RU2201423C2 - Полимерное связующее и высокопрочные термостойкие композиционные материалы на его основе - Google Patents
Полимерное связующее и высокопрочные термостойкие композиционные материалы на его основе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2201423C2 RU2201423C2 RU2000132562A RU2000132562A RU2201423C2 RU 2201423 C2 RU2201423 C2 RU 2201423C2 RU 2000132562 A RU2000132562 A RU 2000132562A RU 2000132562 A RU2000132562 A RU 2000132562A RU 2201423 C2 RU2201423 C2 RU 2201423C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- binder
- bis
- binding agent
- strength
- carbon fiber
- Prior art date
Links
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 12
- BXERHCITLNBIMV-UHFFFAOYSA-N 2-amino-5-[(4-amino-3-cyanophenyl)methyl]benzonitrile Chemical compound C1=C(C#N)C(N)=CC=C1CC1=CC=C(N)C(C#N)=C1 BXERHCITLNBIMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- SSIIVKRGBWPLNS-UHFFFAOYSA-N 4-[3-(3,4-dicyanophenoxy)phenoxy]benzene-1,2-dicarbonitrile Chemical compound C1=C(C#N)C(C#N)=CC=C1OC1=CC=CC(OC=2C=C(C(C#N)=CC=2)C#N)=C1 SSIIVKRGBWPLNS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- -1 aromatic tetracarboxylic acid Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims abstract description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 29
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 28
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 125000001731 2-cyanoethyl group Chemical group [H]C([H])(*)C([H])([H])C#N 0.000 claims description 9
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 4
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 claims description 4
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 claims description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 abstract description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 5
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 3
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- UITKHKNFVCYWNG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,4-dicarboxybenzoyl)phthalic acid Chemical compound C1=C(C(O)=O)C(C(=O)O)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C(C(O)=O)=C1 UITKHKNFVCYWNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- GTDPSWPPOUPBNX-UHFFFAOYSA-N ac1mqpva Chemical compound CC12C(=O)OC(=O)C1(C)C1(C)C2(C)C(=O)OC1=O GTDPSWPPOUPBNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005407 aluminoborosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000001938 differential scanning calorimetry curve Methods 0.000 description 1
- 125000000816 ethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 125000002560 nitrile group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000010525 oxidative degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000002990 reinforced plastic Substances 0.000 description 1
- 239000012763 reinforcing filler Substances 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000003017 thermal stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области получения высокопрочных термостойких негорючих композиционных материалов - стекло и углепластиков на основе полимерного связующего, которые могут быть использованы для изделий авиационной техники - лопаток компрессоров, огнезащитных экранов, теплоизолирующих прокладок, воздухозаборников и т.п. Описывается полимерное связующее для композиционных материалов - олигомер, полученный путем взаимодействия тетранитрила ароматической тетракарбоновой кислоты и ароматического бис-о-цианамина, причем олигомер получают при температуре 170-180oС, в качестве тетранитрила ароматической тетракарбоновой кислоты используют 4,4'-(м-фенилендиокси)дифталонитрил, в качестве бис-о-цианамина используют 3,3'-дициано-4,4'-диаминодифенилметан и дополнительно введен 1,2-бис(цианоэтил)карборан при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: 3,3'-дициано-4,4'-диаминодифенилметан 40,7; 4,4'-(м-фенилендиокси)дифталонитрил 53,3-59,3; 1,2-бис(цианоэтил)карборан 10-30, а также описывается высокопрочные композиционные материалы, содержащие указанное связующее и стеклоткань или углеволокнистый наполнитель. Изобретение позволяет получить порошкообразное связующее, а также стекло- и углепластики на его основе с повышенными физико-механическими характеристиками, сохраняющими эти характеристики при кратковременном и длительном воздействии температуры 400oС на уровне не менее 80% от исходного значения. 3 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к области получения высокопрочных термостойких негорючих композиционных материалов стекло- и углепластиков на основе полимерного связующего, длительно работающих при температуре 400oС и сохраняющих при этом механическую прочность не менее 80% от исходной величины. Указанные композиционные материалы могут быть использованы для изготовления ответственных агрегатов нового поколения авиационной техники (лопатки компрессоров, огнезащитные экраны, теплоизолирующие прокладки, воздухозаборники и т.д.).
Известны связующие для термостойких и высокопрочных композиционных материалов на основе полиимидов, полиаминоимидов, полибензимидазопирролонов (Авиационные материалы на рубеже XX-XXI вв.- В научно-техническом сб., 1994, с.207-209; В.В. Коршак. Термостойкие полимеры. - М.: Наука, 1969, с.271.).
Известно связующее СП-ЦМ-50, представляющее собой продукты взаимодействия диангидрида бензофенонтетракарбоновой кислоты с бис-метаном в смеси растворителей. Известен стеклопластик СТП-ЦМ конструкционного назначения на основе связующего СП-ЦМ-50 и стеклоткани в качестве армирующего наполнителя (ТУ 6-06-5845889-01-91).
Из термостойких углепластиков известны КМУ-2лп, КМУ-8 на основе полиимидного СП-97 и полиамидоимидного ПАИС-104 связующих (Армированные пластики. М., 1997 г., с. 251.).
Эти связующие обеспечивают стекло- и углепластикам на их основе высокую исходную механическую прочность, длительную работоспособность при температурах 250-350oС и кратковременную при температуре до 400oС. Однако синтез указанных связующих требует точного соблюдения стехиометрических соотношений мономеров, использования токсичных высококипящих органических растворителей, а процесс формования композиционных материалов сопровождается выделением значительного количества летучих продуктов реакции, что препятствует получению монолитных изделий, а также изделий с высокими физико-механическими характеристиками при длительной эксплуатации при температурах 350-400oС.
Наиболее близкими по технической сущности к заявленному изобретению является полимерное связующее для композиционных материалов, принятое за прототип, представляющее собой олигомер на основе тетранитрилов ароматических тетракарбоновых кислот и бис-о-цианаминов, синтез которого осуществляется в расплаве при стехиометрическом соотношении мономеров (А.с. СССР 757554, С 08 G 73/06, БИ 31, 1980 г.).
Недостатком связующего является его низкая термоокислительная устойчивость в условиях длительного воздействия температур 400-450oС.
Стеклопластик на основе вышеуказанного связующего следующего состава, мас.ч.:
Связующее - 24-30
Стекловолокнистый наполнитель - 70-76
имеет высокую механическую прочность σви = 60-75 кгс/мм2, однако сохраняет ее на уровне не более 70% от исходной величины при кратковременном (не более 0,5 ч) воздействии температуры 400oС. Увеличение продолжительности воздействия указанной температуры приводит к полному выгоранию связующего.
Связующее - 24-30
Стекловолокнистый наполнитель - 70-76
имеет высокую механическую прочность σви = 60-75 кгс/мм2, однако сохраняет ее на уровне не более 70% от исходной величины при кратковременном (не более 0,5 ч) воздействии температуры 400oС. Увеличение продолжительности воздействия указанной температуры приводит к полному выгоранию связующего.
Известен углепластик на основе гетероциклического связующего следующего состава, мас.ч.:
Связующее - 38
Углеволокнистый наполнитель - 62
(Патент США 5120819, МКИ C 08 G 73/00).
Связующее - 38
Углеволокнистый наполнитель - 62
(Патент США 5120819, МКИ C 08 G 73/00).
В качестве углеродного наполнителя применяется углеродная ткань из жгута Т-300. Углепластик имеет прочность при сдвиге 6,8 кгс/мм2 при нормальной температуре, однако сохраняет ее на уровне 55% при температуре 343oС. Препрег получают по растворной технологии, что говорит о том, что используются токсичные растворители.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание экологически безопасного порошкообразного связующего, стекло- и углепластиков на его основе с повышенными физико-механическими характеристиками, сохраняющими их при кратковременном и длительном воздействии температуры 400oС на уровне не менее 80% от исходного значения.
Для решения поставленной задачи предложены:
1. Полимерное связующее для композиционных материалов - олигомер, полученный путем взаимодействия тетранитрила ароматической тетракарбоновой кислоты и ароматического бис-о-цианамин, отличающееся тем, что олигомер получают при температуре 170-180oС, в качестве тетранитрила ароматической тетракарбоновой кислоты используют 4,4'-(м-фенилендиокси)дифталонитрил, в качестве бис-о-цианамина используют 3,3'-дициано-4,4'-диаминодифенилметан и дополнительно введен 1,2-бис(цианоэтил)карборан при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
3,3'-дициано-4,4'-диаминодифенилметан - 40,7
4,4'-(м-фенилендиокси)дифталонитрил - 53,3÷59,3
1,2-бис(цианоэтил)карборан - 10÷30
2. Стеклопластик на его основе следующего состава, мас.ч.:
Связующее - 24-30
Стеклоткань - 76-70
3. Углеволокнистый наполнитель на основе следующего состава, мас.ч.:
Связующее - 36-42
Углеволокнистый наполнитель - 58-64
В качестве углеволокнистого наполнителя используют углеродные волокна, жгуты, ленты, ткани.
1. Полимерное связующее для композиционных материалов - олигомер, полученный путем взаимодействия тетранитрила ароматической тетракарбоновой кислоты и ароматического бис-о-цианамин, отличающееся тем, что олигомер получают при температуре 170-180oС, в качестве тетранитрила ароматической тетракарбоновой кислоты используют 4,4'-(м-фенилендиокси)дифталонитрил, в качестве бис-о-цианамина используют 3,3'-дициано-4,4'-диаминодифенилметан и дополнительно введен 1,2-бис(цианоэтил)карборан при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
3,3'-дициано-4,4'-диаминодифенилметан - 40,7
4,4'-(м-фенилендиокси)дифталонитрил - 53,3÷59,3
1,2-бис(цианоэтил)карборан - 10÷30
2. Стеклопластик на его основе следующего состава, мас.ч.:
Связующее - 24-30
Стеклоткань - 76-70
3. Углеволокнистый наполнитель на основе следующего состава, мас.ч.:
Связующее - 36-42
Углеволокнистый наполнитель - 58-64
В качестве углеволокнистого наполнителя используют углеродные волокна, жгуты, ленты, ткани.
Существенным отличием предлагаемого изобретения является дополнительное введение в состав мономеров при синтезе связующего 1,2 -бис(цианоэтил)карборана, наличие у которого двух функциональных нитрильных групп позволяет ему встраиваться в основную полимерную цепь и выполнять роль химически связанного, не испаряющегося в процессе воздействия повышенных температур, высокоэффективного антиоксиданта термостабилизатора. Термостабилизирующее действие клозо-карборанов-12 обусловлено активным взаимодействием ВН-групп карборана с кислородом воздуха и бор-центрированных радикалов со свободными радикалами или микрорадикалами, уменьшающими тем самым вероятность вырожденного разветвления цепи в процессе термоокислительной деструкции. Наличие этиленовых групп в структуре 1,2-бис(цианоэтил)карборана способствует равномерному распределению остаточных напряжений и увеличению плотности упаковки отвержденной полимерной матрицы, что обуславливает повышение ее теплостойкости и физико-механических характеристик.
Примеры осуществления
Пример 1
Получение связующего
В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром и барботером для подачи инертного газа, загружают 40,7 мас.ч. (0,163 моль) 3,3'-дициано-4,4'-диаминодифенилметана (ТУ6-06-27-91), 53,3 мас.ч. (0,163 моль) 4,4'-(м-фенилендиокси)дифталонитрила (опытный образец) и 10 мас. ч. 1,2-бис(цианоэтил)карборана (опытный образец). Содержимое колбы нагревают при интенсивном перемешивании в точке аргона при 170-180oС до полного исчезновения на термограммах ДСК реакционной массы эндертермических пиков, обусловленных плавлением исходных мономеров. Расплав синтезированного таким образом олигомера сливают в металлический противень и после охлаждения измельчают на шаровой мельнице. Получают порошковое связующее с температурой плавления 100-120oС.
Пример 1
Получение связующего
В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром и барботером для подачи инертного газа, загружают 40,7 мас.ч. (0,163 моль) 3,3'-дициано-4,4'-диаминодифенилметана (ТУ6-06-27-91), 53,3 мас.ч. (0,163 моль) 4,4'-(м-фенилендиокси)дифталонитрила (опытный образец) и 10 мас. ч. 1,2-бис(цианоэтил)карборана (опытный образец). Содержимое колбы нагревают при интенсивном перемешивании в точке аргона при 170-180oС до полного исчезновения на термограммах ДСК реакционной массы эндертермических пиков, обусловленных плавлением исходных мономеров. Расплав синтезированного таким образом олигомера сливают в металлический противень и после охлаждения измельчают на шаровой мельнице. Получают порошковое связующее с температурой плавления 100-120oС.
Получение стеклопластика
Порошкообразное связующее наносят на алюмоборосиликатную стеклоткань (ГОСТ 19170-73) сатиновой структуры в электростатическом поле, разрезают на листы необходимого размера, укладывают в пакет и прессуют при температуре 200-250oС и удельном давлении 10-15 кгс/мм2 с последующей термообработкой без давления при температуре 300-400oС.
Порошкообразное связующее наносят на алюмоборосиликатную стеклоткань (ГОСТ 19170-73) сатиновой структуры в электростатическом поле, разрезают на листы необходимого размера, укладывают в пакет и прессуют при температуре 200-250oС и удельном давлении 10-15 кгс/мм2 с последующей термообработкой без давления при температуре 300-400oС.
Состав стеклопластика, мас.ч.:
Связующее - 24
Стеклоткань - 76
Получение углепластика
Изготовление полуфабриката осуществлялось напылением связующего на углеродную ленту ЛУ-24П (ТУ 6-06-31-560-86) в электростатическом поле с последующим оплавлением. Формование углепластика проводилось при температуре 200oС и давлении 10 кгс/мм2 в прессе с дальнейшей термообработкой в свободном состоянии в интервале температур 250-400oС.
Связующее - 24
Стеклоткань - 76
Получение углепластика
Изготовление полуфабриката осуществлялось напылением связующего на углеродную ленту ЛУ-24П (ТУ 6-06-31-560-86) в электростатическом поле с последующим оплавлением. Формование углепластика проводилось при температуре 200oС и давлении 10 кгс/мм2 в прессе с дальнейшей термообработкой в свободном состоянии в интервале температур 250-400oС.
Состав углепластика, мас.ч.:
Связующее - 36
Углеволокнистый наполнитель - 64
Пример 2
Получение связующего
Аналогично Примеру 1 получают связующее при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
3,3'-Дициано-4,4'-диаминодифенилметан - 40,7
4,4'-(М-фенилендиокси)дифталонитрил - 59,3
1,2-Бис(цианоэтил)карборан - 20
Получение стеклопластика
Аналогично Примеру 1 получают стеклопластик со следующим соотношением компонентов, мас.ч.:
Связующее - 24
Стеклоткань - 76
Получение углепластика
Аналогично Примеру 1 получают углепластик с использованием в качестве углеродного наполнителя - ткань марки "УТ-150" со следующим соотношением компонентов, мас.ч.:
Связующее - 42
Углеволокнистый наполнитель - 58
Пример 3
Получение связующего
Аналогично Примеру 1 получают связующее при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
3,3'-Дициано-4,4'-диаминодифенилметан - 40,7
4,4'-(М-фенилендиокси)дифталонитрил - 59,3
1,2-Бис(цианоэтил)карборан - 30
Получение стеклопластика
Порошкообразное связующее наносят в электростатическом поле на кварцевую стеклоткань (ТУ6-11-216-71) сатиновой структуры и получают стеклопластик аналогично Примеру 1 при следующим соотношением компонентов, мас.ч.:
Связующее - 30
Стеклоткань - 70
Получение углепластика
Аналогично Примеру 1 получают углепластик с использованием в качестве углеродного наполнителя - жгут марки "ЛЖУ" со следующим соотношением компонентов, мас.ч.:
Связующее - 42
Углеволокнистый наполнитель - 58
Свойства (утвержденного связующего, стекло-, углепластиков на его основе приведены в таблице, где Примеры 1, 2, 3 - предлагаемые, 4 - прототип.
Связующее - 36
Углеволокнистый наполнитель - 64
Пример 2
Получение связующего
Аналогично Примеру 1 получают связующее при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
3,3'-Дициано-4,4'-диаминодифенилметан - 40,7
4,4'-(М-фенилендиокси)дифталонитрил - 59,3
1,2-Бис(цианоэтил)карборан - 20
Получение стеклопластика
Аналогично Примеру 1 получают стеклопластик со следующим соотношением компонентов, мас.ч.:
Связующее - 24
Стеклоткань - 76
Получение углепластика
Аналогично Примеру 1 получают углепластик с использованием в качестве углеродного наполнителя - ткань марки "УТ-150" со следующим соотношением компонентов, мас.ч.:
Связующее - 42
Углеволокнистый наполнитель - 58
Пример 3
Получение связующего
Аналогично Примеру 1 получают связующее при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
3,3'-Дициано-4,4'-диаминодифенилметан - 40,7
4,4'-(М-фенилендиокси)дифталонитрил - 59,3
1,2-Бис(цианоэтил)карборан - 30
Получение стеклопластика
Порошкообразное связующее наносят в электростатическом поле на кварцевую стеклоткань (ТУ6-11-216-71) сатиновой структуры и получают стеклопластик аналогично Примеру 1 при следующим соотношением компонентов, мас.ч.:
Связующее - 30
Стеклоткань - 70
Получение углепластика
Аналогично Примеру 1 получают углепластик с использованием в качестве углеродного наполнителя - жгут марки "ЛЖУ" со следующим соотношением компонентов, мас.ч.:
Связующее - 42
Углеволокнистый наполнитель - 58
Свойства (утвержденного связующего, стекло-, углепластиков на его основе приведены в таблице, где Примеры 1, 2, 3 - предлагаемые, 4 - прототип.
Из приведенной таблицы следует, что связующее предлагаемого состава обладает значительно более высокими тепло- и термостойкостью и физико-механическими характеристиками по сравнению с прототипом. Так, например, у предлагаемого связующего температура 10% потери массы в условиях динамического термогравиметрического анализа на воздухе увеличивается с 540oС (прототип) до 630oС, на 150o увеличивается температура стеклования, существенно возрастает значение предела прочности при сжатии, причем сохранение этого показателя при 400oС составляет 82-90% (для прототипа - 30%).
Стеклопластик, полученный на основе предложенного связующего, обладает высокой механической прочностью (63-88 кг/мм2 в зависимости от марки стеклоткани), сохраняет ее на уровне, превышающем 80%, как при кратковременном (0,5 ч), так и при длительном (30 ч) воздействии температуры 400oС. В этих условиях механическая прочность предлагаемого стеклопластика значительно превосходит прочность прототипа стеклопластика, который практически не работает при увеличении продолжительности воздействия температуры 400oС. Кроме того, стеклоткани на основе предлагаемого связующего огнестойки, имеют очень низкую пористость (0,9-1,75%).
Углепластик, полученный на основе предложенного связующего, обладает высокими механическими характеристиками при температуре 400oС, сохранение прочности составляет 75-80% от исходной. Углепластик обладает низкой пористостью, находящейся на уровне 0,5-2%. Кроме того, углепластик получают по порошковой технологии, которая более экологически безопасна по сравнению с растворной.
Таким образом, применение предлагаемого связующего и стекло- и углепластиков на его основе позволит создать перспективные изделия авиационно-космического назначения с повышенными прочностными показателями, с одновременным увеличением температуры эксплуатации до 400-450oC и уменьшением веса элементов конструкций на 30-40%.
Claims (1)
1. Полимерное связующее для композиционных материалов - олигомер, полученный путем взаимодействия тетранитрила ароматической тетракарбоновой кислоты и ароматического бис-о-цианамина, отличающееся тем, что олигомер получают при температуре 170-180oС, в качестве тетранитрила ароматической тетракарбоновой кислоты используют 4,4'-(м-фенилендиокси)дифталонитрил, в качестве бис-о-цианамина используют 3,3'-дициано-4,4'-диаминодифенилметан и дополнительно введен 1,2-бис(цианоэтил)карборан при следующем соотношении компонентов, мас. ч. :
3,3'-Дициано-4,4'-диаминодифенилметан - 40,7
4,4'-(М-фенилендиокси)дифталонитрил - 53,3-59,3
1,2-Бис(цианоэтил)карборан - 10-30
2. Высокопрочный композиционный материал, содержащий полимерное связующее и стеклоткань, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего используют связующее по п. 1, при следующем соотношении компонентов, маc. ч. :
Связующее - 24-30
Стеклоткань - 76-70
3. Высокопрочный композиционный материал, содержащий полимерное связующее и углеволокнистый наполнитель, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего используют связующее из п. 1, при следующем соотношении компонентов, мас. ч. :
Связующее - 36-42
Углеволокнистый наполнитель - 58-64
4. Высокопрочный композиционный материал по п. 4, отличающийся тем, что в качестве углеволокнистого наполнителя используют углеродные волокна, жгуты, ленты, ткани.
3,3'-Дициано-4,4'-диаминодифенилметан - 40,7
4,4'-(М-фенилендиокси)дифталонитрил - 53,3-59,3
1,2-Бис(цианоэтил)карборан - 10-30
2. Высокопрочный композиционный материал, содержащий полимерное связующее и стеклоткань, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего используют связующее по п. 1, при следующем соотношении компонентов, маc. ч. :
Связующее - 24-30
Стеклоткань - 76-70
3. Высокопрочный композиционный материал, содержащий полимерное связующее и углеволокнистый наполнитель, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего используют связующее из п. 1, при следующем соотношении компонентов, мас. ч. :
Связующее - 36-42
Углеволокнистый наполнитель - 58-64
4. Высокопрочный композиционный материал по п. 4, отличающийся тем, что в качестве углеволокнистого наполнителя используют углеродные волокна, жгуты, ленты, ткани.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000132562A RU2201423C2 (ru) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | Полимерное связующее и высокопрочные термостойкие композиционные материалы на его основе |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000132562A RU2201423C2 (ru) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | Полимерное связующее и высокопрочные термостойкие композиционные материалы на его основе |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000132562A RU2000132562A (ru) | 2002-10-20 |
| RU2201423C2 true RU2201423C2 (ru) | 2003-03-27 |
Family
ID=20243971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000132562A RU2201423C2 (ru) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | Полимерное связующее и высокопрочные термостойкие композиционные материалы на его основе |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2201423C2 (ru) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2277141C2 (ru) * | 2002-10-25 | 2006-05-27 | Вейерхойзер Компани | Способ производства сыпучих измеримых частиц уплотненных волокон |
| RU2354666C1 (ru) * | 2007-12-12 | 2009-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ получения термостойких гетероциклических полимеров |
| RU2368635C2 (ru) * | 2007-12-12 | 2009-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Термостойкая клеевая композиция холодного отверждения |
| RU2427594C1 (ru) * | 2009-12-21 | 2011-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ФГУП "ВИАМ") | Препрег и изделие, выполненное из него |
| RU2510408C1 (ru) * | 2012-10-23 | 2014-03-27 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Полимерное связующее и препрег на его основе |
| RU2572139C1 (ru) * | 2014-06-10 | 2015-12-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ получения углепластиков на основе термостойкого связующего |
| RU2695606C1 (ru) * | 2018-11-08 | 2019-07-24 | Акционерное Общество "Институт Новых Углеродных Материалов И Технологий" | Композиция фталонитрильного связующего для полимерных композиционных материалов, способ ее получения, способ получения полимерного композиционного материала и материал, полученный этим способом |
| RU2708586C2 (ru) * | 2018-02-15 | 2019-12-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Полимерный композит и способ его получения |
| RU2710559C1 (ru) * | 2019-05-16 | 2019-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Способ получения аппретированных стеклянных волокон и композиционные материалы на их основе |
| CN113004518A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-06-22 | 华东理工大学 | 一种邻苯二甲腈树脂预聚物及其制备方法 |
| RU2770094C1 (ru) * | 2021-04-01 | 2022-04-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова» (КБГУ) | Стеклонаполненные композиции на основе полифениленсульфида и способ их получения |
| RU2770097C1 (ru) * | 2021-04-01 | 2022-04-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова» (КБГУ) | Полифениленсульфидные композиции с аппретированными стекловолокнами и способ их получения |
| RU2784939C1 (ru) * | 2022-06-15 | 2022-12-01 | Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод имени М.И. Калинина, г. Екатеринбург" | Способ получения высокотемпературного композиционного материала |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2225417C1 (ru) * | 2002-11-11 | 2004-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Гетероциклический термореактивный полимер |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5120819A (en) * | 1984-09-18 | 1992-06-09 | Boeing Company | High performance heterocycles |
-
2000
- 2000-12-26 RU RU2000132562A patent/RU2201423C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5120819A (en) * | 1984-09-18 | 1992-06-09 | Boeing Company | High performance heterocycles |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| БЮЛЛЕР К.-У. Тепло- и термостойкие полимеры. - М.: Химия, 1984, с.1055. * |
| КОРШАК В.В. Термостойкие полимеры. - М.: Наука, 1969, с.271. * |
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2277141C2 (ru) * | 2002-10-25 | 2006-05-27 | Вейерхойзер Компани | Способ производства сыпучих измеримых частиц уплотненных волокон |
| RU2354666C1 (ru) * | 2007-12-12 | 2009-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ получения термостойких гетероциклических полимеров |
| RU2368635C2 (ru) * | 2007-12-12 | 2009-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Термостойкая клеевая композиция холодного отверждения |
| RU2427594C1 (ru) * | 2009-12-21 | 2011-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ФГУП "ВИАМ") | Препрег и изделие, выполненное из него |
| RU2510408C1 (ru) * | 2012-10-23 | 2014-03-27 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Полимерное связующее и препрег на его основе |
| RU2572139C1 (ru) * | 2014-06-10 | 2015-12-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ получения углепластиков на основе термостойкого связующего |
| RU2708586C2 (ru) * | 2018-02-15 | 2019-12-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Полимерный композит и способ его получения |
| RU2695606C1 (ru) * | 2018-11-08 | 2019-07-24 | Акционерное Общество "Институт Новых Углеродных Материалов И Технологий" | Композиция фталонитрильного связующего для полимерных композиционных материалов, способ ее получения, способ получения полимерного композиционного материала и материал, полученный этим способом |
| US12146037B2 (en) | 2018-11-08 | 2024-11-19 | Joint Stock Company “Institute of New Carbon Materials and Technologies” | Composition of phthalonitrile resin matrix for polymer composite materials, method for fabrication thereof, method for manufacturing of polymer composite material, and material obtained by this method |
| RU2710559C1 (ru) * | 2019-05-16 | 2019-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Способ получения аппретированных стеклянных волокон и композиционные материалы на их основе |
| CN113004518A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-06-22 | 华东理工大学 | 一种邻苯二甲腈树脂预聚物及其制备方法 |
| RU2770094C1 (ru) * | 2021-04-01 | 2022-04-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова» (КБГУ) | Стеклонаполненные композиции на основе полифениленсульфида и способ их получения |
| RU2770097C1 (ru) * | 2021-04-01 | 2022-04-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова» (КБГУ) | Полифениленсульфидные композиции с аппретированными стекловолокнами и способ их получения |
| RU2803746C2 (ru) * | 2022-02-17 | 2023-09-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Способ получения аппретированных углеродных волокон и полимерный композит |
| RU2803603C2 (ru) * | 2022-02-25 | 2023-09-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Способ получения аппретированных углеволокон и полимерные композиции на их основе |
| RU2784939C1 (ru) * | 2022-06-15 | 2022-12-01 | Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод имени М.И. Калинина, г. Екатеринбург" | Способ получения высокотемпературного композиционного материала |
| RU2818819C1 (ru) * | 2023-03-09 | 2024-05-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Способ получения аппретированных стеклянных волокон и композиционные материалы на их основе |
| RU2811291C1 (ru) * | 2023-03-15 | 2024-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Способ получения аппретированного углеволокна и полимерный композит на его основе |
| RU2811385C1 (ru) * | 2023-03-16 | 2024-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Способ получения аппретированных углеродных волокон и полимерные композиты на их основе |
| RU2811293C1 (ru) * | 2023-03-16 | 2024-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Способ получения аппретированных углеродных волокон и композиционные материалы на их основе |
| RU2811391C1 (ru) * | 2023-03-17 | 2024-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова"(КБГУ) | Способ получения аппретированных углеродных волокон и полиэфирэфиркетонные композиции |
| RU2816425C1 (ru) * | 2023-04-03 | 2024-03-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Способ получения аппретированного углеволокна и полимерный композиционный материал на его основе |
| RU2816362C1 (ru) * | 2023-04-03 | 2024-03-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Способ получения аппретированного углеволокна и армированная полимерная композиция на ее основе |
| RU2841217C1 (ru) * | 2024-03-05 | 2025-06-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Способ получения аппретированного углеволокна и полиэфиримидная композиция на его основе |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2201423C2 (ru) | Полимерное связующее и высокопрочные термостойкие композиционные материалы на его основе | |
| US4244853A (en) | Composition and method for making polyimide resin-reinforced fabric | |
| Sastri et al. | Phthalonitrile polymers: cure behavior and properties | |
| Sastri et al. | Phthalonitrile‐glass fabric composites | |
| EP1848755B1 (en) | Improved phthalonitrile composites | |
| TWI705064B (zh) | 含有苯并環氧化物摻合物之可固化組合物及其用途 | |
| Timoshkin et al. | Heat-resistant carbon fiber reinforced plastics based on a copolymer of bisphthalonitriles and bisbenzonitrile | |
| JP5292091B2 (ja) | 製造特性が向上したビスマレイミド樹脂系 | |
| US3600341A (en) | Ablative char-forming compositions containing an intractable polyphenylene polymer | |
| RU2510408C1 (ru) | Полимерное связующее и препрег на его основе | |
| CA2049116C (en) | Toughened epoxy matrix with improved damage tolerance and temperature performance | |
| JP7405097B2 (ja) | 繊維強化ポリイミド樹脂成形前駆体及びその製造方法 | |
| AU751842B2 (en) | Resin transfer moulding | |
| JP5016998B2 (ja) | 繊維強化複合材料用マトリックス樹脂およびプリプレグ | |
| JP5526700B2 (ja) | ポリマレイミド系組成物 | |
| KR102566686B1 (ko) | 프리프레그 및 섬유 강화 복합 재료 | |
| Hou et al. | IM7/LaRCTM-IAX-3 polyimide composites | |
| Yudin et al. | Processing and properties of new high‐temperature, lightweight composites based on foam polyimide binder | |
| SU1126580A1 (ru) | Термореактивна полимерна композици | |
| RU2820901C1 (ru) | Термостойкое связующее, препрег и полимерный композиционный материал на его основе | |
| RU2223981C1 (ru) | Препрег | |
| EP3115396A1 (en) | Cyanate ester/aryl ethynyl polyimide resins for composite materials | |
| RU2740286C1 (ru) | Безрастворный способ получения фталонитрильного препрега и полимерный композиционный материал на его основе | |
| JPS6339612B2 (ru) | ||
| Sastri et al. | Flame Resistant Phthalonitrile Composites |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131227 |