Эпоксидное связующее

Изобретение относится к области создания эпоксидных связующих для полимерных композиционных материалов конструкционного назначения на основе волокнистых армирующих наполнителей, которые могут быть использованы в авиационной, ракетно-космической и машиностроительной отраслях промышленности. Эпоксидное связующее содержит ультрадисперсный алюминий при следующем соотношении всех компонентов (мас.ч.): эпоксидная смола КДА - 100, отвердитель триэтаноламинотитанат (ТЭАТ-1) - 10, поверхностно-активное вещество продукт АДЭ-3 - 3, этиловый спирт – 16,34, ацетон – 33,66, ультрадисперсный алюминий - 3-7. Изобретение позволяет создать эпоксидное связующее для изготовления углепластиков с повышенными физико-механическими характеристиками при сжатии и межслойном сдвиге при сохранении предела прочности углепластика при растяжении. 3 табл.

 

Изобретение относится к области создания эпоксидных связующих для полимерных композиционных материалов конструкционного назначения на основе волокнистых армирующих наполнителей, которые могут быть использованы в авиационной, ракетно-космической и машиностроительной отраслях промышленности.

Для разработки перспективных изделий необходимо повышение уровня физико-механических характеристик (ФМХ) углепластиков, изготавливаемых на основе эпоксидных связующих и волокнистых армирующих наполнителей (углеродных тканей) при межслойном сдвиге и сжатии.

Наиболее близким по технологической сути к предлагаемому изобретению, принятым за прототип, является эпоксидное связующее ЭДТ-10П (ОСТ 92-0957-74), включающее эпоксидную модифицированную смолу КДА (ТУ 2225-611-11131395-2005), поверхностно-активное вещество продукт АДЭ-3, отвердитель триэтаноламинотитанат ТЭАТ-1 (ТУ 6-09-11-2119-93), спирто-ацетоновый растворитель при следующем содержании компонентов, (мас. ч.):

1. Эпоксидная смола КДА 100
2. Отвердитель триэтаноламинотитанат (ТЭAT-1) 10
3. Поверхностно-активное вещество продукт АДЭ-3 3
4. Этиловый спирт 16.34
5. Ацетон 33.66

Связующее получают путем предварительного смешивания в реакторе или иной емкости смолы КДА (100 мас. ч.) с отвердителем ТЭАТ-1 (10 мас. ч.) в течение от 30 до 45 мин при их нагреве до температуры (50+10)°С, далее смесь смолы и отвердителя растворяется в спирто-ацетоновом растворителе (16,33 мас. ч этилового спирта и 33,66 мас. ч. ацетона) при постоянном перемешивании в течение 45 мин, затем в полученный раствор вводится поверхностно-активное вещество АДЭ-3 (3 мас. ч.) и все связующее перемешивается в течение 15 мин.

Недостатком известного эпоксидного связующего являются невысокие прочностные свойства углепластика при сжатии и межслойном сдвиге относительно прочности при растяжении.

Технической проблемой является устранение указанных недостатков, то есть создание эпоксидного связующего для углепластиков с повышенными физико-механическими характеристиками при сжатии и межслойном сдвиге при сохранении исходной прочности при растяжении, а также технологичности его применения.

Технический результат заключается в повышении качества эпоксидного связующего для углепластиков с повышенными физико-механическими характеристиками при сжатии и межслойном сдвиге.

Технический результат достигается тем, что эпоксидное связующее, содержащее эпоксидную смолу КДА, поверхностно-активное вещество продукт АДЭ-3, отвердитель триэтанолтитанат, спирто-ацетоновый растворитель, дополнительно содержит ультрадисперсный алюминий (УДА) при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Эпоксидная смола КДА 100
Отвердитель триэтаноламинотитанат (ТЭАТ-1) 10
Поверхностно-активное вещество продукт АДЭ-3 3
Этиловый спирт 16.33
Ацетон 33.66
Ультрадисперсный алюминий 3-7

Отличительные признаки изобретения являются существенными.

Ультрадисперсный алюминий обладает в отличие от других рассматриваемых в рамках проведенных исследований неорганических наполнителей (аэросил, оксид железа, карбид кремния, карбонитрид титана) повышенной реакционной способностью.

Для определения критической концентрации УДА в составе эпоксидного связующего, положительно влияющей на физико-механические характеристики композиционного материала на основе углеродной ткани УРАЛ Т-22 Р ЭХО А, были проведены экспериментальные исследования рецептур с различными концентрациями УДА в составе эпоксидного связующего ЭДТ-10П относительно массы смолы КДА.

Результат исследований представлен в таблице 1.

Анализ результатов показал, что оптимальное повышение ФМХ углепластика, предела прочности при сжатии и предела прочности при межслойном сдвиге достигается при модификации эпоксидного связующего ЭДТ-10П ультрадисперсным алюминием при концентрации в количестве от 3 до 7 мас. ч. относительно массы смолы КДА.

Введение УДА с концентрациями в количестве от 3 до 7 мас. ч. обеспечивает повышение адгезии по всей площади границы раздела волокно-связующее, что подтверждают результаты испытаний образцов.

Эпоксидное связующее, содержащее УДА, количество концентрации которого составляет менее 3 мас. ч. относительно массы смолы КДА, приводит к резкому снижению прочности углепластика, величина которой практически равна прочности углепластика, изготовленного со связующим ЭДТ-10П без введения УДА.

Снижение прочности углепластика (σсжатия и σ межслойного сдвига) при концентрации УДА в количестве более 7 мас. ч. относительно массы смолы КДА обусловлено тем, что при повышении концентрации УДА в связующем происходит повышение жесткости полимерной сетки.

Варианты испытанных рецептур составов эпоксидного связующего с добавкой ультрадисперсного алюминия приведены в таблице 2.

Далее приведен пример приготовления эпоксидного связующего с добавлением УДА в количестве 5 мас. ч.

Модифицированное связующее получают путем предварительного смешивания смолы КДА (95 мас. ч) с отвердителем ТЭАТ-1 (10 мас. ч.) в течение от 30 до 45 мин при нагреве до (50+10)°С, далее в полученную смесь вводится предварительно диспергированная в малом объеме эпоксидной смолы КДА (5 мас. ч.) необходимая масса УДА (5 мас. ч.) и перемешивается в течение 30 мин. Далее смесь смолы, отвердителя и УДА растворяется в спирто-ацетоновом растворителе (16,33 мас. ч этилового спирта и 33,66 мас. ч. ацетона) при постоянном перемешивании в течение 45 мин, затем в полученный раствор вводится поверхностно-активное вещество АДЭ-3 (3 мас. ч.) и все связующее перемешивается в течение 15 мин.

Для определения влияния концентраций УДА в составе связующего ЭДТ-10П на физико-механические характеристики композиционного материала на основе угольной ткани Урал Т-22 Р ЭХО А были изготовлены плиты углепластика размером 250×250×10 мм методом закрытого прессования пакета из слоев пропитанной углеткани (препрега).

Из полученных плит изготовлены (вырезаны) образцы для определения предела прочности при растяжении (235×15×4 мм) по ОСТ 92-1459-77, при межслойном сдвиге (сколе, 80×8×8 мм) по ОСТ 92-1472-78, при сжатии (15×10×10 мм) по ОСТ 92-1460-77. Результаты испытаний образцов представлены в таблице 1.

С целью оценки технологичности применения связующего ЭДТ-10П с введенным УДА (3-7 мас. ч.), была определена его вязкость по вискозиметру ВЗ-246 с диаметром сопла 6 мм в течение всей жизнеспособности (3 суток согласно ОСТ 92-0957). Результаты определения вязкости модифицированного связующего в сравнении со связующим ЭДТ-10П занесены в таблицу 3.

Анализ таблицы 3 показал, что введение УДА в состав эпоксидного связующего практически не изменяет величину вязкости связующего во всем периоде его жизнеспособности и не оказывает влияния на технологию пропитки армирующего волокнистого наполнителя.

Сравнительные данные таблиц 1 и 3 показывают, что разработанное связующее обеспечивает по сравнению с прототипом повышение предела прочности углепластика при сжатии до 50% и межслойном сдвиге до 12% при сохранении предела прочности при растяжении и технологических свойств связующего (вязкости) на штатном уровне.

Изобретение позволяет создать эпоксидное связующее для изготовления углепластиков с повышенными ФМХ при сжатии и межслойном сдвиге при сохранении предела прочности углепластика при растяжении.

Эпоксидное связующее, содержащее эпоксидную смолу КДА, поверхностно-активное вещество продукт АДЭ-3, отвердитель триэтанолтитанат, спиртоацетоновый растворитель, отличающееся тем, что связующее дополнительно содержит ультрадисперсный алюминий при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Эпоксидная смола КДА 100
Отвердитель триэтаноламинотитанат (ТЭАТ-1) 10
Поверхностно-активное вещество продукт АДЭ-3 3
Этиловый спирт 16.34
Ацетон 33.66
Ультрадисперсный алюминий 3-7.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области получения высокопрочных композиционных материалов пониженной горючести на основе армирующих наполнителей и полимерного связующего, которые могут быть использованы для изготовления деталей и агрегатов из полимерных композиционных материалов (ПКМ) монолитной и сотовой конструкции в авиационной промышленности, в машиностроении и других областях техники.

Изобретение относится к аминам, пригодным в качестве отвердителей для эпоксидных смол. Предложено применение амина формулы (I) в качестве отвердителя для эпоксидных смол.
Изобретение относится к области электротехники, в частности к эпоксидным низковязким заливочно-пропиточным компаундам, используемым для электроизолирования и упрочнения путем заливки высоковольтных блоков питания, трансформаторов, для герметизации и защиты элементов радиоэлектронной аппаратуры от механических воздействий.

Изобретение относится к диэлектрической композиции для композиционных полимерных материалов и может применяться для создания радиопрозрачных изделий и покрытий приемо-передающих радиотехнических комплексов для авиакосмической, морской, сухопутной техники гражданского и специального назначения.
Изобретение относится к получению отвердителей эпоксидных смол. Способ получения микрокапсулированных отвердителей эпоксидных смол включает перемешивание активного аминного отвердителя с изоцианатным компонентом в растворе этилацетата.

Изобретение относится к химической технологии получения герметиков и заливочных компаундов и предназначено для использования в производстве пьезокомпозитных гидроакустических преобразователей.

Изобретение относится к области получения эпоксидных связующих и может использоваться при приготовлении препрегов на основе на их основе с использованием стекло-, угле-, органонаполнителей методом пропитки для изготовления высокопрочных термостойких полимерных композиционных материалов для изделий в авиа- и ракетостроении, судостроении, нефтегазовой сфере и других областях промышленности.

Изобретение относится к жидкой вспучивающейся композиции, субстратам, покрытым упомянутой композицией, и к способу защиты конструкций от огня. Композиция содержит (a) 25,0-75,0 об.% одного или более органического(-их) термоотверждающегося(-ихся) полимера(-ов) и одного или более отверждающего(-их) агента(-ов) для органического(-их) термоотверждающегося(-ихся) полимера(-ов), где органический термоотверждающийся полимер представляет собой эпоксидную смолу и отверждающий агент выбран из отверждающего агента, функционализированного аминогруппой, тиольной группой, группой карбоновой кислоты, ангидридной группой и/или спиртовой группой, (b) 5,0-25,0 об.% источника фосфорной или сульфоновой кислоты, выбираемого из одного или более из натриевых, калиевых или аммониевых солей фосфорной или серной кислоты, и пара-толуол-сульфоновой кислоты, (с) 10,0-50,0 об.% источника борной кислоты, выбираемого из одного или более из борной кислоты, солей борной кислоты, и боросиликатов, (d) 0-2,0 об.% меламина или производных меламина, (е) 0-1,0 об.% одного или более производных изоцианурата, где об.% вычислен в расчете на общий объем нелетучих компонентов в композиции для покрытия.

Изобретение относится к области создания расплавных эпоксидных связующих для термостойких конструкционных полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе волокнистых наполнителей, получаемых по препреговой технологии, применяемых при изготовлении высоконагруженных конструкций, которые могут быть использованы в авиационной, космической, автомобиле-, судостроительной промышленности, железнодорожном транспорте и других областях техники.

Изобретение относится к полимерным композитам и предназначено для изготовления теплозащитных покрытий корпусов гиперзвуковых летательных аппаратов. Наномодифицированный эпоксидный композит, включающий эпоксидную смолу, отвердитель, неорганический наполнитель и наночастицы оксида алюминия, или оксида циркония, и/или оксида иттрия в качестве наномодификатора, где в качестве наполнителя содержит кварцевую или кремнеземную ткань объемного переплетения, а наномодификатор выполнен в форме сфер, полученных методом испарения-конденсации, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: смола эпоксидная 100, отвердитель 10, наполнитель 60-65, сферические наночастицы Al2O3, или ZrO2, и/или Y2O3 17-22.

Изобретение относится к области получения высокопрочных композиционных материалов пониженной горючести на основе армирующих наполнителей и полимерного связующего, которые могут быть использованы для изготовления деталей и агрегатов из полимерных композиционных материалов (ПКМ) монолитной и сотовой конструкции в авиационной промышленности, в машиностроении и других областях техники.

Изобретение относится к гибридным связующим, применяемым для получения пресс-материалов, эксплуатируемых в условиях высоких температур и агрессивных сред. Гибридное связующее содержит полифункциональную эпоксидную смолу, выбранную из эпоксиноволачной, эпокситрифенольной и эпоксирезорциновой смол, и отверждающий агент, содержащий гидроксилсодержащую полифенилметилсилоксановую смолу и фенолформальдегидную смолу, выбранную из новолачной и резольной смол.

Изобретение относится к области получения эпоксидных связующих и может использоваться при приготовлении препрегов на основе на их основе с использованием стекло-, угле-, органонаполнителей методом пропитки для изготовления высокопрочных термостойких полимерных композиционных материалов для изделий в авиа- и ракетостроении, судостроении, нефтегазовой сфере и других областях промышленности.

Изобретение относится к области создания расплавных эпоксидных связующих для термостойких конструкционных полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе волокнистых наполнителей, получаемых по препреговой технологии, применяемых при изготовлении высоконагруженных конструкций, которые могут быть использованы в авиационной, космической, автомобиле-, судостроительной промышленности, железнодорожном транспорте и других областях техники.

Изобретение относится к шлихтующей композиции для изоляционных продуктов на основе минеральной ваты, в частности стекловаты или каменной ваты. Шлихтующая композиция содержит по меньшей мере один восстанавливающий сахарид, по меньшей мере один гидрогенизованный сахарид, по меньшей мере один полифункциональный сшивающий агент и по меньшей мере один полиглицерин.

Изобретение относится к области создания конструкционных материалов (изделий) из полимерных композиций на основе эпоксидной смолы и стеклонаполнителей, которые обладают высокими прочностными, тепло- и шумоизоляционными показателями и могут быть использованы для изготовления различных конструкций, в том числе сотовых панелей, в авиакосмической технике, автомобилестроении, судостроении и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к эпоксидным композициям для использования их в препрегах в качестве отверждаемой матрицы и к эпоксидным композициям, армированным волокном, а также к слоистым конструкциям, содержащим один или несколько слоев отвержденного препрега.
Изобретение относится к применению соединения структурной формулы R1CO2-R2CO2-Zn2+ в качестве катализатора сополимеризации смеси ангидрида карбоновой кислоты и оксирана.

Изобретение относится к препрегам, к способу изготовления стабильных при хранении полиуретановых препрегов, к плоским волокнистым композитным деталям, содержащих препрег, к способу изготовлению этих деталей и применению препрегов и волокнистых композитных деталей.

Изобретение относится к области создания расплавных эпоксидных связующих для конструкционных полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе волокнистых наполнителей, получаемых по препреговой технологии, с энергоэффективными режимами отверждения, которые могут быть использованы в авиационной, вертолетной, машино-, авто-, судостроительной промышленности и других отраслях техники.

Изобретение относится к композитным структурам, в частности, для конструкций корпуса воздушного судна. Композитная структура содержит одну или более электропроводящих дорожек и один или более изоляторов для изоляции дорожек от объема структуры.

Изобретение относится к области создания эпоксидных связующих для полимерных композиционных материалов конструкционного назначения на основе волокнистых армирующих наполнителей, которые могут быть использованы в авиационной, ракетно-космической и машиностроительной отраслях промышленности. Эпоксидное связующее содержит ультрадисперсный алюминий при следующем соотношении всех компонентов : эпоксидная смола КДА - 100, отвердитель триэтаноламинотитанат - 10, поверхностно-активное вещество продукт АДЭ-3 - 3, этиловый спирт – 16,34, ацетон – 33,66, ультрадисперсный алюминий - 3-7. Изобретение позволяет создать эпоксидное связующее для изготовления углепластиков с повышенными физико-механическими характеристиками при сжатии и межслойном сдвиге при сохранении предела прочности углепластика при растяжении. 3 табл.

Наверх