Композитный материал и композиция смолы, содержащая метастабильные частицы - RU2018110266A
Код документа: RU2018110266A
Формула
1. Фиброармированный полимерный композитный материал, включающий:
два и более слоя армирующих волокон, импрегнированных или пропитанных отверждаемой термоотверждающейся матричной смолой;
метастабильные термопластические частицы, расположенные между примыкающими слоями армирующих волокон,
где метастабильные термопластические частицы являются частицами полукристаллического термопластического материала, включающего фракцию аморфного полимера, которая будет претерпевать кристаллизацию при нагревании частиц до температуры кристаллизации Тс.
2. Композитный материал по п. 1, где при нагревании до температурного диапазона от 50°С до 250°С при 10°С/мин в атмосфере азота метастабильные термопластические частицы обнаруживают наличие экзотермического пика со следующим за ним эндотермическим пиком, как определено дифференциальной сканирующей калориметрией (ДСК).
3. Композитный материал по п. 1, где метастабильные частицы одновременно характеризуются энтальпией плавления (ΔHm), большей, чем ноль, и энтальпией кристаллизации (ΔНс), большей, чем ноль, как определено дифференциальной сканирующей калориметрией (ДСК),
где значения ΔHm и ΔНс определяют в результате интегрирования площади, соответственно, под пиком плавления и пиком кристаллизации, присутствующими на термограмме ДСК.
4. Фиброармированный полимерный композитный материал, включающий:
два и более слоя армирующих волокон, импрегнированных или пропитанных отверждаемой термоотверждающейся матричной смолой;
метастабильные термопластические частицы, расположенные между примыкающими слоями армирующих волокон,
где метастабильные термопластические частицы являются частицами полукристаллического термопластического материала, где метастабильные частицы находятся в химически стабильном состоянии при температуре окружающей среды (от 20°С до 25°С), но переходят в термодинамически нестабильное состояние при нагревании частиц до температуры кристаллизации Тс.
5. Композитный материал по любому одному из предшествующих пунктов, где отверждаемая матричная смола характеризуется температурой отверждения Tcure, a метастабильные частицы характеризуются температурой плавления (Tm), которая является большей, чем Tcure.
6. Композитный материал по любому одному из предшествующих пунктов, где отверждаемая матричная смола характеризуется температурой отверждения Tcure, и значение Тс является меньшим, чем Tcure.
7. Композитный материал по п. 6, где Тс составляет более, чем 50°С, а Tcure находится в диапазоне от 100°С до 250°С.
8. Композитный материал по п. 6, где Тс составляет более, чем 80°С, а Tcure находится в диапазоне от 170°С до 190°С.
9. Композитный материал по п. 6, где Тс находится в диапазоне от 100°С до 200°С.
10. Композитный материал по любому одному из предшествующих пунктов, где метастабильные термопластические частицы являются частицами полиамида.
11. Композитный материал по любому одному из предшествующих пунктов, где метастабильные термопластические частицы являются частицами полифениленсульфида (PPS) или полиарилэфиркетона основе простого эфира (РАЕК).
12. Композитный материал по любому одному из предшествующих пунктов, где метастабильные частицы присутствуют в количестве в диапазоне от 2,5% до 30% (масс.) при расчете на совокупный уровень содержания смолы в композитном материале.
13. Композитный материал по любому одному из предшествующих пунктов, содержащий, помимо этого, другие полимерные частицы или неорганические частицы.
14. Композитный материал по любому одному из предшествующих пунктов, где межслойная область между примыкающими слоями армирующих волокон лишена каких-либо полимерных частиц, характеризующихся температурой плавления, меньшей, чем Tcure.
15. Композитный материал по любому одному из предшествующих пунктов, где армирующие волокна являются непрерывными однонаправленно выровненными волокнами.
16. Композитный материал по любому одному из пп. 1-14, где армирующие волокна имеют форму тканого материала или мультиаксиальной ткани.
17. Композитный материал по любому одному из предшествующих пунктов, где армирующие волокна выбирают из углеродных волокон, арамидных волокон, стеклянных волокон и их комбинации.
18. Композитный материал по любому одному из предшествующих пунктов, где смоляной компонент содержит одну или несколько термоотверждающихся смол (смолу), выбираемых из: эпоксидных смол, бисмалеимида, смол виниловых сложных эфиров, смол сложных эфиров циановой кислоты, фенольных смол, бензоксазинов, формальдегидных конденсатных смол, ненасыщенных сложных полиэфиров, акриловых материалов и их комбинаций.
19. Композитный материал по любому одному из предшествующих пунктов, где смоляной компонент содержит одну или несколько эпоксидных смол.
20. Композиция отверждаемой смолы, содержащая:
одну или несколько термоотверждающихся смол (смолу);
метастабильные термопластические частицы; и
необязательно отвердитель для термоотверждающейся смолы (смол),
где метастабильные термопластические частицы являются частицами полукристаллического термопластического материала, включающего фракцию аморфного полимера, которая будет претерпевать кристаллизацию при нагревании частиц до температуры кристаллизации Тс.
21. Композиция отверждаемой смолы, содержащая:
одну или несколько термоотверждающихся смол (смолу);
метастабильные термопластические частицы; и
необязательно отвердитель для термоотверждающейся смолы (смол),
где метастабильные термопластические частицы являются частицами полукристаллического термопластического материала, который находится в химически стабильном состоянии при температуре окружающей среды (от 20°С до 25°С), но переходит в термодинамически нестабильное состояние при нагревании частиц до температуры кристаллизации Тс.
22. Композиция отверждаемой смолы по п. 20 или 21, где смоляной компонент содержит одну или несколько термоотверждающихся смол (смолу), выбираемых из: эпоксидных смол, бисмалеимида, смол виниловых сложных эфиров, смол сложных эфиров циановой кислоты, фенольных смол, бензоксазинов, формальдегидных конденсатных смол, ненасыщенных сложных полиэфиров, акриловых материалов и их комбинаций.
23. Композиция отверждаемой смолы по любому одному из пп. 20-22, где смоляной компонент содержит одну или несколько эпоксидных смол.
24. Композиция отверждаемой смолы по п. 23, содержащая аминовый отвердитель.
25. Композиция отверждаемой смолы по любому одному из пп. 20-24, где метастабильные термопластические частицы являются частицами полиамида.
26. Композиция отверждаемой смолы по любому одному из пп. 20-25, где метастабильные частицы присутствуют в количестве в диапазоне от 2,5% до 30% (масс.) при расчете на совокупную массу композиции смолы.
27. Композиция отверждаемой смолы по любому одному из пп. 20-26, где отверждаемая матричная смола характеризуется температурой отверждения Tcure, и значение Тс является меньшим, чем Tcure.
28. Композиция отверждаемой смолы по п. 27, где Тс составляет более, чем приблизительно 50°С, а Tcure находится в диапазоне от 100°С до 250°С.
29. Способ изготовления композитной конструкции, включающий:
формирование композитного ламината, включающего два и более слоя армирующих волокон, импрегнированных отверждаемой термоотверждающейся матричной смолой, и метастабильные термопластические частицы, расположенные между примыкающими слоями армирующих волокон, где метастабильные термопластические частицы являются частицами полукристаллического термопластического материала, включающего фракцию аморфного полимера, способную кристаллизоваться при температуре кристаллизации Тс; и
отверждение композитного ламината при температуре отверждения Tcure,
где во время линейного изменения вплоть до температуры кристаллизации Tcure метастабильные термопластические частицы претерпевали кристаллизацию при температуре кристаллизации Тс, которая является меньшей, чем Tcure.
30. Способ изготовления композитной конструкции, включающий:
формирование предварительной заготовки, включающей множество волокнистых слоев, которые являются проницаемыми для жидкой смолы, и метастабильные термопластические частицы, расположенные между примыкающими волокнистыми слоями, где метастабильные термопластические частицы являются частицами полукристаллического термопластического материала, включающего фракцию аморфного полимера, способную кристаллизоваться при температуре кристаллизации Тс;
пропитывание предварительной заготовки отверждаемой жидкой смолой, содержащей одну или несколько термоотверждающихся смол (смолу); и
отверждение пропитанной смолой предварительной заготовки при температуре отверждения Tcure,
где во время линейного изменения вплоть до температуры кристаллизации Tcure метастабильные термопластические частицы претерпевали кристаллизацию при температуре кристаллизации Тс, которая является меньшей, чем Tcure.
31. Способ по п. 29 или 30, где Тс составляет более, чем приблизительно 50°С, а Tcure находится в диапазоне от 100°С до 250°С.
32. Способ по любому одному из пп. 29-31, где метастабильные частицы характеризуются температурой плавления (Тm), которая является большей, чем Tcure.
