Способ получения препрега

/ В 32 В 27 3 ОПИСА ИЗОБРЕТ АВТОРСКОМ 58 Д.Вф ееейв естны спосключ ающиещих, пропиителей и пата. гов,связуюнаполФабри ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Пластики конструкционного на" значения./Под ред. Е,Б.Тростянской. - М., "Химия", 1974, с.233.Ли Х Невилл К. Справочное руководство по эпоксидным смолам, - М., "Энергия", 1973,;сг 120-)22.:Английский патент В .1358276, кл, И 23 И 27/38, опублик, 1974.Авторское свидетельство СССР У 765209, кл. С 01 В .31/04, 1976. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИ 1 ПРЕПРГГА из углеродного наполнителя, включающий стадии изготовления связующего совмещением в спирто-ацетоновой "меси эпоксиноволачной смолы, фурфурилИзобретение относится к области полученияпрепрегов наоснове армирующих волокнистых наполнителей (например, углеродных,.борных, стеклянных, органических) и органических полимерных связующих, предназначенных для изготовления высокопрочных высокомодульных. композиционных материалов. бы получения препретадии изготовленияки ими волокнистыхследующей сушки полу",8089293 О глицидилового эфира и комплекса трйфторида бора с бензиламином, последующую пропитку им волокнистого наполннтеля и сушку препрега, о т л ич а ю щ и й с я тем, что с цельюповышения жизнеспособности препрега,а также физико-механических характе-ристик композиционного материала изнего, комплекс трифторида бора с бензиламином вводят в виде 20-50%"ногораствора в этаноле при следующем соот"ношении компонентов (мас,чна сухойвес): Углеродныи волокнистый наполнительЭпоксиноволачнаясмолаФурфурилглицидиловый эфирКомплекс трифторидабора с. бенэиламином,в виде 20-50%-ногораствора в этаноле Известно применение в качестве полимерной основы препрегов эпоксидныхсвязующих на,основе.эпоксидных производных бисфенола А, отверждаемыхв присутствии. комплексов ;рифторида,бора с ароматическими аминами.Препреги на основе таких связующихобладают по сравнению с препрегами,не содержащими комплексов ВР, хорошей технологичностью, но не обеспечивают достаточно высоких прочност"ных характеристик в композиционномматериале. Жизнеспособность такихпрепрегов не выше 6 мес.,Известно использование .эпоксидныхсвязующих для препрегов, содержащихв качестве катализатора или сокатализатора отверждения комплекс ВРя салифатическим амином (например, моноэтиламином).:Препреги на основе таких связующих имеют повышенную посравнению с содержащими комплексыВР с ., ароматическими аминами температуру отверждения; отвержденныененаполненные полимеры и пластики.имеют наименьшее относительное удлинение при разрыве и наименьшую.ударнуюВязкостье 15Способомближайшим по технической сущности предложенному, является способ получения препрега,. включающий изготовление связующего смешением в спирто-ацетоновом раствореэпоксиноволачной смолы, фурфурилглицидилового эфира и порошкообразногокомплекса ВР с.бенэиламином, пропитку им непрерывного волокнистого напол.нителя и последующую его сушку, Полученный Препрег имеет по сравнению с.не содержащим комплекса ВР с бенэиламином повышенную жизнеспособность,улучшенные прочностные показатели итеплостойкость,30Недостатком способа по прототипуявляется неприменимость его для су 1щественного (более 6 месяцев) повы"щения жизнеспособности препрега, атакже упруго-прочностных характерис 35тик композиционного материала на егооснове при сжатии, сдвиге и статическом изгибе.Целью настоящего изобретения является повышение жизнеспособностипрепрега, а также физико-механических.характеристик композиционного материала из него.Цель достигается тем, что в способе приготовления препрега, включающем получение связующего совмеще-нием в спирто-ацетоновой смеси эпоксииоволачной смолы, фурфурилглициди лового эфира и комплекса трифторидабора с бензиламином, последующую50пропитку им волокнистого.наполнителяи сушку препрега, комплекс ВР сбензиламином вводится . в виде предварительно приготовленного 20-503-ногораствора в этаноле при следующем соотношении компонентов (мас.ч. на сухой вес)3Углеродный волокнис"тый наполнитель. 58-665,0-7,4 Предполагается, что при таком;сгособе, в отличие от прототипа, увеличение жизнеспособности препрега от 6 до 12 месяцев, а также повышение упруго-прочностных свойств композиционного.материала иэ него достигается за счет участия в отверждении связующего тройного комплекса (НОВ) ВРд х, х БН СН, С Н или комплекса еще более сложйой структуры, образующегося при растворении катализатора ВР ЯН,СНС Н- в этаноле. Эпоксиноволачнаясмала 28-34,6Фурфурилглицидиловый эфирКомплекс ВРз с бензиламином в виде 20 Х 502-ного раствора вэтаноле 1,0-1,2Способ состоит из следующих операций:изготовление связующего заданной концентрации (например, 45-557) совмещением в течение -2 ч при 18-40 С его компонентов (мас.ч. на сухой вес):Эпоксиноволачная смола 100Фурфурилглицидиловыйэфир 18-22Комплекс БР с бенэил 3амином, вводимый в виде20-507-ного раствора вэтаноле 3,5-3,7 20-503-ный раствор катализатора готовят перемешиванием порошкообразного комплекса ВР с бенэиламином в абсоъо . лютированном этаноле при 18-25 бдо полного растворения в течение 30- 45 мин, при этом количество спирта., пошедшее на предварительное растворение комплекса, учитывается при рас" чете общего расхода этанола на задан". ную концентрацию связующего;изготовление препрега из непрерывного волокнистого наполнителя в виде жгута, однонаправленной ленты, ткани или нетканого материала пропиткой его раствором связующего;сушка препрега,.удаление летучих растворителей в шахте пропиточной машины, в термо-. или вакуумщкафу, на воздухе с/без обогрева.Готовый препрег имеет:Связующее, 734-42Летучие, Х 1,5-3,0Растворимая смола, Х Не менее 90Жизнеспособность,мес Не менее 126,2 6,8 5 89293.0 6П р и м е р 1. Из.углеродного жгу- вый эФир,40%-ный растворкомплекса ВГ та и связующего, содержащего эпокси" с бензиламиномв абсолютироваьномспирноволачную смолу, фурфурилглицидило" те,ацетон иабсолютированный спирт в вый эфир, 50%-ный раствор комплексасоотношении 00: 8 л 8,75;60,75;55,5, И с бензнламином в абсолютирован- . . намоткой и последующей сушкой по приЭном спирте, ацетон и абсолютированный меру 1 получают препрег состава спирт в соотношении 100:18:7.:; ( мас.ч, на сухой вес)::60,75:57;25, намоткой при . скорости ; Углеродный наполнитель 59. 5 м/мин и последующей сушкой на воз Эпоксиноволачная смола33,7 духе в течение 24 ч при 1 8-20 С и отно- - Фурфурилглицидиловый сительной влажности не выше 75%эфир 6,1, готовят препрег состава (мас.ч. на Комплекс ВЙ с бензилсухой вес): амином, введенный в видеУглеродный заполнитель 58 5 40%-ного раствора в эта"Эпоксиноволачная смола . 34,6ноле 1,2Фурфурилглицидиловый Содержание летучих в препрегеэбир 2,5%, жизнеспособность 12 мес.Комплекс ВГ с бензил- П р и м е р 5, Из углеродного жгуамином, введенный в 20 та и связующего, содержащего эпоксивиде 50-наго раствора . новолачную смолу, фурфурилглицидило"в этаноле , 1,2вый эфир, 20 -ный раствор комплексаГодержание летучих в препреге ВГ с бензиламином в абсолютирован,8%, жизнеспособность ие менее 12 мес. ном спирте, ацетон и абсолютированныйП р и м е р 2. Пропиткой углеро" 25.спирт в сооткошении.10022:18,.53диого жгута связующим, приготов" 36285:48,05,намоткой ипоследующей ленным по примеру 1,. при скорости сушкой по примеру 1 получают препрег намотки 25 м/мин, получают препрег состава (мас.ч, на.сухой вес): состава (мас.ч. на сухой вес): ,Углеродный наполнитель 58Углеродный. наполнитель66 30 Эпоксиноволачная смола 33,4Эпоксиноволачная смола 28 ФурфурилглицидиловыйФурфурилглицидиловыйэфир 7,4эфир . 5 Комплекс ВГ.с бензилКомплекс ВГ с бензил 3амином, введенный в видеамином, введенный в 20 -ного раствора в этавиде 50 -ного раствора ,.. ноле . 1,2в этаноле 1,0 Содержание летучих в препреге 2,1%,, Содержание летучих в препреге жизнеспособность препрега не мЕнее 1,9 , жизнеспособность не менее . 12 мес.12 .мес. 40 П Р и м е р 6.: Из углеродного жгуП р и м е р 3. Пропиткой углерод- та и связующего, содержащего эпоксиного жгута. связующим, приготовленным новолачную смолу фурфурилглицидилопо примеру 1, при скорости намотки вый эфир, 25 -ный раствор комплекса 20 маймин, получают препрег состава ВГ .с бензиламином в абсолютирован(масч. на сухой вес): . 45 ном спиРте, ацетои и абсолютированныйУглеродный наполнитель 63 спирт всоотношении 100:20:14,4:61,8:Эпоксиноволачная смола , 30,4 :51, намоткой и последующец сушкойФурфурилглицидиловый : при примеру 1 получают .препрег состаэфир . . 5,5 ва (мас.ч. на сухой вес):Комплекс ВГ с бензил- , . 5 О Углеродйый наполнитель 58Эамином, введенный вЭпоксиноволачнаясмола 34виде 50%-ного раствора Фурфурилглицидиловыйв э.таиоле 1,1 . эфирСодержание летучих в препреге ", Комплекс ВГ,с бензил,3%, жизнеспособность не менее55 амином, введеннйй ввиде 12 мес. : . г 25%-ного раствора в этаП р и м е р 4. Из углеродного жгу- . коле, 1,2 та и связующего, содержащего эпокси-Содержание летучих впрепреге 1,8%, "Яаволачную смолу, фурфурилглицидило- жизнеспособность 12 мес;7 892930 8 Свойства углепластиков,кгс/ммЖизнеспособность И. примеров Свойства связующих . в кгс/см ОюмИМодульФ о Сж20 С 150 Ссдвига уЪсдь из. препрега, мес аЮ7,315300 7,5 15500 7,5 15500 7,2 15300 72 5300 7,1 15200 6,4 14600 807 465 2810 465 3 805 470 4 795 470 5 798 471 6., 800 475 7 700 405 Контрольный попрото- типу 1975 2025 1970 1995 1990 2005 760 12 129 83 12 130 88 2 130 85 12 129 83 12 128 83 12 128 84 б 120 75 145 140 39 143 143 144 123 Корректор Н.Ревская Редактор Л.Письман Техред Л. Олийнык Заказ 770 Подписное Тираж 318 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРП р и м е р 7 контрольный по прототипу).Из углеродного наполнителя и связующего, получаемого одновременным 5смешением эпоксиноволачной смолы, Фурфурилглицидилового эфира, порошкообразного комплекса ВР с бензиламином,ацетона и абсолютированного спирта всоотношении 100.20:3,6:61,8.:61,8, про питкой и подсушкой его в вертикальнойпропиточной машине получают препрегсостава (мас,ч. иа сухой вес):,Углеродный наполнитель 63Эпоксиноволачная смола. 29,9фурфурилглицидиловыйэфир 6,0Комплекс ВР с бензиламином, введенный з видесухого порошка 1,Содержание летучих в препреге2,67., жизнеспособность 6 мес. Из препрегов, полученных по при" мерам 1-7, прямым прессованием при 160 в течение 10 ч при удельном43давлении 5 кгс/мм готовили образцы композиционных материалов.Данные по жизнеспособности препрегов, свойствам ненаполненных, связующих, отвержденных по ступенчатому режиму 100"С/4 ч + 120 С/4 ч ++ 140"С/3 ч + 150 фС/3 ч, и композиционных материалов приведены в таблице.,Из таблицы видно, что введение катализатора в виде предварительно приготовленного спиртового раствора обеспечивает в отвержденном связующем повышение модуля сдвига на 12-187, предела прочности при статическом изгибе и сжатии на 12-157; увеличение. жизнеспособности препрегов с 6 до 12 мес ; повышение физико- механических характеристик композиционных материалов на 10-177.