Композиция смолы матрицы для пластика, армированного волокнами, и способ получения пластика, армированного волокнами - RU2276674C2

Описание

Область техники

Настоящее изобретение относится к композиции смолы матрицы для пластика, армированного волокнами, и к способу получения пластика, армированного волокнами, в особенности к способу получения пластины или цилиндра из пластика, армированного волокнами, обладающих способностью к раскрыванию до заданной формы, при использовании пластика, армированного волокнами (FPR), или пластика, армированного углеродными волокнами (CFPR; который далее в настоящем документе может быть включен в «FPR»).

Уровень техники

Для того, чтобы отправить материалы в космос для сборки конструкции, объем каждого материала необходимо выдерживать настолько малым, насколько это будет возможно для транспортирования. Например, большой аппарат, такой как панель солнечной батареи для установки на спутнике или на конструкции для использования в космосе, при транспортировании с земли необходимо уменьшить в размере. Аппарат, сложенный во время транспортирования, разворачивается до принятия им предварительно заданной формы, подходящей для использования в космическом пространстве, таком как на орбите спутника. Свойство материала, которое делает возможным сжатие для транспортирования и расширение или разворачивание до принятия им предварительно заданной формы при практическом использовании, называется «способностью к раскрыванию до заданной формы».

Способность к раскрыванию до заданной формы является также важным свойством и для материалов, используемых на конструкциях наземного базирования. Использование материала, обладающего способностью к раскрыванию до заданной формы, делает возможным хранение в компактной форме (сокращение объема) при загрузке на средство доставки и тому подобное и расширение до принятия предварительно заданной формы при использовании на месте сборки или строительства.

Конструкции, обладающие способностью к раскрыванию до заданной формы, при их классификации можно разбить на две категории: конструкции, которые используют механическое действие, такое как складывание по местам соединения, и конструкции, которые используют действие, источником которого является свойство материала, то есть восстановление до принятия первоначальной формы в результате нагревания.

Существовала тенденция, когда обычную способность к раскрыванию до заданной формы получали в результате использования механических действий, и зачастую использовали складывание в соединительном элементе. Поэтому при использовании на соединительный элемент необходимо было подать определенную энергию для того, чтобы развернуть конструкцию до принятия ею предварительно заданной формы. Такая конструкция имеет недостаток, который заключается в том, что во время разворачивания могут возникнуть проблемы, такие как поломки или аварии.

К настоящему моменту было проведено несколько исследований, посвященных конструкциям, обладающим способностью к раскрыванию до заданной формы, которая определяется действием, обусловленным свойством материала. При использовании для сборки конструкции большого размера материал, характеризующийся наличием способности к раскрыванию до заданной формы, должен обладать определенной прочностью, получаемой им в результате прохождения процесса придания ему большей жесткости. Предпочтительные примеры полимерного материала, которому может быть придана жесткость и достаточная прочность, включают пластик, армированный волокнами (FPR), и пластик, армированный углеродными волокнами (CFPR). Для того, чтобы придать FPR способность к раскрыванию до заданной формы, образуемый волокнами материал можно поместить внутрь материала на основе полимера с эффектом запоминания формы.

Термин «полимер с эффектом запоминания формы» в соответствии с тем как он используется в настоящем документе среди обычно используемых полимеров обозначает смолу, у которой можно селективно использовать форму, приданную при формовании, и форму, приданную при деформировании, в результате управления температурой под действием тепла. Продукт формования из полимера с эффектом запоминания формы при использовании такой смолы деформируют при температуре стеклования полимера или более высокой, но при температуре более низкой, чем температура формования, а после этого охлаждают его до температуры стеклования (Tg) или более низкой при сохранении формы, приданной при деформировании, тем самым фиксируя форму, приданную при деформировании; а восстанавливают форму, приданную при формовании, в результате нагревания его при температуре стеклования или более высокой, но при температуре более низкой, чем температура формования. Таким образом, в результате управления температурой можно селективно использовать формы, приданные при деформировании и при формовании.

Термин «FPR» в общем случае обозначает пластик, армированный волокнами, содержащий непрерывный образуемый волокнами материал. Он обладает твердостью, сопоставимой с твердостью керамики, и прочностью, сопоставимой с прочностью металла. Он весит приблизительно одну пятую часть от массы железа, но его модуль упругости приблизительно в 3-4 раза превышает соответствующий параметр для железа. Важным моментом было открытие того, насколько плотно можно упаковать волокна и смолу в FPR, в особенности в CFPR, на единице площади его поперечного сечения.

Доля волокон определяет прочность FPR. При увеличении доли волокон прочность FPR увеличивается. При формовании такого FPR с получением пластины и тому подобного для цели создания адгезии между волокнами необходима смола. Существуют различные типы плетения или скручивания данных волокон, используемых для FPR. Например, можно использовать ткань даже с шириной, приблизительно равной 10 м, и она подходит для использования в пластине или трубе в конструкциях большого размера.

Когда получают такой FPR, образуемый волокнами материал необходимо погрузить в смолу. Материал лучше погружать в термоотверждающуюся смолу, а не в термопластичную смолу. Поскольку термоотверждающаяся смола обычно характеризуется низкой вязкостью, ее использование делает возможным получение тонкого FPR и получающийся в результате FPR способен сохранять высокую прочность. С другой стороны, термопластичная смола легко размягчается, что становится причиной трудностей с сохранением структуры FPR.

Однако использованию термоотверждающейся смолы, обладающей свойством запоминания формы, при получении FPR обычно присущ недостаток, заключающийся в том, что двухкомпонентная отверждаемая смола, например, отверждается немедленно после смешения, и невозможно обеспечить выдерживание времени (жизнеспособности), необходимого для операции, такой как импрегнирование.

Описание изобретения

С учетом описанных выше проблем изобретатели настоящего изобретения провели обширные исследования для того, чтобы разработать термоотверждающуюся смолу, обладающую увеличенной жизнеспособностью и свойством запоминания формы, и в то же самое время, чтобы разработать способ получения формованного изделия из FPR, которое содержит волокна с плотной их упаковкой, что тем самым придает превосходные прочность и свойства, такие как способность к раскрыванию до заданной формы.

В результате изобретатели настоящего изобретения обнаружили, что описанные выше проблемы можно преодолеть при использовании пластика, армированного волокнами, получаемого в результате импрегнирования образуемого волокнами материала полимером с эффектом запоминания формы, содержащим специфический полиольный компонент. Настоящее изобретение было совершено на основе такого открытия.

В настоящем изобретении, таким образом, получают композицию смолы матрицы для пластика, армированного волокнами, которая содержит бифункциональный или трехфункциональный жидкий диизоцианат, бифункциональный полиол и бифункциональный удлинитель цепей, содержащий группу активного водорода, при мольном соотношении функциональных групп диизоцианата, полиола и удлинителя цепей 5,0-1,0:1,0:4,0-0,2, соответственно.

В настоящем изобретении также предлагается способ получения пластика, армированного волокнами, который включает импрегнирование образуемого волокнами материала композицией смолы матрицы, полученной с использованием бифункционального или трехфункционального жидкого диизоцианата, бифункционального полиола и бифункционального удлинителя цепей, содержащего группу активного водорода, при мольном соотношении функциональных групп диизоцианата, полиола и удлинителя цепей 5,0-1,0:1,0:4,0-0,2, соответственно, и после этого отверждение.

Описанный выше полиол содержит полипропиленгликоль обычно в количестве, равном 50% (масс.) или более предпочтительно 70% (масс.) или более. В качестве еще одного полиольного компонента, добавляемого к композиции смолы, с точки зрения молекулярной структуры предпочтительна ароматическая система или система с алифатическими боковыми цепями, которой является система на основе простых эфиров, не подверженная гидролизу, и которая может иметь увеличенную Tg.

В настоящем изобретении также предлагается способ получения пластика, армированного волокнами, который включает укладывание в стопку, по меньшей мере, двух слоев образуемого волокнами материала после описанного выше импрегнирования, приложение к ним давления для прилипания их друг к другу и отверждение в виде ламината, обладающего многослойной структурой.

Поскольку FPR настоящего изобретения фиксируют при сжатии при помощи композиции смолы, которой является полимер с эффектом запоминания формы, при наличии в FPR образуемого волокнами материала, он обладает способностью к раскрыванию до заданной формы и в результате нагревания его можно деформировать до принятия им второй формы. В результате надлежащего использования, по меньшей мере, двух таких форм и физических свойств данных форм FPR настоящего изобретения можно использовать для различных приложений. В особенности тогда, когда температура стеклования полимера находится приблизительно в области комнатной температуры, FPR легко можно деформировать и фиксировать, раскрывать или развертывать в любой момент при использовании простых устройств для нагревания.

Далее будет сделано описание композиции смолы, использованной для пластика, армированного волокнами, настоящего изобретения, а также способа получения пластика, армированного волокнами.

Наилучший способ реализации изобретения

Пластик, армированный волокнами, настоящего изобретения получают в результате импрегнирования образуемого волокнами материала композицией смолы матрицы, полученной с использованием бифункционального или трехфункционального жидкого диизоцианата, бифункционального полиола и бифункционального удлинителя цепей, содержащего группу активного водорода, при мольном соотношении функциональных групп диизоцианата, полиола и удлинителя цепей 5,0-1,0:1,0:4,0-02, соответственно, и после этого отверждения.

Сначала будет описана композиция смолы матрицы для пластика, армированного волокнами, настоящего изобретения. В композиции смолы настоящего изобретения соотношение при смешении, выраженное в виде мольного соотношения функциональных групп, обычно представляет собой соотношение диизоцианат : полиол : удлинитель цепей = 5,0-1,0:1,0:4,0-02, предпочтительно диизоцианат : полиол : удлинитель цепей = 3,0-1, 2:1,0:2,0-0,2, более предпочтительно диизоцианат : полиол : удлинитель цепей = 2,0-1,3:1,0:1,0-0,3.

Необходимо, чтобы композиция смолы настоящего изобретения обладала бы способностью к начальному импрегнированию для того, чтобы в достаточной степени стало бы возможным ее проникновение в образуемый волокнами материал, и в то же самое время, чтобы она характеризовалась бы, по меньшей мере, определенным периодом жизнеспособности.

Если рассматривать способность к импрегнированию армирующих волокон, то вязкость композиции смолы, полученная в результате измерения вязкоупругих свойств, предпочтительно равна 1000 спз или менее.

Жизнеспособность предпочтительно равна 30 минутам или более, более предпочтительно 60 минутам или более для того, чтобы обеспечить выдерживание достаточного времени импрегнирования образуемого волокнами материала композицией смолы и получение высокоплотного формованного изделия из FPR. Термин «жизнеспособность» в соответствии с тем как он используется в настоящем документе обозначает время, необходимое для того, чтобы вязкость композиции смолы достигла бы, например, 1000 спз.

Для проявления функции способности к раскрыванию до заданной формы необходимо сохранение свойства запоминания формы, и для этой цели обычно желательно, чтобы композиция смолы имела бы Tg в диапазоне от 50 до 70°С, предпочтительно от приблизительно 55 до 60°С.

Исходные вещества, используемые для получения композиции смолы настоящего изобретения, будут описаны далее, но без наложения на них ограничений.

В качестве бифункциональных изоцианатов имеются соединения, описываемые формулой OCN-R-NCO, в которой R содержит одно или два бензольных кольца, и соединения, описываемые той же самой формулой, в которой R бензольных колец не содержит. Можно использовать любое. Конкретные примеры включают 2,4-толуиленлдиизоцианат, 4,4'-дифенилметандиизоцианат, модифицированный карбодиимидом 4,4'-дифенилметандиизоцианат и гексаметилендиизоцианат.

Примеры бифункционального полиола включают соединения, описываемые формулой HO-R'-OH, в которой R' содержит 1 или 2 бензольных кольца или R бензольных колец не содержит, и продукты, полученные в результате проведения реакции между описанным выше бифункциональным полиолом и бифункциональной карбоновой кислотой или циклическим простым эфиром. Конкретные примеры включают полипропиленгликоль, 1,4-бутангликольадипат, политетраметиленгликоль, полиэтиленгликоль и бисфенол А + пропиленоксид.

В настоящем изобретении среди описанных выше полиолов с точки зрения их молекулярной структуры предпочтительны системы на основе простых эфиров, которые не подвержены гидролизу и в то же самое время являются ароматическими системами или системами с алифатическими боковыми цепями, и у которых можно увеличить Tg. Среди описанных выше соединений в особенности предпочтителен полипропиленгликоль, предпочтительно с содержанием мономера, образуемого полиольным компонентом, в количестве 50 мас.% или более, более предпочтительно 70 мас.% или более, еще более предпочтительно 90 мас.% или более.

Несмотря на то, что никаких особенных ограничений на молекулярную массу полиола не накладывается, предпочтителен полиол, отличающийся молекулярной массой, равной 1000 или менее, более предпочтительно 650 или менее. Полиол, отличающийся избыточно высокой молекулярной массой, не предпочтителен, потому что он уменьшает Tg получающейся в результате композиции смолы.

В качестве бифункционального удлинителя цепей, содержащего группу активного водорода, можно использовать соединения, описываемые формулой HO-R''-OH, в которой R'' представляет собой (CH₂)_n группу, содержащую 1 или 2 бензольных кольца, и тому подобное. Конкретные примеры включают этиленгликоль, 1,4-бутангликоль, бис(2-гидроксиэтил)гидрохинон, бисфенол-А + этиленоксид и бисфенол-А + пропиленоксид. Такой удлинитель цепей играет роль регулятора Tg в композиции смолы. В частности, его используют для выдерживания высокой Tg.

К композиции смолы можно добавлять, по меньшей мере, одну обычно используемую добавку, которая не создает помех для отверждения, и примеры включают различные наполнители, органические компоненты и реакционноспособные разбавители.

Образуемый волокнами материал не ограничивается волокнами, полученными из органического материала, и можно использовать неорганические волокна, такие как стекловолокно и углеродные волокна. Говоря более конкретно, подходящими являются углеродные волокна и арамидные волокна. На переплетение волокон ограничений не накладывается, и, например, можно использовать ткань с полотняным переплетением, полученную из основных и уточных нитей. Можно использовать ткань, имеющую толщину, например, в диапазоне от 0,1 до 1,0 мм.

Пластик, армированный волокнами, настоящего изобретения может содержать в дополнение к описанным выше композиции смолы матрицы и образуемому волокнами материалу упрочняющие волокна и красители. На их долю особенных ограничений не накладывается.

Несмотря на то, что никаких особенных ограничений не накладывается на соотношение компонентов в композиции армированного волокнами пластика, получаемого по способу получения настоящего изобретения, объемное содержание образуемого волокнами материала предпочтительно находится в диапазоне от 10 до 70% (об.), более предпочтительно от 20 до 60% (об.), а еще более предпочтительно от 20 до 55% (об.). Теоретический объем образуемого волокнами материала в FPR можно рассчитать в результате деления массы образуемого волокнами материала, приходящейся на единицу площади, на плотность образуемого волокнами материала, при этом принимая во внимание количество уложенных в стопку слоев образуемого волокнами материала. Объемное содержание образуемого волокнами материала меньшее 10% (об.) не предпочтительно, потому что образуемый волокнами материал не сможет полностью сыграть свою роль при упрочнении. С другой стороны, объемное содержание образуемого волокнами материала, превышающее 70% (об.), ухудшает формуемость и не позволяет импрегнированию смолой произойти в достаточной мере, что делает затруднительным получение продукта, не имеющего дефектов. В дополнение к этому, когда объемное содержание образуемого волокнами материала превысит 60% (об.), композиция смолы не сможет полностью проявить способность к раскрыванию до заданной формы. В пределах описанного выше диапазона объемного содержания чем больше будет содержание в композиции образуемого волокнами материала, тем выше будет прочность у получающегося в результате продукта формования. С другой стороны, более значительное содержание смолы делает возможным быстрое разворачивание или восстановление продукта формования при нагревании.

Один пример способа получения пластика, армированного волокнами, настоящего изобретения будет описан далее, но настоящее изобретение не ограничивается им или его пределами. Для получения FPR можно использовать различные способы формования.

Композицию смолы настоящего изобретения можно получить, поместив вещества в резервуар для получения смолы и затем перемешав их; или поместив вещества в резервуар для получения смолы, которые получили заранее в соответствующих емкостях. После этого для импрегнирования в резервуар для получения смолы помещают описанный выше образуемый волокнами материал. Время импрегнирования можно определять свободно, в зависимости от композиции смолы или типа образуемого волокнами материала. Композиция смолы настоящего изобретения характеризуется жизнеспособностью, равной 30 минутам или более, так что импрегнирование происходит за период времени, делающий возможным достаточное проникновение смолы в волокна в пределах данной жизнеспособности.

Предпочитается, чтобы на стадии отверждения FPR после импрегнирования при придании законченной формы волокну и смоле температуру постепенно бы увеличивали при приложении значительного давления. Это обусловливается тем, что иногда резкое увеличение температуры препятствует созданию плотного наполнения волокнами и приводит к получению только некондиционного продукта формования из FPR.

Для изготовления высокоплотного FPR желателен обязательный контроль температуры, такой как контроль, при котором температура увеличивается постепенно.

В качестве еще одного способа импрегнирования образуемого волокнами материала можно предложить вариант, когда материал может быть взят в виде ткани, мата, ленты и тому подобного и после этого пропущен через резервуар для получения смолы, заполненный композицией смолы. В дополнение к импрегнированию в резервуаре для получения смолы по мере надобности также можно использовать и способ распыления композиции смолы сверху или снизу.

Для того, чтобы получить в результате формования ламинат, обладающий многослойной структурой, по меньшей мере, два слоя образуемого волокнами материала, импрегнированного композицией смолы, складывают в стопку до стадии прессования на технологической линии для того, чтобы они прилипли бы друг к другу. После того как толщина перекрывшихся слоев будет отрегулирована, получающиеся в результате несколько слоев образуемого волокнами материала, такого как ткань, направляют в прессующий механизм и отверждают. При необходимости последовательно можно реализовать несколько способов отверждения.

При отверждении температуру горячего прессования обычно увеличивают от 60 до 180°С, в то время как давление обычно устанавливают на величине в диапазоне приблизительно от 0 до 20 кгс/мм².

Для того, чтобы отрегулировать температуру и устранить напряжения, обусловленные нагреванием, можно провести дополнительное отверждение. На данном этапе тепло, подводимое к отвержденному образуемому волокнами материалу, предпочтительно больше тепла, подводимого в ходе формования. После стадии резки таким образом полученный продукт формования подвергают осмотру для того, чтобы завершить производственный процесс.

В настоящем изобретении при получении FPR образуемый волокнами материал можно в достаточной мере импрегнировать смолой, потому что использование композиции смолы матрицы позволяет реализовать способность к начальному импрегнированию и гарантировать предварительно заданную продолжительность жизнеспособности. Это делает возможным легкое получение продукта формования из FPR, обладающего достаточными прочностью и способностью к раскрыванию до заданной формы. Поэтому таким образом полученный FPR можно деформировать до принятия им предварительно заданной формы, а в результате проведения операции простого нагревания первоначальную форму, приданную при формовании, можно восстановить.

Способы реализации настоящего изобретения были описаны выше. Однако настоящее изобретение не ограничивается ими, и его можно модифицировать или изменить в определенных пределах, не отклоняясь от сущности настоящего изобретения. Далее настоящее изобретение будет описано более подробно с приведением примеров. Однако необходимо помнить о том, что настоящее изобретение не ограничивается ими или их пределами.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

Структура слоя FPR является фактором, на который оказывают влияние физические свойства FPR, и она различается в зависимости от требований к конструкции, для которой ее используют.

Для FPR, обладающего способностью к раскрыванию до заданной формы, в дополнение к фундаментальным физическим свойствам FPR важно наличие способности к раскрыванию до заданной формы. Большое влияние на способность к раскрыванию до заданной формы оказывают свойства смолы и свойства образуемого волокнами материала и, в дополнение к ним, доля содержания смолы, толщина FPR, ориентация волокон и структура слоя FPR. Соответственно этому FPR получали в результате использования обычно применяемой ткани из углеродного волокна (ткань CF) и двухкомпонентного отверждаемого полимера с эффектом запоминания формы и формования при помощи термопресса для исследования влияния количества слоев ткани CF и толщины FPR на способность к раскрыванию до заданной формы. Результаты продемонстрированы в приведенной ниже таблице 1.

Из таблицы 1 можно понять, что FPR в любом случае обладает способностью к раскрыванию до заданной формы, когда толщину FPR устанавливают равной 0,5 мм, 1,0 мм и 1,5 мм, и когда количество слоев ткани CF, уложенных в стопку, равно 1,2 и 3.

Пример 2

Двухкомпонентная отверждаемая полиуретановая смола, используемая в качестве композиции смолы настоящего изобретения, состояла из изоцианата, содержащего группы NCO, (длинноцепного) полиола, содержащего группы ОН, и (короткоцепного) удлинителя цепей.

Мономеры для двухкомпонентной отверждаемой смолы должны находиться в жидком состоянии при обычной температуре. В дополнение к данному требованию необходимо принять во внимание регулирование Tg, реакционной способности и тому подобного. В настоящем изобретении необходимо исследовать полиольный компонент, который среди описанных выше компонентов играет роль отвердителя, для того, чтобы добиться достижения достаточной жизнеспособности при сохранении у композиции смолы свойства начального импрегнирования.

По отдельности в качестве ароматического соединения, алифатического соединения и соединения с алифатическими боковыми цепями, соответственно, использовали пропиленоксидный аддукт (ВРХ800) бифункционального бисфенола А, бифункциональный полиэтиленгликоль (PEG300) и бифункциональный полипропиленгликоль (PPG400) для того, чтобы сопоставить с ними производное алифатического сложного эфира (поликапролактондиол: «PCL500»), проводя измерения Tg и динамических вязкоупругих свойств после отверждсния. Результаты по Tg для отвержденных продуктов продемонстрированы в таблице 2.

Было подтверждено, что в сравнении со сложноэфирным соединением (PCL500) Tg у других соединений выше.

Результаты измерения вязкоупругих свойств демонстрируют, что для всех описанных выше соединений величина модуля упругости (Па) претерпевает большие изменения в диапазоне от 30 до 50°С.

Кроме этого, для описанных выше четырех типов полиольного мономера при 25°С в диапазоне 200 г измеряли зависящее от времени изменение вязкости раствора после того, как два компонента перемешивали.

В результате алифатические PCL500 и PEG300 продемонстрировали высокую реакционную способность, и у них вязкость раствора увеличивалась быстро. В сравнении с ними PPG400 с алифатическими боковыми цепями и ароматический ВРХ800 продемонстрировали низкую реакционную способность, и благодаря небольшой скорости увеличения их вязкости раствора почти никаких изменений не наблюдалось в течение приблизительно 30 минут. PPG400 с алифатическими боковыми цепями и ароматический ВРХ800 сохраняли низкое значение вязкости в течение приблизительно 150 минут и в течение приблизительно 50-60 минут, соответственно. Однако свойство импрегнирования ткани CF у ароматического BPS800 предположительно было неудовлетворительным, судя по высокому значению его начальной вязкости.

Что касается присутствующего среди описанных выше полиольных мономеров бифункционального полипропиленгликоля (PPG400), который представляет собой соединение с алифатической боковой цепью, обладающее хорошим свойством начального импрегнирования образуемого волокнами материала и отличающееся жизнеспособностью, по меньшей мере, предварительно заданной продолжительности, то для него исследовали влияние удлинителя цепей на увеличение Tg.

В качестве удлинителя цепей использовали 1,4-бутангликоль и по мере изменения вводимой пропорции измеряли флуктуации Tg. Результаты продемонстрированы в приведенной ниже таблице 3.

Описанными выше результатами подтверждается, что увеличение Tg у композиции смолы реализуется при использовании 1,4-бутандиола тогда, когда в качестве полиола используют бифункциональный полипропилен, который представляет собой соединение с алифатической боковой цепью.

Пример 3

В данном примере получали и оценивали FPR настоящего изобретения. Композицию смолы получали при описанном ниже соотношении компонентов в композиции при использовании модифицированного карбодиимидом 4,4'-дифенилметандиизоцианата (MDI) в жидком состоянии, бифункционального полипропиленгликоля (PPG400), который представляет собой соединение с алифатическими боковыми цепями, и 1,4-бутангликоля (1,4BG), которые использовали в качестве изоцианатного компонента, полиольного компонента и удлинителя цепей, соответственно:

MDI/PPG400/1,4BG = 1,55/1,00/0,50 (мольное соотношение функциональных групп) = 117,7/100/11,25 (массовое соотношение).

Изоцианатный компонент (основное вещество) и полиольный компонент (отвердитель) вступали в реакцию, приводящую к отверждению, в результате чего композиция становилась смолой.

В качестве образуемого волокнами материала готовили образец (1ТР), полученный из одного куска ткани из углеродного волокна (ткань CF), и другой образец (2ТР), полученный из двух кусков ткани CF.

FPR изготавливали в соответствии со способом горячего прессования.

Сначала из ткани CF вырезали кусок и его помещали в прокладку с толщиной, равной приблизительно 1 мм.

Из основного вещества и отвердителя композиции смолы в вакууме удаляли воздух при 60°С в течение приблизительно 2 часов, после чего их охлаждали до комнатной температуры. После этого изоцианатный компонент (MDI), полиольный компонент (PPG400) и удлинитель цепей (1,4BG), проводя перемешивание, смешивали при массовом соотношении 97/103/10. Мутная смесь при перемешивании в течение приблизительно 2 минут становилась прозрачной.

Прозрачный компонент смолу выливали на ткань CF. После того, как смолу покрывали пленкой из ПЭТФ, происходило импрегнирование ткани смолой, а пузырьки выдавливали, пользуясь резиновым валком. Из ткани, импрегнированной компонентом смолой, изготавливали сэндвичевую структуру, помещая ее между алюминиевыми пластинами и прессуя последние приблизительно при 1 кгс/мм² при 70°С в течение приблизительно 2 часов.

После охлаждения до комнатной температуры при приложении давления получаемую в результате ткань вынимали из формы и разрезали на куски с предварительно заданными размерами.

Что касается таким образом полученного FPR, то модуль упругости демонстрировал приблизительно двадцатисорокакратное изменение при Tg (328 К) в качестве граничного значения, что предполагает возможность достаточной фиксации после деформирования. Изменение модуля упругости для самой композиции смолы было 300-кратным или более значительным.

После этого для данного FPR делали оценку фиксации формы и восстановления формы. Немедленно после того как испытываемый образец данного FPR погружали в горячую воду при 358 К (Tg + 30 К) приблизительно на 30 секунд, он полностью подстраивался под шаблон, нагретый до 358 К в ванне с регулируемой температурой.

Шаблон и образец вынимали из горячей воды. После погружения в воду 298 К (Tg - 30 К) на 5 минут их оттуда вынимали. Образец удаляли из шаблона и оставляли в покое на 30 секунд. После этого отслеживали форму образца.

После этого его погружали в горячую воду с температурой 358 К на 30 секунд, вынимали из горячей воды и оставляли в покое на 30 секунд. Отслеживали форму образца.

В результате было обнаружено, что как 1TP, так и 2ТР демонстрируют хорошие результаты, говоря более конкретно, они характеризуются фиксацией формы, равной 99% или более, и восстановлением формы, приблизительно равным 100%.

Реферат

Изобретение относится к композициям смолы матрицы для армированного углеродными волокнами пластика, способного к раскрыванию до заданной формы. Указанная композиция содержит бифункциональный или трехфункциональный жидкий диизоцианат, бифункциональный полиол и бифункциональный удлинитель цепей, содержащий группу активного водорода, при мольном соотношении функциональных групп диизоцианата, полиола и удлинителя цепей 5,0-1,0:1,0:4,0-0,2, соответственно. Кроме того, заявляется способ получения армированного углеродными волокнами пластика. Заявляемое изобретение относится к композитным материалам с памятью формы и может быть использовано в космической технике. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

Формула