Патент на изобретение №2395536
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ
(57) Реферат:
Изобретение относится к композиционным материалам, которые могут использоваться в конструкции летательных аппаратов. Композиционный материал выполнен из волокнистого наполнителя (жгута) арамидного типа и композиции, состоящей из смеси эпоксидных смол в качестве полимерной матрицы и ароматического амина в качестве отверждающего агента, при следующем соотношении компонентов, мас.%: эпоксидная смола УП-610 17,6-24,7; эпоксидная смола алифатическая ДЭГ-1 3,1-4,4; ароматический амин УП-0638 4,2-6,0; волокнистый наполнитель арамидного типа 65-75. Композиционный материал обладает улучшенными упругопрочностными свойствами, в частности модуль упругости при растяжении равен 123 ГПа, а разрушающее напряжение при растяжении 2,57 ГПа. 2 табл.
Изобретение относится к композиционным материалам на основе эпоксидного связующего и волокнистого наполнителя (жгута) арамидного типа, которые могут использоваться в конструкциях летательных аппаратов. Известен композиционный материал марки ОП-ЖА/17-Н (Паспорт рег.
Дополнительные сведения о компонентах представлены в таблице 1. К недостаткам известного материала следует отнести уровень упругопрочностных свойств композиционного материала, многокомпонентность состава связующего и экологическую опасность в связи с высоким содержанием отвердителя, вероятно, канцерогенного вещества. Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение уровня упругопрочностных свойств композиционного материала. Технический результат достигается применением нового эпоксидного связующего состава, мас.%:
Содержание связующего, мас.%: 25-35; содержание волокнистого наполнителя арамидного типа, мас.%: 65-75. Технический результат достигается за счет совокупности физико-механических и адгезионных свойств новой полимерной матрицы вышеприведенного состава, который приводит к повышению результирующих физико-механических свойств композиционного материала. Известно, что характеристикой молекулярной структуры эпоксидной полимерной матрицы является строение элементарного узла химической ковалентной сетки, которая определяется природой исходного диэпоксида. В наиболее известных эпоксиаминных полимерах – это трехфункциональный узел, который состоит из двух молекул эпоксидной смолы и одной – аминного отвердителя с центром узла – атомом азота
При отверждении аминами появляются новые гидроксильные группы и третичный атом азота в центре узла сетки. Алифатические смолы (ДЭГ-1, ТЭГ-1 и др.) содержат большое количество эпоксидных (15-30%) групп и имеют низкую вязкость (при 25°С – 0,05-1 Па), что позволяет применять их в рецептурных составах в качестве активных разбавителей других эпоксидных смол, что способствует увеличению эластичности и ударной прочности отвержденных полимерных матриц. Выбор ароматического амина в качестве отверждающего агента обусловлен теплостойкостью образующегося полимера (160-200°С). Для улучшения его совместимости с эпоксидными смолами целесообразно использовать низкомолекулярные эпоксидные смолы (Мср=350-600) в сочетании с низковязкими алифатическими. При этом варьирование молекулярным строением эпоксидных олигомеров и их совмещением между собой и отвердителями позволяет направленно регулировать свойства полимерных матриц и композитов на их основе. Композиционный материал изготавливают методом “мокрой намотки”. В реакторе путем последовательного смешения компонентов формируется эпоксидное связующее, которое транспортируется в ванну. Через ванну протягивается жгут (ровинг или ткань), поступающий на оправку для намотки изделия. Для определения физико-механических свойств образцы композиционного материала изготавливали путем намотки пропитанного жгута «Армос» на специальную оправку. Оправку помещали в термошкаф, где проводился режим отверждения связующего ступенчато по технологической схеме: подъем до 85°С – свободный; выдержка при 85°С – 6 часов; подъем до 100°С – свободный; выдержка при 100°С – 2 часа; подъем до 140°С – свободный; выдержка при 140°С – 2 часа; подъем до 160°С – свободный; выдержка при 160°С – 6 часов; охлаждение в термостате. После охлаждения с оправки производили съем образцов композиционного материала для последующего определения физико-механических характеристик – разрушающего напряжения при растяжении и модуля упругости композиционного материала по ОСТ 92-1473-78. Результаты экспериментальных исследований предложенного композиционного материала приведены в таблице 2. Например, для композиции со следующим соотношением компонентов, мас.%
соответствуют значения разрушающего напряжения при растяжении при 20°С – 2,57 ГПа, модуля упругости – 123 ГПа. Для полученного материала величина разрушающего напряжения при растяжении при 20°С на 4,9% выше по сравнению с аналогом, величина модуля упругости выше на 23%. Таким образом, при использовании связующего вышеуказанного нового рецептурного состава получен новый композиционный материал, имеющий более высокие физико-механические характеристики.
Формула изобретения
Композиционный материал, выполненный методом мокрой намотки из волокнистого наполнителя (жгута) арамидного типа и композиции, состоящей из смеси эпоксидных смол в качестве полимерной матрицы и ароматического амина в качестве отверждающего агента при следующем соотношении компонентов, мас.%:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0553-35 от 04.09.97), содержащий в качестве наполнителя жгут «Армос» арамидного типа и связующее УП-2217. Состав связующего УП-2217, мас.%:
