Антистатическое связующее для композитных материалов

Изобретение относится к антистатическому связующему для композитных материалов, используемому для производства композиционных армированных материалов: стекло-, базальто- и углепластиков, методом пултрузии, инфузии или ручного формования на основе эпоксивинилэфирной смолы. Указанное связующее включает следующие компоненты (мас. ч.): интеркалированный графит 1-15, фосфорсодержащее соединение (трикрезилфосфат и/или трифенилфосфат) 1-10, ингибитор распространения пламени (гидроксид алюминия и/или магния и/или борат цинка) 10-45, сажа электропроводящая 1-10, графит электропроводящий 1-10, минеральные наполнители (карбонат кальция, и/или каолин, и/или оксид сурьмы) 2-20, отвердитель 0,6-2, смесь деаэратора и лубрикатора в равном соотношении 0,2-1, ускоритель 0,1-0,4, эпоксивинилэфирная смола 59,45-61,45. Техническим результатом является получение армированных пластиков с антистатическими свойствами, пониженной горючестью и улучшенной термохимстойкостью. 10 пр.

 

Настоящее изобретение относится к антистатическому связующему для композитных материалов, используемого для производства композиционных армированных материалов: стекло-, базальто- и углепластиков методом пултрузии, инфузии или ручного формования на основе эпоксивинилэфирной смолы.

В настоящее время известно много связующих с антистатическими свойствами для композиционных материалов.

Известен состав для получения огнезащитного покрытия (RU 2387693, 2010 г), предназначенный для защиты несущих металлических конструкций от действия пламени. Состав в соответствии с изобретением содержит следующие компоненты, мас. ч.: интеркалированный графит 20-50, трикрезилфосфат 25-40, гидроокись алюминия 30-45, борат цинка 10-35, органобентонит 1,5-3,0, отвер-дитель 30-35, эпоксидная смола 100. Состав не обладает антистатическими свойствами.

Наиболее близким по техническому результату к заявляемому является эпоксидное связующее для армированных пластиков (RU 2412963, 2009 г) с антистатическими свойствами, включающее следующие компоненты мас. ч.: эпоксидно-диановая смола - 100, анилинофенолоформальдегидная смола - 70-80, 2,2'-бис-(3,5-ди-бром-4-гидроксифенил)-пропан - 80-100, фенолополивинил-ацетальный клей БФ-4 - 260-320, углерод технический печной электропроводный - 25-40, графит карандашный порошковый - 6-12, смесь спирто-ацетоновая 80-140. Основные недостатки изобретения: наличие бромсодержащего антипи-рена, применение растворителя, приводящего к уменьшению адгезионных свойств связующего к волокну и усложнению технологического процесса в т.ч. и с т.зр. техники безопасности.

К недостатку известных составов относят их невысокую термохимстойкость (температура начала тепловой деформации до 100°С). Из литературных источников известно, что материалы из эпоксидных смол нестойки к большинству органических растворителей (в т.ч. ароматических). (Крыжановский В.К., Бурлов В.В. Пластмассовые детали технических устройств. Издательство НОТ, Санкт-Петербург, 2013 г, с 135.)

Задачей изобретения является разработка антистатического связующего для композитных материалов, обладающего антистатическими, повышенными термохимическими и огнезащитными свойствами.

Указанный технический результат достигается применением в связующем для пластика химстойкой эпоксивинилэфирной смолы с повышенной температурой тепловой деформации. С целью повышения огнестойкости в изобретении применены наиболее доступные антипирены: интеркалированный (терморасширяющийся) графит, фосфорсодержащее соединение (трикрезилфосфат, трифенилфосфат), ингибиторы распространения пламени (гидроксид алюминия, гидроксид магния, борат цинка), минеральные наполнители: карбонат кальция, каолин, оксид сурьмы. Для придания системе связующего антистатических свойств использованы электропроводящие сажа (технический углерод) и графит. Указанное связующее включает следующие компоненты, мас. ч.: интеркалированный графит 1-15, фосфорсодержащее соединение (трикрезилфосфат и/или трифенилфосфат) 1-10, ингибитор распространения пламени (гидроксид алюминия и/или магния и/или борат цинка) 10-45, сажа электропроводящая 1-10, графит электропроводящий 1-10, минеральные наполнители (карбонат кальция и/или каолин и/или оксид сурьмы) 2-20, отвердитель 0,6-2, смесь деаэратора и лубрикатора в равном соотношении 0,2-1, ускоритель 0,1-04, эпоксивинилэфирная смола 59,45-61,45.

Гидроксид алюминия (т.разл. - 180°С) более доступен по сравнению с боратом цинка (т.разл. 300°С) или гидроксидом магния (т.разл. 350°С). Использование в качестве антипирена гидроксида алюминия в композитах ограничивается его низкой термостойкостью. Для достижения повышенной огнестойкости необходимо применение бората цинка или гидроксида магния или их композиций.

При горении интеркалированный графит резко расширяется с получением вспученного пенографита с образованием теплоизоляционного структурного покрытия. Интеркалированный графит обладает электропроводностью.

Каолин является универсальным структурообразователем, придает тиксотропные свойства связующему со стабилизацией седиментационной устойчивости и повышением термостабильности состава.

В системе композита карбонат кальция выполняет в основном роль инертного твердого включения, уменьшающего массовую долю горючего вещества. Композиция каолина с карбонатом кальция так же повышает термостабильность состава.

Фосфорсодержащие соединения (трикрезилфосфат, трифенилфосфат) являются пластификаторами с высокой температурой кипения и низкой летучестью в составе связующего дополнительно выполняют функции антипирена и разбавителя.

При подборе оптимальной концентрации электропроводящих компонентов: сажи (технического углерода) и графита в смоле антистатические свойства (величина удельного объемного сопротивления менее 107 Ом*м) проявляются при совокупном содержании сажи и графита более 8 мас.ч в случае для диэлектрических стекло- или базальтоволокон. Для связующего используемого в производстве углепластика требуется меньшая концентрация электропроводящих составляющих в виду высокой электропроводности самого углеволокна.

Введение интеркалированного графита в состав в количестве, менее 1 мас. ч., приводит к снижению огнезащитных свойств материала, а в количестве, большем, чем 15 мас. ч., приводит к ухудшению механических свойств материала.

Содержание фосфорсодержащих соединений в интервале 1-10 мас. ч. обеспечивает оптимальную вязкость состава, необходимого для механического нанесения материала.

Содержание ингибитора распространения пламени в интервале 10-45 мас. ч. обеспечивает значительный эффект при воздействии огня на испытываемые объекты, увеличение их содержания отрицательно сказывается на физико-механических параметрах.

Содержание минеральных наполнителей варьируется в пределах 2-20 мас. ч., что обеспечивает необходимые реологические параметры связующего и значительный эффект снижения горючести материала, повышает огнестойкость композита.

Использование в качестве целевых добавок ряда продуктов: деаэраторов, лубрикантов в пределах 0,2-1,0 мас. ч. придает необходимые технологические свойства.

Наряду с хорошей высокой химстойкостью связующее в зависимости от вида эпоксивинилэфирной смолы характеризуется повышенной деформационной теплостойкостью в пределах 120-180°С.

Указанные отличительные существенные признаки являются новыми, так как их использование в предложенной совокупности, количественном и качественном соотношении в известном уровне техники, аналоге и прототипе не обнаружены, что позволяет характеризовать предложенное эпоксидное связующее для композитных материалов соответствующим критерию "новизна".

Нижеследующие примеры иллюстрируют изобретение.

Пример 1. К свежеприготовленной смеси растворов 0,3 мас. ч. ускорителя - 6%-ного раствора октоата кобальта в алифатическом растворителе, 1,4 мас. ч. отвердителя - 50%-ного раствора метилэтилкетонпероксида в растворе диметилфталата и 4 мас. ч. трикрезилфосфата в 61,0 мас. ч. эпоксивинилэфирной смолы при комнатной температуре и интенсивном перемешивании добавили 2,5 мас. ч. интеркалированного графита, 4 мас. ч. электропроводящего графита, 4 мас. ч. электропроводящей сажи, 19 мас. ч. гидроксида алюминия, 2,5 мас. ч. каолина и 1 мас. ч. смеси деаэратора и лубрикатора в равном соотношении. Полученная смесь после перемешивания в течение 10-20 мин до однородной подвижной консистенции, готова к применению. Время гелеобразования 30 мин. Удельное объемное сопротивление полученного композита на базе связующего и стекловолокна менее 107 Ом*м.

Пример 2. К свежеприготовленной смеси растворов 0,3 мас. ч. ускорителя 6%-ного раствор октоата кобальта в алифатическом растворителе, 1,4 мас. ч. отвердителя - 50%-ного раствора метилэтилкетонпероксида в растворе диметилфталата и 4 мас. ч. трифенилфосфата в 61,0 мас. ч. эпоксивинилэфирной смоле, при комнатной температуре и интенсивном перемешивании добавили 2,5 мас. ч. интеркалированного графита, 1,0 мас. ч. электропроводящего графита, 6 мас. ч. электропроводящей сажи, 15 мас. ч. гидроксида алюминия, 2,5 мас. ч. каолина и 1,0 мас. ч. смеси деаэратора и лубрикатора в равном соотношении. Полученная смесь после перемешивания в течение 10-20 мин до однородной подвижной консистенции, готова к применению. Удельное объемное сопротивление полученного композита на базе связующего и стекловолокна более 107 Ом*м.

Пример 3. К свежеприготовленной смеси растворов 0,3 мас. ч. ускорителя -6%-ного раствора октоата кобальта в алифатическом растворителе, 1,4 мас. ч. отвердителя - 50%-ного раствора метилэтилкетонпероксида в растворе диметилфталата и 4 мас. ч. трикрезилфосфата в 61,0 мас. ч. эпоксивинилэфирной смоле, при комнатной температуре и интенсивном перемешивании добавили 2,5 мас. ч. интеркалированного графита, 6 мас. ч. электропроводящего графита, 1,0 мас. ч. электропроводящей сажи, 15 мас. ч. гидроксида алюминия, 2,5 мас. ч. каолина и 1,0 мас. ч. смеси деаэратора и лубрикатора в равном соотношении. Полученная смесь после перемешивания в течение 10-20 мин до однородной подвижной консистенции, готова к применению. Удельное объемное сопротивление полученного композита на базе связующего и стекловолокна более 107 Ом*м.

Пример 4. К свежеприготовленной смеси растворов 0,3 мас. ч. ускорителя - 6%-ного раствора октоата кобальта в алифатическом растворителе, 1,4 мас. ч. отвердителя - 50%-ного раствора метилэтилкетонпероксида в растворе диметилфталата и 4 мас. ч. трикрезилфосфата в 61,0 мас. ч. эпоксивинилэфирной, при комнатной температуре и интенсивном перемешивании добавили 2,5 мас. ч. интеркалированного графита, 4 мас. ч. электропроводящего графита, 4 мас. ч. электропроводящей сажи, 19 мас. ч. бората цинка, 2,5 мас. ч. каолина и 1 мас. ч. смеси деаэратора и лубрикатора в равном соотношении. Полученная смесь после перемешивания в течение 10-20 мин до однородной подвижной консистенции, готова к применению. Удельное объемное сопротивление полученного композита на базе связующего и стекловолокна менее 107 Ом*м.

Пример 5. К свежеприготовленной смеси растворов 0,3 мас. ч. ускорителя - 6%-ного раствора октоата кобальта в алифатическом растворителе, 0,5 мас.ч отвердителя - ди(4-третбутилциклогексил)пероксидикарбоната в растворе 2 мас. ч. стирола, 0,5 мас. ч. отвердителя - 75% раствора трет-амилперокси-2-этилгексаноата в бутилбензилфталате, 0,25 мас. ч. отвердителя - трет-бутилпероксибензоата в толуоле и 4 мас. ч. трикрезилфосфата в 60,0 мас. ч. эпоксивинилэфирной смолы, при комнатной температуре и интенсивном перемешивании добавили 2,5 мас. ч. интеркалированного графита, 4 мас. ч. электропроводящего графита, 4 мас. ч. электропроводящей сажи, 19 мас. ч. гидроксида алюминия, 2,5 мас. ч. каолина и 1 мас. ч. смеси деаэратора и лубрикатора в равном соотношении. Полученная смесь после перемешивания в течение 10-20 мин до однородной подвижной консистенции, готова к применению в пултрузионном процессе. Удельное объемное сопротивление полученного композита на базе связующего и стекловолокна менее 107 Ом*м.

Пример 6. К свежеприготовленной смеси растворов 0,1 мас. ч. ускорителя - 6%-ного раствора октоата кобальта в алифатическом растворителе, 1,4 мас. ч. отвердителя - 50%-ного раствора метилэтилкетонпероксида в растворе диметилфталата и 4 мас. ч. трикрезилфосфата в 61,0 мас. ч. эпоксивинилэфирной смолы при комнатной температуре и интенсивном перемешивании добавили 2,5 мас. ч. интеркалированного графита, 4 мас. ч. электропроводящего графита, 4 мас. ч. электропроводящей сажи, 15 мас. ч. гидроксида алюминия, 2,5 мас. ч. каолина и 1 мас. ч. смеси деаэратора и лубрикатора в равном соотношении. Полученная смесь после перемешивания в течение 10-20 мин до однородной подвижной консистенции, готова к применению. Время гелеобразования 120 мин.Удельное объемное сопротивление полученного композита на базе связующего и стекловолокна менее 107 Ом*м.

Пример 7. К свежеприготовленной смеси растворов 0,4 мас. ч. ускорителя - 6%-ного раствора октоата кобальта в алифатическом растворителе, 1,4 мас. ч. отвердителя - 50%-ного раствора метилэтилкетонпероксида в растворе диметилфталата и 4 мас. ч. трикрезилфосфата в 61,0 мас. ч. эпоксивинилэфирной смолы при комнатной температуре и интенсивном перемешивании добавили 2,5 мас. ч. интеркалированного графита, 4 мас. ч. электропроводящего графита, 4 мас. ч. электропроводящей сажи, 15 мас. ч. гидроксида алюминия, 2,5 мас. ч. каолина и 1 мас. ч. смеси деаэратора и лубрикатора в равном соотношении. Полученная смесь после перемешивания в течение 10 мин до однородной подвижной консистенции, готова к применению, применению. Время гелеобразования 15 мин. Удельное объемное сопротивление полученного композита на базе связующего и стекловолокна менее 107 Ом*м.

Пример 8. К свежеприготовленной смеси растворов 0,3 мас. ч. ускорителя - 6%-ного раствора октоата кобальта в алифатическом растворителе, 0,6 мас. ч. отвердителя - 50%-ного раствора метилэтилкетонпероксида в растворе диметилфталата и 4 мас. ч. трикрезилфосфата в 61,0 мас. ч. эпоксивинилэфирной смолы при комнатной температуре и интенсивном перемешивании добавили 2,5 мас. ч. интеркалированного графита, 4 мас. ч. электропроводящего графита, 4 мас. ч. электропроводящей сажи, 15 мас. ч. гидроксида алюминия, 2,5 мас. ч. каолина и 1 мас. ч. смеси деаэратора и лубрикатора в равном соотношении. Полученная смесь после перемешивания в течение 10-20 мин до однородной подвижной консистенции, готова к применению. Время гелеобразования 70 мин. Удельное объемное сопротивление полученного композита на базе связующего и стекловолокна менее 107 Ом*м.

Пример 9. К свежеприготовленной смеси растворов 0,3 мас. ч. ускорителя - 6%-ного раствора октоата кобальта в алифатическом растворителе, 2,0 мас. ч. отвердителя - 50%-ного раствора метилэтилкетонпероксида в растворе диме-тилфталата и 4 мас. ч. трикрезилфосфата в 61,0 мас. ч. эпоксивинилэфирной смолы при комнатной температуре и интенсивном перемешивании добавили 2,5 мас. ч. интеркалированного графита, 4 мас. ч. электропроводящего графита, 4 мас. ч. электропроводящей сажи, 15 мас. ч. гидроксида алюминия, 2,5 мас. ч. каолина и 1 мас. ч. смеси деаэратора и лубрикатора в равном соотношении. Полученная смесь после перемешивания в течение 5-8 мин до однородной подвижной консистенции, готова к применению, применению. Время гелеобразования 12 мин. Удельное объемное сопротивление полученного композита на базе связующего и стекловолокна менее 107 Ом*м.

Пример 10. К свежеприготовленной смеси растворов 0,25 мас. ч. ускорителя - 6%-ного раствора октоата кобальта в алифатическом растворителе, 1,2 мас. ч. отвердителя - 50%-ного раствора метилэтилкетонпероксида в растворе диметилфталата и 4 мас. ч. трикрезилфосфата в 60,0 мас. ч. эпоксивинилэфирной смолы при комнатной температуре и интенсивном перемешивании добавили 2,5 мас. ч. интеркалированного графита, 4 мас. ч. электропроводящего графита, 4 мас. ч. электропроводящей сажи, 15 мас. ч. гидроксида магния, 2,5 мас. ч. каолина, 4 мас. ч. карбоната кальция и 1 мас. ч. смеси деаэратора и лубрикатора в равном соотношении. Полученная смесь после перемешивания в течение 10-20 мин до однородной подвижной консистенции, готова к применению. Удельное объемное сопротивление полученного композита на базе связующего и стекловолокна менее 107 Ом*м.

Полученный материал на основе связующего наряду с улучшенными физико-механическими характеристиками обладает антистатическими свойствами, огнестойкостью и маслобензоводостойкостью. Сфера применения: машиностроение, авиастроение, нефтехимическая промышленность. Изобретение позволяет получить армированные пластики с пониженной горючестью и антистатическими свойствами.

Антистатическое связующее для композитных материалов, включающее эпоксидную смолу, интеркалированный графит, фосфорсодержащее соединение - трикрезилфосфат и/или трифенилфосфат, ингибитор распространения пламени - гидроксид алюминия и/или магния и/или борат цинка, отвердитель, ускоритель, отличающееся тем, что в качестве эпоксидной смолы оно содержит эпоксивинилэфирную смолу, дополнительно содержит графит электропроводящий, сажу электропроводящую, минеральные наполнители - карбонат кальция, и/или каолин, и/или оксид сурьмы, смесь деаэратора и лубрикатора в равном соотношении при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к антистатическим напольным покрытиям и может использоваться в производстве покрытий данного типа. Напольное покрытие содержит отверждаемую смолу и наполнитель, при этом отверждаемой смолой является эпоксидная смола, а наполнителем являются одностенные углеродные нанотрубки в количестве 0,001-0,5 мас.%, предпочтительно 0,01-0,05 мас.%.

Изобретение относится к области антистатических покрытий для резинотканевых защитных материалов. Антистатическое покрытие содержит резиновую смесь и проводящие частицы.

Изобретение относится к абразивным изделиям, включающим плавленое зерно оксида циркония/оксида алюминия, имеющее улучшенную форму, а также к способам его изготовления.

Изобретение относится к композиции для получения покрытия и к способу ее получения, предназначенной для формирования слабоотражающего антистатического твердого покрытия для дисплеев, включающего проводящие полимеры и смолы на акриловой основе, формуемые из раствора методом с рулона на рулон.
Изобретение относится к растворам модифицированных аминопластов и предназначено для нанесения антистатического покрытия. .
Изобретение относится к антистатическим средствам, препятствующим накоплению статического электричества, возникающего на поверхности текстильных материалов, ковровых покрытий, на искусственном и натуральном мехе.
Изобретение относится к антистатическим средствам, препятствующим накоплению статического электричества, возникающего на поверхности текстильных материалов, ковровых покрытий, на искусственном и натуральном мехе.

Изобретение относится к способу получения 50-60%-ного водного раствора четвертичной аммонийной соли формулы: [(CH 3)2N(CH2-CH=CHCl 2]+Cl- или [(CH3CH2) 2N(CH2-CH=CHCl)2 ]+Cl- и к применению его в качестве антистатика для стекловолокон.

Изобретение относится к антистатическому агенту, который включает органическое основание, содержащее гидроксильные группы, и кислоту при мольном соотношении между основанием и кислотой от 1:1 до 1,1:1.

Изобретение относится к композиционным материалам с пониженной горючестью, включающим полимерную основу и наполнитель - антипирен, и может быть использовано для производства формованных изделий - нити, пленки и листы, монолитные литьевые образцы.

Изобретение относится к виниловым полимерам с соответствующими полимерными характеристиками для применения в качестве ингибиторов горения. Виниловые полимеры для применения в качестве ингибиторов горения содержат галогенгидрин и эпоксигруппы, полимеры имеют средневзвешенную молекулярную массу (Mw) по меньшей мере 40000 Да, содержание галогена в диапазоне от 0,6 до 55 мас.%, такое содержание оксирановых групп, что содержание кислорода оксиранового цикла находится в диапазоне от 1 до 3 мас.% по отношению к содержанию галогена, и демонстрирующие потерю массы 5% при температуре по меньшей мере 240°С.

Изобретение относится к полимерным связующим, в частности к композициям пониженной горючести на основе полиэфирной изофталевой смолы, которые могут быть использованы для производства полиэфирных материалов, армированных стекло-, углеродным и минеральным волокном композиционных материалов на их основе, обладающих пониженной способностью к воспламенению и поддержанию горения.

Настоящее изобретение относится к образующему изолирующий слой составу для получения покрытия для противопожарной защиты. Указанный состав содержит ингредиент А, содержащий изоцианатное соединение, ингредиент В, содержащий реакционноспособный по отношению к изоцианатному соединению реагент, и ингредиент С, содержащий образующую изолирующий слой добавку.

Изобретение раскрывает бобину из огнеупорного материала и способ ее изготовления. Бобина из огнеупорного материала включает водную эмульсию, неорганический огнезащитный состав, неорганический наполнитель и усиленный наполнитель.

Настоящее изобретение относится к огнезащитной полипропиленовой композиции, предназначенной для получения огнезащитного слоя электрического провода или кабеля. Огнезащитная композиция содержит базовую смолу, включающую в себя гетерофазный пропиленовый сополимер, который содержит полипропиленовую гомо- или сополимерную матрицу, и этилен-пропиленовый каучук, диспергированный в упомянутой матрице, а также гидроксид металла.

Изобретение относится к огнезащитным материалам на основе низкомолекулярного силиконового каучука, применяемым в автомобилестроении, судостроении, авиакосмической отрасли, строительстве, машиностроении, металлургии, атомной и тепловой энергетики для выполнения огнезащитных перегородок при проходе кабелей и труб через стены и перекрытия, производства защитных полимерных покрытий на внешней стороне строительных конструкций, технологического оборудования, узлов самолетов, автомобилей и т.д.
Изобретение относится к вспучивающейся композиции для покрытия, содержащей полиизоцианат, полифункциональное соединение, способное взаимодействовать с изоцианатом, и вспучивающийся ингредиент.

Изобретение относится к огнезащитным силиконовым композициям, предназначенным для защиты человека, стационарных и подвижных объектов от воздействия пламени и высоких температур в присутствии кислорода.

Настоящее изобретение относится к новому составу вспучивающегося покрытия, обладающему превосходными вспучивающимися свойствами. Состав включает органический полимер, вспениватель и особую присадку.

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 антистатическому связующему для композитных материалов, используемому для производства композиционных армированных материалов: стекло-, базальто- и углепластиков, методом пултрузии, инфузии или ручного формования на основе эпоксивинилэфирной смолы. Указанное связующее включает следующие компоненты : интеркалированный графит 1-15, фосфорсодержащее соединение 1-10, ингибитор распространения пламени 10-45, сажа электропроводящая 1-10, графит электропроводящий 1-10, минеральные наполнители 2-20, отвердитель 0,6-2, смесь деаэратора и лубрикатора в равном соотношении 0,2-1, ускоритель 0,1-0,4, эпоксивинилэфирная смола 59,45-61,45. Техническим результатом является получение армированных пластиков с антистатическими свойствами, пониженной горючестью и улучшенной термохимстойкостью. 10 пр.

Наверх