СОСТАВ СВЯЗУЮЩЕГО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕПРЕГА

СОСТАВ СВЯЗУЮЩЕГО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕПРЕГА


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2105017 (13) C1

(51) 6 C08L61/10, C08J5/24, C08L61/10, C08L63:00, C08L9:02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1998.02.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 93027011/04 
(22) Дата подачи заявки: 1993.05.28 
(45) Опубликовано: 1998.02.20 
(56) Аналоги изобретения: 1. Патент США N 3694410, кл. C 08 G 33/00, 1972. 2. Патент США N 3562214, кл. C 08 G 33/14, 1971. 
(71) Имя заявителя: Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов 
(72) Имя изобретателя: Лямина И.Н.; Ляшенко Г.В.; Фомин А.В.; Ракитина В.П.; Кочуренкова О.А. 
(73) Имя патентообладателя: Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов 

(54) СОСТАВ СВЯЗУЮЩЕГО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕПРЕГА 
Использование: изобретение относится к области химии и технологии переработки пластических масс и полимеров, конкретно к композиционным материалам на основе цианатэпоксидных связующих. Сущность изобретения: предлагается (п. 1) состав связующего для получения препрега, включающий ароматический дицианат и эпоксидную смолу, отличающийся тем, что состав в качестве ароматического дицианата содержит дицианат дифенилолпропана и дополнительно термоэластопласт, выбранный из группы, содержащей бутадиеннитрильный каучук CKH-4OHT с содержанием нитрила акриловой кислоты - 40%, бутадиеннитрильный каучук марки CKH-30 KTPA с концевыми карбоксильными группами и полиэфир марки ПНТТМ - продукт поликонденсации оксипропилированного дифенилолпропана и малеинового ангидрида, модифицированного стиролом, и растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: дицианат дифенилолпропана 100; эпоксидная смола 5-30; термоэластопласт 2-15; растворитель 45-130. Состав связующего по п. 1, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит катализатор отверждения в количестве 0,1-0,5 мас.ч. 1 з.п. ф-лы, 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области химии и технологии переработки пластических масс и полимеров, конкретно к композиционным материалам на основе цианатэпоксидных связующих, применяемых в авиационной технике, машиностроении, электротехнике и других отраслях промышленности.
В настоящее время наибольшее применение в качестве связующих для полимерных композиционных материалов (ПКМ) нашли эпоксидные смолы в сочетании с отвердителями, катализаторами, модификаторами. Эпоксидные сязующие выгодно отличаются возможностью получения технологичного препрега как из раствора, так и из расплава связующего. Однако температура эксплуатации эпоксидных ПКМ в зависимости от марки связующего не превышает 200oC.
Существуют теплостойкие смолы, например бисмалеинимидные (БМИ), обеспечивающие рабочие температуры ПКМ до 250oC. Однако получение технологичного препрега на них сопряжено с большими сложностями из-за твердообразного состояния БМИ смолы. Эта задача чаще всего решается применением в качестве модификаторов эпоксидных смол, непредельных соединений (дивинилбензол, диаллилизофталат, производные стирола и др. ), что, как правило, снижает рабочие температуры материалов, вызывает их пористость, снижает жизнеспособность композиций.
Известна цианатная композиция на основе дицианового эфира дифенилолпропана (ДЦЭДФП), содержащая в качестве катализатора ацетилацетонаты металлов [1] . Композиция, имея высокие физико-механические характеристики в области температур 200-250oC, не позволяет реализовать эти характеристики в изделии сложной формы, поскольку представляет собой кристаллический порошок с температурой плавления 80-82oC, не пригодный для получения липкого технологичного препрега.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является состав на основе ароматического дицианата и эпоксида в соотношении 100: (115-250) мас.ч. [2], принятый за прототип.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение теплостойкости связующего и физико-механических характеристик ПКМ на его основе в диапазоне температур 20-250oC.
Технический результат достигается тем, что

1. состав связующего для получения препрега, включающий ароматический дицианат и эпоксидную смолу, в качестве дицианата содержит дицианат дифенилолпропана и дополнительно содержит ненасыщенный термоэластопласт, выбранный из группы, содержащей бутадиеннитрильный каучук:

а) марка CKH 40MHT с содержанием нитрила акриловой кислоты в количестве 40%;

б) низкомолекулярный каучук CKH 30KTPA (сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты с концевыми карбоксильными группами в количестве 1-2%;

в) ненасыщенный полиэфир марки ПНТТМ, представляющий собой продукт поликонденсации оксипропилированного дифенилолпропана и малеинового ангидрида, модифицированного стиролом, и растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

ДЦЭДФП - 100

Эпоксидная смола - 5-30

Термоэластопласт - 2-15

Растворитель - 45-130

2. с целью ускорения процесса отверждения связующего композиция дополнительно содержит катализатор отверждения в количестве 0,1-0,5 мас.ч.
В соответствии с предлагаемым изобретением в качестве эпоксидных смол используют эпоксиды на основе дифенилолпропана - ЭД-24 (ТУ 6-05-241-6-85), ЭД-20 (ГОСТ 10597-84), азотсодержащие эпоксидные смолы - ЭХД (ТУ 6-05-1726-75), УП-688 (ТУ 6-10-20-88); дициановый эфир дифенилолпропана (ТУ 6-02-1-618-89); в качестве термоэластопласта используют каучук CKH-40 MHT (ТУ 38-103-488-80), каучук CKH-30 KTP (ТУ 38.103474-86), полиэфир ПНТ ТМ (ТУ 6-11-593-84); в качестве катализатора отверждения - N,N'-диметилбензиламин (ДМБА, ТУ 6-09-2974-78), триэтиламин (ТЭА, ТУ 6-09-1496-77), 2-фенилимидазол (ФИ, фирма "MERCK").
В качестве наполнителей используется стеклоткань Т-50(ВМП)-14 (ТУ 6-48-5786902-88), углеродная лента-ткань УОЛ-300-1 (ТУ 6-06-31-541-88), стеклосетка Ажур (ТУ 6-48-57-86902-89), а также возможно сочетание наполнителей.
В качестве растворителей связующего используется ацетон (ГОСТ 2603-79), смесь ацетона и этил-ацетата (ГОСТ 22300-76) в соотношении 1 : 1 мас.ч., смесь ацетона и этилцеллозольва (ТУ 6-09-3222-79) в соотношении 97 : 3 мас. ч.
При изготовлении изделий сложной формы и повышенными требованиями к точности размеров и пониженной пористости применяют метод пропитки с использованием в качестве скрепляющего материала для фиксации слоев наполнителя препрега на стеклосетке Ажур (положит. решение по заявке N 4835313/05 от 09.04.90).
Для получения теплостойких ПКМ наряду с теплостойкими связующими для пропитки необходимо использовать теплостойкое связующее для получения препрега скрепляющего материала. В данной технологии связующее для скрепляющего материала должно удовлетворять следующим требованиям:

композиция должна отверждаться без выделения летучих продуктов, так как отверждение происходит в замкнутой форме, и не провоцировать газовыделение из основного связующего;

обеспечивать прочность склейки слоев наполнителя на уровне 40-50 кг/см2;

композиция должна отверждаться по режиму отверждения основного связующего и не снижать его теплостойкость.
Предлагаемый состав связующего удовлетворяет всем перечисленным требованиям и может быть использован для получения скрепляющего препрега в технологии пропитки под давлением.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. В стеклянный реактор, снабженный обратным холодильником, мешалкой, рубашкой для обогрева загружают 100 г ДЦЭДФП и 20 г эпоксидной смолы ЭХД. Смесь нагревают до образования гомогенного смолообразного продукта, затем реактор охлаждают до комнатной температуры.
Отдельно готовят раствор 10 г полиэфира ПНТ ТМ в 86 г ацетона при температуре 50oC. Приготовленный раствор полиэфира в ацетоне вливают в реактор со смолообразным продуктом и интенсивно перемешивают при комнатной температуре до растворения всех компонентов состава.
Приготовленный раствор используют для пропитки стеклоткани Т-50(ВМП)-14. Режим пропитки: скорость пропитки 55 м/час, температура по зонам пропитки - I - 50-60oC, II - 70-80oC, III - 90-100oC, при этом нанос смолы на ткани - 32-33%, летучие - 0,5-1,5%.
Полученный препрег используют для формирования стеклопластика прессовым методом. Режим отверждения пластика: 130oC - 3 ч, 160oC - 1 ч, 180oC - 1 ч, 200oC - 6 ч.
Отформованный пластик разрезают на образцы для испытаний.
Примеры 2, 3 готовят аналогично примеру 1, отличаются используемыми компонентами, наполнителями, а также соотношением компонентов (таблица 1).
Пример 4 иллюстрирует применение предлагаемого состава в качестве связующего для препарата на стеклосетке Ажур в технологии пропитки под давлением. В качестве основного связующего в данном примере используется полиизоциануратный пропиточный состав, обеспечивающий рабочую температуру ПКМ до 250oC (положит. решение по заявке N 4947270/05 от 19.05.91 г.). Основное связующее имеет следующий состав, мас.ч.:

Карбодиимидизованный 4,4-дифенилметандиизоцианат - 100

Эпоксидная смола ЭХД - 10

N,N'-бис-(диметилкарбамидо)дифенилметан - 2,5

Техническая марка пропиточного состава - Суризон-160.
Связующее для скрепляющего слоя готовят аналогично примеру 1. С целью выравнивания скорости отверждения предлагаемого состава и основного связующего состав дополнительно содержит 0,1 мас.ч. триэтиламина. Полученным раствором пропитывают стеклосетку Ажур.
Режим пропитки: скорость пропитки 15 м/мин, температура в сушильной камере пропиточной машины по зонам: I - 50-60oC, II - 70-80oC, III - 90-100oC, при этом нанос смолы на сетке - 50-52%, содержание летучих - 0,5-1,5%.
Полученным препрегом дублируют армирующий наполнитель - стеклоткань Т-50(ВМП)-14, для чего на рабочем столе расстилают стеклоткань, накрывают его препрегом из стеклосетки и проглаживают через фторопластовую пленку термоэлектрическим элементом, нагретым до 100-120oC.
Из дублированной стеклоткани собирают пакет, укладывают его в пресс-форму, затем пропитывают связующим Суризон-160 и отверждают по режиму: 120oC-2ч, 150oC-2ч, 175oC-1ч, 200oC-1ч, 220oC-2ч.
Готовую деталь извлекают из пресс-формы и разрезают на образцы для испытаний.
Примеры 5, 6 готовят аналогично примеру 4, отличаются компонентами и их соотношением (таблица).
Пример 7. Согласно составу прототипа (Пат. США N 3 562 214) в реактор, снабженный обратным холодильником и мешалкой, загружают 100 г дицианового эфира дифенилдиметилметана, 132 г диглицидилгексагидрофталата и 154 г ацетона. Полученный раствор связующего аналогично примеру 1 используют для получения ПКМ прессовым методом и аналогично примеру 4 для изготовления препрега на стеклосетке Ажур и применяют в технологии пропитки под давлением с использованием в качестве основного связующего пропиточного состава Суризон-160.
Для корректного сравнения полученных физико-механических характеристик ПКМ в качестве основного наполнителя используют стеклоткань Т-50(ВМП)-14 при соотношении наполнителя и матрицы 67:33 мас.ч.
Физико-механические свойства ПКМ представлены в таблице.
Образец композиционных материалов испытывались на изгиб и сдвиг по стандартным методикам при 20, 160, 200, 250oC.
ви (кгс/мм2) - предел прочности при статическом изгибе. Испытания проводились на стандартных образцах по ГОСТ 4648-71.
сд (кгс/мм2) - прочность при сдвиге. Испытания проводились по методу короткой балки на стандартных образцах по ОСТ 1.90199-75.
Из данных таблицы видно, что при использовании в составе связующего до 30% эпоксидной смолы и до 15% термоэластопласта сохранение прочности ПКМ до температуры 250oC составляет 70-75% от исходной. Дальнейшее увеличение количества эпоксидной смолы и термоэластопласта в составе связующего приводит к существенному снижению теплостойкости ПКМ на его основе.
Так, введение 50 мас.ч. эпоксидной смолы вместо 20-30 мас.ч. и 20 мас.ч. ПНТ-ТМ вместо 10 мас.ч. (пример 7) приводит к заметному снижению теплостойкости связующего (температура стеклования - 190oC вместо 240-250oC) и ПКМ на его основе сохраняет прочность при изгибе при 250oC - 45% вместо 71% для композиции, содержащей 20 мас. ч. смолы ЭХД и 10 мас.ч. ПНТ-ТМ (пример 1 табл.).
Введение в состав связующего недостаточного количества эпоксидной смолы и термоэластопласта (пример 8) приводит к получению жесткого, нелипкого препрега, из которого невозможно получить качественных образцов ПКМ.
Введение большого количества катализатора отверждения (пример 9) приводит к быстрому отверждению композиции в процессе пропитки и сушки стеклосетки Ажур и как следствие - к получению жесткого препрега, не обладающего клеящей способностью (прочность скрепления слоев равна нулю), в связи с чем не удалось получить качественных образцов материала методом пропитки под давлением. Наоборот, введение недостаточного количества катализатора (пример 10) приводит к неполному отверждению скрепляющего слоя, что отрицательно сказывается на сохранении прочности ПКМ при повышенных температурах (30% при 250oC вместо 36% при содержании достаточного количества (0,1%) катализатора).
Таким образом, свойства отвержденных композиций и ПКМ на их основе, представленные в таблице, показывают, что предлагаемый состав связующего позволяет повысить теплостойкость матрицы с 182oC у состава прототипа до 250oC у заявляемого состава, что находит отражение в увеличении уровня прочностных свойств ПКМ при повышенных температурах на 45-50% по сравнению с прототипом (при 250oC сохранение прочности при изгибе у пластика на заявляемом составе составляет 71-75%, у пластика на составе прототипа - 34,1%).
Предлагаемый состав связующего удовлетворяет всем требованиям для применения его в качестве связующего для скрепления слоя в технологии пропитки под давлением: отверждается без выделения летучих продуктов и не вызывает газовыделения в основном связующем, обеспечивает необходимый уровень склейки - 45-50 г/см и не требует высокой температуры склейки (до 120oC), обеспечивает получение теплостойких ПКМ с высоким уровнем прочности. Прочность при сдвиге стеклопластика, полученного с использованием скрепляющего материала на заявляемом составе, при повышенных температурах существенно превосходит прочность при сдвиге стеклопластика с использованием состава прототипа (сохранение прочности при сдвиге при 250oC с 10% на составе прототипа повышается до 30-36% на заявляемом составе). 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Состав связующего для получения препрега, включающий ароматический дицианат и эпоксидную смолу, отличающийся тем, что состав в качестве ароматического дицианата содержит дицианат дифенилолпропана и дополнительно термоэластопласт, выбранный из группы, содержащей бутадиеннитрильный каучук марки СКН-40НТ с содержанием нитрила акриловой кислоты 40% бутадиеннитрильный каучук марки СКН-30 КТРА с концевыми карбоксильными группами и полиэфир марки ПНТМ продукт поликонденсации оксипропилированного дефенилолпропана и малеинового ангидрида, модифицированного стиролом, и растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.
Дицианат дифенилолпропана 100

Эпоксидная смола 5 30

Термоэластопласт 2 15

Растворитель 45 130

2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит катализатор отверждения в количестве 0,1 0,5 мас.ч.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru