Композиционный материал Советский патент 1975 года по МПК C08G45/08 B32B27/38 

1

Изобретение относится к композиционным материалам на основе волокнистого наполнителя (углеродного, стеклянного, борного волокна) и эпоксидных связующих.

Известен стеклотекстолит на основе связующего, содержащего эпоксидную диановую смолу и анилинофенолформальдегидный олигомер резольного типа с содержанием метилольных групп 1,5-2%. Однако известный материал о.бладает недостаточно высокими физико-механическими и технологическими показателями: материал отверждается при температурах не ниже 200°С, что в значительной степени затрудняет процесс их изготовления, сужает круг объектов применения таких связующих, часто делает их использование невозможным (например, при изготовлении сложных комбинированных деталей па основе пластика и алюминиевых сплавов); связующее для известного материала характеризуется попиженной жизнеспособностью.

Цель изобретения - создание материала, обладающего высокими физико-механическими и технологическими характеристиками: повышенной жизнеспособностью и способностью отверждаться при температурах 110-120°С в течение сравнительно короткого промежутка времени (4-6 час). Эта цель достигается тем, что в эпоксидное связующее для пропитки армирующего волокнистого наполнителя вводят

в качестве отвердителя анилинофенолоформальдегидпый олигомер резольного типа с содержанием метилольных групн 8-12%.

Связующее получают путем смешения при комнатной температуре 100 вес. ч. эпоксидной смолы, нанример, полиглицидного производного дифенилолпропана, диоксидифенила, резорцина, пентаэритрита, других полиолов или полифенолов; 50-80 вес. ч. анилинофенолоформальдегидного олигомера, получаемого путем взаимодействия анилина, фенола и формальдегида в присутствии щелочного катализатора и содержащего 8-12% метилольных групп; органического растворителя, например кетона, хлорированного углеводорода или их смесей со спиртами, взятого в количестве, требуемом для нолучения связующего с нужной вязкостью.

Ко.мпозициопный материал получают пропиткой армирующего наполнителя в виде жгута, ленты, ткани, мата связующим; укладкой и подсушкой наполнителя; формованием пакета под давлением 0,8-20 кгc/cм, при температуре 110-120°С в течение 4-6 час.

Пример 1. В эмалированный или стеклянный реактор с мешалкой лопастного типа загружают 100 вес. ч. эпоксидной смолы ЭД-20, 70 вес. ч. анилинофенолоформальдегидной смолы, получаемой путем взаимодействия 100 вес. ч. фенола с 55 вес. ч. анилина и 52 вес. ч. формальдегида в присутствии 3 вес. ч. аммиачной воды и 1,25 вес. ч. гидрата окиси бария, и имеющей температуру каплепадения 85°С, содержащей 11,1% метилольных групп и 8,4% фенольных гидроксилов; 85 вес. ч. абсолютированного эталона; 85 вес. ч. ацетона. Компоненты вносят в реактор в указанной последовательности и перемещивают при комнатной температуре 2-3 час. Полученное связующее (I) имеет плотность при 20°С 0,967 г/см жизнеспособность около 2 месяцев, время желатинизации высушенного образца при 150°С составляет 50-60 сек. Аналогичное связующее (II), приготовленное параллельно, на основе анилинофенолоформальдегидного олигомера, полученного из тех же составляющих; взятых в тех же соотношениях, но содержащего 1,5% метилольных групп, имеет жизнеспособность не более 12 суток и вдвое больше время желатинизации при 150°С {130 сек). Условия отверждения и физико-механические свойства полимеров связующих I и II приведены в таблице. Применение анилинофенолоформальдегидного отвердителя с повышенным содержанием метилольных групп позволяет существенно снизить температуру отверждения, сократить его продолжительность без снижения механических характеристик полимера. Пример 2. Тканую ленту из углеродного волокна пропитывают раствором связующего I; сушат 4 час на воздухе и 15 мин при 60°С; укладывают в пакет из 8 слоев 400Х Х400 мм и прессуют при температуре 120°С и под давлением 5 кгс/см в течение 4 час. Полученный армированный пластик имеет плотность 1,35 г/см прочность при изгибе ПО кгс/мм, модуль упругости при изгибе 10000 ктс/ММ, при растяжении-12000 кгс/мм прочность при сжатии 40 кгс/мм, модуль сдвига в плоскости листа 510 кгс/мм. Применяемое в промышленности связующее такого же типа, но с применением в качестве отвердителя анилинофенолоформальдегидного олигомера, содержащего не более 1,5% метилольных групп, позволяет обеспечить такой уровень физико-механических свойств в материале только при следующем режиме отверждения: прессование при 200°С под давлением 25 кгс/см в течение 5-6 час; термообработка вне пресса при 200°С 24-100 час. Пример 3. Пропиткой связующим I и подсушкой готовят ленту шириной 10 мм из углеродного жгута ВМН-4. Подсушенную ленту наматывают в 8 слоев на плоскую оправку 350x350 мм и прессуют под давлением 5 кгс/см и температуре 120°С в автоклаве в течение 4 час. Полученный однонаправленный армированный пластик имеет прочность при изгибе 125 кгс/мм, модуль упругости при изгибе 18000 кгс/мм, прочность при сжатии 51 кгс/мм. Предмет изобретения Композиционный материал, сформованный из слоев волокнистого армирующего наполнителя, пропитанного связующим, содержащим эпоксидную диановую смолу и анилинофенолоформальдегидный олигомер резольного типа в качестве отвердителя в количестве 30- 100 вес. ч. на 100 вес. ч. эпоксидной смолы, о тличающийся тем, что, с целью повыщения физико-механических характеристик и технологических свойств материала, в качестве отвердителя использован анилинофенолоформальдегидный олигомер резольного типа с содержанием метилольных грунп 8-12%.