конструкционных материалов. Конструкционный клей, отверждаемый при или ниже 93°C (200°F), получают путем смешивания смолосодержащего компонента (А) с каталитическим компонентом (В). Смолосодержащий компонент (А) включает по меньшей мере две различные полифункциональные эпоксидные смолы с различной эпоксидной функциональностью, выбранные из дифункциональной, трифункциональной и тетрафункциональной эпоксидных смол, более мелкие каучуковые частицы ядро-оболочка, имеющие размеры частиц меньше чем 100 нм, и более крупные каучуковые частицы ядро-оболочка, имеющие размеры частиц больше чем 100 нм, с весовым отношением более мелких каучуковых частиц ядро-оболочка к более крупным каучуковым частицам ядро-оболочка в диапазоне от 3:1 до 5:1, по меньшей мере один из эластомерного полимера с функциональной группой, способной реагировать с полифункциональными эпоксидными смолами, и полимера полиэфирсульфона, имеющего среднюю молекулярную массу в диапазоне 8000-14000, частицы неорганического наполнителя в эффективном количестве для регулирования реологии смолосодержащего компонента. Каталитический компонент (B) включает по меньшей мере один аминный отвердитель и частицы неорганического наполнителя, присутствующие в эффективном количестве, чтобы регулировать реологию каталитического компонента, при этом весовое отношение компонента (A) к компоненту (B) находится в диапазоне от 3:2 до 10:2. При отверждении в температурном диапазоне 65-93°C (150-200°F) конструкционный клей имеет температуру стеклования (Tс) выше чем 95°C (203°F), прочность при сдвиге клеевого соединения внахлест в диапазоне 33-37 МПа при 20-25°C и 24-27 МПа при 82°C, 15-18 МПа при 121°C согласно ASTM D3165, прочность при отслаивании в диапазоне 250-350 Н·м/м при 20-25°C согласно ASTM D3167. Заявлен вариант однокомпонентного клея и две слоистые структуры. Технический результат - пастообразный клей, описанный здесь, имеет пленочные свойства, что особенно важно при быстрой сборке, когда осуществляется склеивание аэрокосмических конструкций. Клей характеризуется высокими свойствами. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 14 табл., 5 пр.
Наверх