RU2547506C1

RU2547506C1 - Epoxy binding agent for reinforced plastics

Info

Publication number: RU2547506C1
Application number: RU2013144253/05A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Зюкин; Михаил Леонидович Кербер; Ирина Юрьевна Горбунова
Priority date: 2013-10-02
Filing date: 2013-10-02
Publication date: 2015-04-10
Also published as: RU2013144253A

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to the field of creating highly-strong composite materials based on fibrous fillers and epoxy binding agents, which can be used in the aviation industry, machine-, shipbuilding and other fields of technology. A binding agent includes dianic epoxy resin, the hardener diaminodiphenylsulphone and a modifier, the latter is represented by a mixture of thermoplastic modifiers, consisting of polysulphone and polyetherimide in a ratio from 1:3 to 3:1, with the following ratio of components, wt.p.: dianic epoxy resin - 100, mixture of thermoplastic modifiers - 1-25, diaminodiphenylsulphone - 35-50.

EFFECT: increase of toughness, strength and thermal resistance of the binding agent.

2 tbl, 8 ex

Description

Изобретение относится к области создания высокопрочных композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей и эпоксидных связующих, которые могут быть использованы в машино-, судостроении, авиационной промышленности и других областях техники.The invention relates to the field of creating high-strength composite materials based on fibrous fillers and epoxy binders, which can be used in machine, shipbuilding, aircraft industry and other technical fields.

В патенте RU 1681513 (ВИАМ) раскрывается модифицированное связующее на основе эпоксидной смолы, включающее следующие компоненты, масс. ч: эпоксидная смола 100; отвердитель 85-95 и полисульфон 1,9-2,1. Способ приготовления данного связующего предусматривает растворение полисульфона в отвердителе с последующим смешением полученного раствора с эпоксидной смолой. Препрег, полученный при помощи данного связующего, представляет собой волокнистый материал, пропитанный данным связующим с последующим его отверждением. К недостаткам данного технического решения относится малая жизнеспособность препрега, что связано с применением жидкого изо-метилтетрагидрофталевого ангидрида, который широко применяется при изготовлении изделий по намоточной технологии, требующей высокую скорость гелирования и отверждения. Также в данном техническом решении полисульфон, при его содержании 1,9-2,1 масс. ч., не окажет существенного влияния на повышение прочностных и ударных характеристик слоистого композита.In patent RU 1681513 (VIAM) discloses a modified binder based on epoxy resin, comprising the following components, mass. h: epoxy resin 100; hardener 85-95 and polysulfone 1.9-2.1. A method of preparing this binder involves dissolving the polysulfone in the hardener, followed by mixing the resulting solution with an epoxy resin. The prepreg obtained using this binder is a fibrous material impregnated with this binder, followed by curing. The disadvantages of this technical solution include the low viability of the prepreg, which is associated with the use of liquid isomethyltetrahydrophthalic anhydride, which is widely used in the manufacture of products using winding technology that requires a high gelation and curing rate. Also in this technical solution polysulfone, with its content of 1.9-2.1 mass. h., will not have a significant impact on increasing the strength and impact characteristics of the layered composite.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является композиция эпоксидного связующего, содержащего полисульфон (Горбунова И.Ю., Шустов М.В., Кербер М.Л. Влияние термопластичных модификаторов на свойства и процесс отверждения эпоксидных полимеров // Инженерно-физический журнал. Т. 76, №3. - С. 84-87).The closest in technical essence and the achieved result to the invention is the composition of an epoxy binder containing polysulfone (Gorbunova I.Yu., Shustov M.V., Kerber M.L. Influence of thermoplastic modifiers on the properties and curing process of epoxy polymers // Engineering Physics Journal.T. 76, No. 3. - S. 84-87).

Существенными недостатками этой композиции являются ее низкая температура стеклования при содержании полисульфона 10% масс., а также низкая ударная вязкость.Significant disadvantages of this composition are its low glass transition temperature with a polysulfone content of 10 wt.%, As well as low impact strength.

Техническим результатом предлагаемого авторами изобретения является увеличение прочности и теплостойкости связующего.The technical result of the proposed invention is to increase the strength and heat resistance of the binder.

Этот технический результат достигается эпоксидной композицией, включающей эпоксидно-диановую смолу и отвердитель 4,4′-диаминодифенилсульфон, содержащей смесь термопластичных модификаторов, и при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:This technical result is achieved by an epoxy composition comprising an epoxy-diane resin and a hardener 4,4′-diaminodiphenylsulfone containing a mixture of thermoplastic modifiers, and in the following ratio of components, wt. hours:

Эпоксидно-диановая смолаEpoxy Dianne Resin 100 one hundred Смесь термопластичных модификаторовA mixture of thermoplastic modifiers 1-25 1-25 ДиаминодифенилсульфонDiaminodiphenylsulfone 35-50 35-50

В качестве эпоксидно-диановой смолы клеевая композиция содержит смолу марок ЭД-20 или ЭД-16 ГОСТ 10587-84, в качестве термопластичных модификаторов - полисульфон марки ПСК-1 (ТУ 6-06-46-90) или марки Ultrason S 2010, и полиэфиримид марки Ultem 1000, отвердитель - диаминодифенилсульфон (ДАДФС) ТУ 6-14-17-95.As an epoxy-diane resin, the adhesive composition contains a resin of grades ED-20 or ED-16 GOST 10587-84, as thermoplastic modifiers - polysulfone grade PSK-1 (TU 6-06-46-90) or brand Ultrason S 2010, and Ultem 1000 polyetherimide, hardener - diaminodiphenylsulfone (DADFS) TU 6-14-17-95.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемая эпоксидная композиция отличается от известной использованием в ее составе в качестве модификатора различных термопластов. Это позволяет сделать вывод о новизне предлагаемой эпоксидной композиции.A comparative analysis of the proposed technical solution with the prototype allows us to conclude that the claimed epoxy composition differs from the known use in its composition as a modifier of various thermoplastics. This allows us to conclude about the novelty of the proposed epoxy composition.

Использование в составе предлагаемой клеевой эпоксидной композиции смеси термопластичных модификаторов привело к одновременному увеличению тиксотропности, жизнеспособности связующего и улучшению прочности отвержденных композиционных материалов на их основе, отсутствие растворителей приводит к росту температуры стеклования связующего и уменьшению газовыделения в процессе отверждения. В этом авторы усматривают изобретательский уровень предлагаемого ими технического решения.The use of a mixture of thermoplastic modifiers in the composition of the proposed adhesive epoxy composition led to a simultaneous increase in thixotropy, viability of the binder and an improvement in the strength of the cured composite materials based on them, the absence of solvents leads to an increase in the glass transition temperature of the binder and a decrease in gas evolution during curing. In this, the authors perceive the inventive step of their proposed technical solution.

Пример 1.Example 1

В реактор, снабженный обогревом и мешалкой, загружают последовательно эпоксидную диановую смолу марки ЭД-20. При непрерывном перемешивании поднимают температуру до 140°C и перемешивают 10 мин. Затем в реактор при работающей мешалке загружают термопластичный модификатор в соотношении полисульфон марки ПСК-1 и полиэфиримид ПЭИ (соотношение ЭД-20 и ПСК-1 и ПЭИ 100:2.5:7.5). Перемешивание при 140°C длится 180 мин, после чего температура снижается до 80°C и вводится диаминодифенилсульфон (соотношение ЭД-20 и диаминодифенилсульфона 100:40). Температуру снижают до 50°C и перемешивают еще 20 мин. Готовую композицию упаковывают в герметичную тару.In a reactor equipped with heating and a stirrer, the ED-20 brand epoxy resin is loaded sequentially. With continuous stirring, raise the temperature to 140 ° C and mix for 10 minutes. Then, a thermoplastic modifier in the ratio of PSK-1 polysulfone and PEI polyetherimide (ratio of ED-20 and PSK-1 and PEI 100: 2.5: 7.5) is loaded into the reactor with the stirrer running. Stirring at 140 ° C lasts 180 minutes, after which the temperature drops to 80 ° C and diaminodiphenylsulfone is introduced (ratio of ED-20 and diaminodiphenylsulfone 100: 40). The temperature is reduced to 50 ° C and stirred for another 20 minutes. The finished composition is packaged in a sealed container.

Примеры 2-8 осуществляют аналогично примеру 1 с использованием соотношений и параметров, представленных в табл. 1.Examples 2-8 are carried out analogously to example 1 using the ratios and parameters presented in table. one.

Свойства композиции по примерам 1-8 в сравнении с прототипом и аналогом приведены в табл. 2. Условия получение связующего аналогичны примеру 1.The properties of the composition according to examples 1-8 in comparison with the prototype and analogue are given in table. 2. The conditions for obtaining a binder are similar to example 1.

Claims

An epoxy binder for reinforced plastics, including an epoxy-diane resin, a hardener diaminodiphenylsulfone and a modifier, characterized in that it further comprises a mixture of thermoplastic modifiers, consisting of polysulfone and polyetherimide in a ratio of 1: 3 to 3: 1, in the following ratio, wt. .h .:
epoxy diane resin 100
a mixture of thermoplastic modifiers 1-25
diaminodiphenylsulfone 35-50.