ПРЕПРЕГ Российский патент 1994 года по МПК C08J5/24 C08L63/02 C08G59/40 

Изобретение относится к области изготовления препрегов на основе эпоксидного связующего и стекловолкнистого наполнителя и может быть использовано для получения изделий конструкционного назначения, в частности для бандажирования якорей электрических машин.

Ближайшим техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является препрег, на основе стекловолокнистого наполнителя, пропитанного связующим, включающим эпоксидную диановую смолу и латентный отвердитель - дициандиамид.

Известный препрег имеет низкие показатели по прочностным характеристикам из-за нетехнологичности при его переработке - недостаточной липкости и формоустойчивости.

Целью данного изобретения является улучшение технологичности, эластичности и жизнеспособности препрега, а также увеличение времени жизнеспособности композита при длительном воздействии повышенной до 180^оС температуры и показателя трещиностойкости.

Поставленная цель достигается тем, что в препреге на основе стекловолокнистого наполнителя, пропитанного связующим, включающим эпоксидную смолу и латентный отвердитель на основе дициандиамида, связующего в качестве латентного отвердителя содержит продукт взаимодействия 3,0-8,0 мас. ч. дициандиамида, 1,0-5,0 мас. ч. поливинилацеталя и 0,5-6,0 мас. ч. моноаллилуретана при следующем соотношении компонентов, мас. ч. : Эпоксидная смола 100 Отвердитель 4,5-19
Стекловолокнистый наполнитель 115-600
П р и м е р 1. В емкость, снабженную обогревом и мешалкой, загружают 3,0 мас. ч. дициандиамида (ТУ 6-09-3967-75), 1,0 мас. ч. поливинилформальэтилаля (ГОСТ 10400-75) и 0,5 мас. ч. моноаллилуретана (ТУ 6-03-22-63-77), 30 мас. ч. этилцеллозольва (ГОСТ 8313-76), 33 мас. ч. ацетона (ГОСТ 2768-84) и 10 мас. ч. воды. Смесь нагревают до 60^оС при постоянном перемешивании, выдерживают в течение 2,0 ч, до получения прозрачного однородного раствора, затем продукт охлаждают до температуры окружающей среды и сливают в емкость.

Характеристика продукта взаимодействия: Плотность, кг/м³ 1290
Содержание изоци-
анатных групп, % (NCO-групп) 0,42
Затем 77,5 мас. ч. (4,5 мас. ч. сухого продукта) полученного продукта взаимодействия загружают в емкость, снабженную мешалкой, куда загружают 100 мас. ч. эпоксидной диановой смолы марки ЭД-16 (ГОСТ 10587-84), разогретой до 50-60^оС. Раствор тщательно перемешивают и заливают в ванну пропиточной машины и пропитывают стекловолокнистый наполнитель марки БС-10-84 (ГОСТ 8325-78). Пропитанный стеклонаполнитель сушат при температуре воздуха в шахтных печах установки 130-160^оС со скоростью прохождения 8-12 м/мин. Готовый препрег содержит 0,5-1,5% летучих веществ. Расход стекловолокнистого наполнителя 254 мас. ч. Стеклопластик получают методом намотки и отверждают по режиму: 130^оС - 2 ч, 180^оС - 4 ч.

П р и м е р 2. Осуществляется аналогично примеру 1, но препрег имеет следующий состав, мас. ч. :
Эпоксидная смола марки ЭХД 100
Продукт взаимо-
действия 8 мас. ч.

дициандиамида,
5,0 мас. ч. поливи-
нилбутираля
(ГОСТ 9439-73),
6,0 мас. ч. моноалли- луретана (ТУ 6-03-22-63-77) 19,0
Стекловолокнистый
армирующий напол-
нитель марки
ВМС-6-14-1х2-76 (ТУ 6-11-515-80) 600
Характеристика продукта взаимодействия: Плотность, г/м³ 1132
Содержание изоци- анатных групп, % 0,48
Стеклопластик получают методом намотки и отверждают по режиму, указанному в примере 1.

П р и м е р 3. Осуществляют аналогично примеру 1, но препрег имеет следующий состав, мас. ч. :
Эпоксидная смола
марки ЭТФ (ТУ6-05-211-516-75) 100
Продукт взаимо-
действия: 5,5 мас. ч. дициандиамида,
1,5 мас. ч. поливинил-
бутиральфурфураля (ТУ6-05-1102-74), 1,5 мас. ч. моноаллилу- ретана (ТУ6-03-22-63-77) 8,5
Стекловолокнистый
наполнитель
РВМПH-10-400-76
(ГОСТ 17139-79) 33
Характеристика продукта взаимодействия:
Плотность, г/м³ 1280
Содержание изоцианатн. групп, % 1,86
Стеклопластик получают методом намотки по режиму, указанному в примере 1.

П р и м е р 4. Осуществляют аналогично примеру 1, но препрег имеет следующий состав, мас. ч. :
Эпоксидная смола
марки УП-643 (ТУ6-05-1585-77) 100
Продукт взаимо-
действия 7 мас. ч. дициандиамида,
2,5 мас. ч. поливинил-
бутираля, 0,5 мас. ч. моноаллилуретана 10,0 Стекловолокнистый наполнитель РБСН-10-800-76 322
Характеристика продукта взаимодействия: Плотность, г/м³ 1270
Содержание изоциа- натных групп, % 2,54
Стеклопластик получают методом намотки и отверждают по режиму, указанному в примере 1.

П р и м е р 5. Осуществляют аналогично примеру 1, но препрег имеет состав, мас. ч. :
50 мас. ч. эпоксидной смолы марки ЭД-8
(ГОСТ 10587-84) и 50
мас. ч. эпоксидной
смолы марки КДА (ТУ6-05-1380-76) 100 Продукт взаимодействия 9,0 4,0 мас. ч. дицианди- амида, 2,0 мас. ч. поли- винилформальэтилаля, 3,0 мас. ч. моноалли- луретана, стеклово- локнистый армирую- щий наполнитель, стек- лоткань марки Т-10 (ГОСТ 19170) 115
Характеристика продукта взаимодействия:
Плотность, г/м³ 1136
Содержание изоци-
анатных групп, % 0,81
Свойства препрегов по примерам NN 1-5 и стеклопластиков на их основе в сравнении со свойствами известных представлены в табл. 1.

Анализируя данные таблицы можно сделать вывод, что препреги предлагаемого состава, по сравнению с базовыми объектами, имеют более высокую эластичность, которая обеспечивает возможность хорошего прилегания при наложении его на якорь электродвигателя и, следовательно, монолитность (отсутствие размотки при больших частотах до 5000-6000 об/мин вращения двигателя).

Кроме того, он не осыпается при наложении, и эластичность его сохраняется в течение всего срока жизни. Также следует отметить, что жизнеспособность предлагаемого препрега в 1,3-1,8 раза выше, чем у прототипа. Препреги предлагаемого состава обеспечивают композитам (бандажам) на их основе повышение показателя работоспособности (по снижению прочности при изгибе) при температуре 180^оС в 2 раза, по сравнению с прототипом, повышению показателя трещиностойкости в ≈ 2 раза, что дает возможность использовать предлагаемый препрег для якорей со скоростью вращения 5000-6000 об/мин.

Предлагаемый препрег может быть изготовлен на любом предприятии, выпускающем предварительно пропитанные материалы на существующем оборудовании. Дополнительных затрат времени для доведения изобретения до промышленного использования не требуется.

Ниже приведены примеры получения препрегов и стеклопластиков на их основе с использованием компонентов в количествах, сверх заявляемых авторами.

П р и м е р 6. Осуществляют аналогично примеру 1, но препрег имеет следующий состав, мас. ч. :
Эпоксидная смола марки ЭД-16 100
Продукт взаимо-
действия 8 мас. ч. дициандиамида,
5 мас. ч. поливинилбу-
тираля и 7 мас. ч. мо- ноаллилуретана 20
Стекловолокнистый
армирующий напол- нитель ВМС-6-14-1х2-76 600
Характеристика продукта взаимодействия: Плотность, г/м³ 1170
Содержание изоци- анатных групп, % 0,52
П р и м е р 7. Осуществляется аналогично примеру 1, но препрег имеет следующий состав, мас. ч. :
Эпоксидная смола марки ЭД-16 100
Продукт взаимодей- ствия 3,0 мас. ч. дициандиамида
1,0 мас. ч. поливинилфор-
мальэтилаля, 0,3 мас. ч. моноаллилуретана 4,2
Стекловолокнистый
наполнитель нить БС-10-84 254
Характеристика продукта взаимодействия:
Плотность, г/м³ 1262
Содержание NCO-групп 0,38
Выход за заявляемые пределы не обеспечивает достижение цели:
повышение верхнего предела по продукту взаимодействия не ухудшает свойства, но и не улучшает их, но ведет к неоправданному увеличению расхода реагентов (пр. 6);
снижение содержания продукта взаимодействия ниже нижнего предела ведет к снижению показателей, прочности при изгибе и трещиностойкости (увеличение хрупкости) (пр. 7). (56) Каменчев В. А. , Макаров М. С. М. : Химия, 1986, с. 56.

Использование: для получения изделий конструкционного назначения методом намотки, в частности бандажирования якорей электрических машин. Сущность изобретения: цель изобретения - улучшение технологичности, эластичности и жизнеспособности препрега, а также увеличение времени работоспособности композита при длительном воздействии повышенной до 180С температуры и показателя трещиностойкости. препрег в своем составе содержит 100 мас. ч. эпоксидной смолы, 4,5 - 19 мас. ч. продукта взаимодействия 3,0 - 8,0 мас. ч. дициандиамида, 1,0 - 5,0 мас. ч. поливинилацеталя и 0,5 - 6,0 мас. ч. моноаллилуретана, представляющего собой продукт взаимодействия толуилендиизоцианата с аллиловым спиртом, и 125 - 600 мас. ч. стекловолокнистого наполнителя. 1 табл.

ПРЕПРЕГ на основе стекловолокнистого наполнителя, пропитанного связующим, включающим эпоксидную смолу и латентный отвердитель на основе дициандиамида, отличающийся тем, что препрег в качестве латентного отвердителя содержит продукт взаимодействия 3,0 - 8,0 мас. ч. дициандиамида, 1,0 - 5,0 мас. ч. поливинилацеталя и 0,5 - 6,0 мас. ч. моноаллилуретана при следующем соотношении компонентов препрега, мас. ч. :
Эпоксидная смола 100
Указанный отвердитель 4,5 - 19
Стекловолокнистый наполнитель 115 - 600