Модифицированные смоляные системы, подходящие для инфузии жидкой смолы - RU2017122749A
Код документа: RU2017122749A
Формула
1. Способ производства на основе инфузии жидкой смолы (LRI) для изготовления формованного изделия, включающий стадии получения отверждаемой композиции, введение вышеупомянутой отверждаемой композиции в форму и отверждение вышеупомянутой отверждаемой композиции, где отверждаемая композиция включает:
не более чем 5,0 мас.% термопластического полимера;
не более чем 5,0 мас.% состоящих из сердцевины и оболочки частиц, причем состоящие из сердцевины и оболочки частицы имеют размер частиц в интервале от приблизительно 50 нм до приблизительно 800 нм;
не более чем 5,0 мас.% неорганических частиц, причем неорганические частицы имеют размер частиц в интервале от приблизительно 2,0 нм до приблизительно 800 нм;
эпоксидный смоляной компонент, который представляет собой или включает один или несколько предшественников эпоксидной смолы; и
один или несколько аминных отверждающих реагентов,
где первоначальная вязкость отверждаемой композиции составляет не более чем 5 пуаз при температуре в пределах температурного интервала от приблизительно 80°C до приблизительно 130°C.
2. Способ по п. 1, в котором термопластический полимер и эпоксидный смоляной компонент образуют непрерывную фазу в отверждаемой композиции.
3. Способ по любому предшествующему пункту, в котором формованное изделие проявляет самособранную оболочечную морфологию неорганических частиц вокруг образующих отдельную фазу термопластических полимерных доменов, причем вышеупомянутая самособранная оболочечная морфология неорганических частиц вокруг образующих отдельную фазу термопластических полимерных доменов образуется на месте применения в процессе отверждения.
4. Способ по п. 3, в котором вышеупомянутая самособранная оболочечная морфология неорганических частиц вокруг образующего отдельную фазу термопластического полимерного домена имеет размеры, количественно определяемые в трех взаимноперпендикулярных направлениях таким образом, что ее размеры во всех трех направлениях составляют более чем 1000 нм.
5. Способ по любому предшествующему пункту, в котором вышеупомянутое формованное изделие проявляет прочность при сжатии после удара (CSAI), составляющую, по меньшей мере, 220 МПа, а также прочность при сжатии образца со сквозным отверстием в горячем и влажном состоянии (H/W-OHC), предпочтительно составляющую, по меньшей мере, 190 МПа.
6. Способ по любому предшествующему пункту, в котором вязкость отверждаемой композиции составляет не более чем 2 пуаз, предпочтительно не более чем приблизительно 0,5 пуаз, и/или в котором вышеупомянутая вязкость измеряется при температуре 120°C.
7. Способ по любому предшествующему пункту, в котором вязкость отверждаемой композиции через 3 часа при температуре в пределах температурного интервала от 80°C до 130°C и предпочтительно при температуре 120°C составляет не более чем 5 пуаз, предпочтительно не более чем 1 пуаз.
8. Способ по любому предшествующему пункту, в котором формованное изделие представляет собой композиционный материал, дополнительно включающий армирующий волокнистый материал.
9. Способ по любому предшествующему пункту, который включает следующие стадии:
получение заготовки, включающей армирующий волокнистый материал;
помещение заготовки внутри формы;
необязательное нагревание формы до заданной температуры;
получение отверждаемой композиции;
введение отверждаемой композиции в форму, и
отверждение отверждаемой композиции.
10. Способ по любому предшествующему пункту, в котором способ выбирается из литьевого формования смолы (RTM) и литьевого формования смолы с применением вакуума (VARTM).
11. Способ по п. 9 или 10, в котором заготовка включает один или несколько слоев полотна, включающего армирующий волокнистый материал.
12. Способ по п. 9, 10 или 11, в котором форма нагревается до заданной температуры в интервале от приблизительно 90°C до приблизительно 120°C.
13. Способ по любому предшествующему пункту, в котором отверждение осуществляется при температуре отверждения (TC) в интервале от приблизительно 160°C до приблизительно 200°C, причем температура отверждения (TC) предпочтительно достигается посредством нагревания при скорости нагревания при отверждении (RCR) в интервале от приблизительно 0,5°C/мин до приблизительно 3,0°C/мин, и/или температура отверждения сохраняется в течение периода в интервале от приблизительно 90 минут до приблизительно 180 минут.
14. Способ по любому предшествующему пункту, в котором стадия получения отверждаемой композиции включает первоначальную стадию перемешивания одного или нескольких компонентов предшественников смолы с термопластическим компонентом и частицами, необязательно с последующей стадией охлаждения, и последующим добавлением одного или нескольких отверждающих реагентов, причем один или несколько компонентов предшественников смолы предпочтительно перемешиваются предварительно с термопластическим компонентом, а затем осуществляется перемешивание с состоящими из сердцевины и оболочки частицами и неорганическими частицами.
15. Способ по п. 14, в котором отверждаемая композиция включает множество компонентов предшественников смолы, и два или более из вышеупомянутого множества компонентов предшественников смолы предварительно перемешиваются перед добавлением термопластического компонента и частиц.
16. Способ по п. 14 или 15, в котором состоящие из сердцевины и оболочки частицы добавляются как концентрат в компонент предшественника смолы, и/или неорганические частицы добавляются как концентрат в компонент предшественника смолы.
17. Способ по любому предшествующему пункту, в котором термопластический полимер выбирается из простых полиарилэфиров, полиарилсульфидов и полиарилсульфонов и соответствующих сополимеров, включая простые полиарилэфирсульфоны, и полиарилсульфидсульфоны.
18. Способ по любому предшествующему пункту, в котором термопластический полимер выбирается из прстых полиарилэфирсульфоновых термопластических полимеров, включающих повторяющиеся звенья, связанные простой эфирной связью, необязательно дополнительно включающих повторяющиеся звенья, связанные простой тиоэфирной связью, причем в качестве звенья выбирают из:
-[ArSO2Ar]n-
и необязательно:
-[Ar]a-
где:
Ar представляет собой фенилен;
n составляет от 1 до 2 и может представлять собой дробное число;
a составляет от 1 до 3 и может представлять собой дробное число, и когда a превышает 1, фениленовые группы связаны линейно посредством простой химической связи или двухвалентной группы, за исключением -SO2-, причем двухвалентная группа предпочтительно представляет собой группу -C(R9)2-, в которой каждый из R9 может быть одинаковым или различным и выбирается из H и C1-8-алкильных групп и предпочтительно выбирается из метильных групп или конденсируются друг с другом,
при том условии, что повторяющееся звено -[ArSO2Ar]n- всегда присутствует в простом полиарилэфирсульфоне в такой пропорции, что в среднем, по меньшей мере, два из вышеупомянутых звена -[ArSO2Ar]n- располагаются последовательно в каждой настоящей полимерной цепи,
и при этом простой полиарилэфирсульфон содержит одну или несколько реакционноспособных боковых и/или концевых групп.
19. Способ по любому предшествующему пункту, в котором компонент предшественника смолы представляет собой или включает один или несколько предшественников эпоксидной смолы, содержащих, по меньшей мере, две эпоксидные группы в расчете на молекулу.
20. Способ по любому предшествующему пункту, в котором компонент предшественника смолы представляет собой смесь предшественников эпоксидной смолы, имеющих одинаковые или различные числа функциональных групп, причем вышеупомянутая смесь включает один или несколько предшественников эпоксидной смолы (P2), содержащих две эпоксидные группы в расчете на молекулу, и/или один или несколько предшественников эпоксидной смолы (P3), содержащих три эпоксидные группы в расчете на молекулу, и/или один или несколько предшественников эпоксидной смолы (P4), содержащих четыре эпоксидные группы в расчете на молекулу, где вышеупомянутая смесь включает:
от приблизительно 0 мас.% до приблизительно 60 мас.% одного или нескольких предшественников эпоксидной смолы (P2);
от приблизительно 0 мас.% до приблизительно 55 мас.% одного или нескольких предшественников эпоксидной смолы (P3); и
от приблизительно 0 мас.% до приблизительно 80 мас.% одного или нескольких предшественников эпоксидной смолы (P4).
21. Способ по любому предшествующему пункту, в котором компонент предшественника смолы включает смесь дифункциональных, трифункциональных и тетрафункциональных предшественников эпоксидной смолы.
22. Способ по любому предшествующему пункту, в котором компонент предшественника смолы представляет собой или включает один или несколько предшественников эпоксидной смолы, выбранных из простого диглицидилового эфир бисфенола A (DGEBA); простого диглицидилового эфира бисфенола F (DGEBF); O,N,N-триглицидил-пара-аминофенола (TGPAP); O,N,N-триглицидил-мета-аминофенола (TGMAP); N,N,N',N'-тетраглицидилдиаминодифенилметана (TGDDM) и их смесей.
23. Способ по любому предшествующему пункту, в котором вышеупомянутый отверждаемая композиция является термически отверждаемой.
24. Способ по любому предшествующему пункту, в котором один или несколько вышеупомянутых аминных отверждающих реагентов выбираются из ароматических аминных отверждающих реагентов, содержащих, по меньшей мере, две аминогруппы в расчете на молекулу, и предпочтительно выбираются из отверждающих реагентов на основе анилина, и предпочтительно из 4,4'метиленбис-(3-хлор-2,6-диэтил)-анилина (MCDEA); 4,4'-метиленбис-(2,6-диэтил)-анилина (MDEA); 4,4'-метилендианилина (MDA); и 3,3'- и 4-,4'-диаминодифенилсульфона (DDS).
25. Способ по любому предшествующему пункту, в котором эпоксидный смоляной компонент и аминный отверждающий реагент предпочтительно присутствуют в композиции в количествах, достаточных для обеспечения молярного соотношения аминогрупп, присутствующих в отверждающем реагенте, и эпоксидных групп, присутствующих в эпоксидном компоненте, составляющего от приблизительно 0,75:1 до приблизительно 1:0,75 и предпочтительно приблизительно 1:1.
26. Способ по любому предшествующему пункту, в котором отверждаемая композиция включает от приблизительно 0,5 мас.% до приблизительно 4,0 мас.% вышеупомянутого термопластического полимера.
27. Способ по любому предшествующему пункту, в котором отверждаемая композиция включает от приблизительно 0,3 мас.% до приблизительно 4,0 мас.% состоящих из сердцевины и оболочки частиц, и/или, в котором вышеупомянутые состоящие из сердцевины и оболочки частицы имеют размер частиц в интервале от приблизительно 100 нм до приблизительно 200 нм.
28. Способ по любому предшествующему пункту, в котором вышеупомянутые состоящие из сердцевины и оболочки частицы включают внутреннюю сердцевинную часть и наружную оболочечную часть, которая практически заключает в себе внутреннюю сердцевинную часть, причем внутренняя сердцевинная часть представляет собой эластомерный полимерный материал, имеющий температуру стеклования, предпочтительно составляющую менее чем приблизительно 0°C, и наружная оболочечная часть представляет собой полимерный материал, имеющий температуру стеклования, составляющую более чем температура окружающей среды и предпочтительно более чем приблизительно 50°C.
29. Способ по любому предшествующему пункту, в котором состоящие из сердцевины и оболочки частицы включают внутреннюю сердцевинную часть, которая представляет собой полимерный материал, выбранный из гомополимеров изопрена или бутадиена, и из сополимеров изопрена или бутадиена, содержащих вплоть до приблизительно 30 мол.% винилового сомономера, предпочтительно выбранного из стирола, алкилстирола, акрилонитрила и алкилметакрилата.
30. Способ по любому предшествующему пункту, в котором состоящие из сердцевины и оболочки частицы включают наружную оболочечную часть, которая представляет собой полимерный материал, выбранный из гомополимеров стирола, алкилстирола и метилметакрилата, и из сополимеров, включающих, по меньшей мере, 70 мол.% мономера, выбранного из стирола, алкилстирола и метилметакрилата, и дополнительно включающих, по меньшей мере, еще один сомономер, выбранный из стирола, алкилстирола, метилметакрилата, винилацетата и акрилонитрила, причем вышеупомянутый полимерный материал наружной оболочечной части необязательно функционализируется посредством введения в него одного или нескольких ненасыщенных функциональных мономеров.
31. Способ по любому предшествующему пункту, в котором полимерный материал внутренней сердцевинной части выбирается из полибутадиенстирольных сополимеров и полибутадиена и их смесей, и/или полимерный материал наружной оболочечной части представляет собой гомополимер или сополимер метилметакрилата, необязательно функционализированный и/или сшитый.
32. Способ по любому предшествующему пункту, в котором вышеупомянутые неорганические частицы выбираются из карбоната кальция, SiO2, TiO2 и Al2O3, и предпочтительно из диоксида кремния.
33. Способ по любому предшествующему пункту, в котором отверждаемая композиция включает от приблизительно 0,1 мас.% до приблизительно 4,0 мас.% неорганических частиц и/или, в котором вышеупомянутые неорганические частицы имеют размер частиц в интервале от приблизительно 2,0 нм до приблизительно 100 нм.
34. Отверждаемая композиция, которая включает:
не более чем 5,0 мас.% термопластического полимера;
не более чем 5,0 мас.% состоящих из сердцевины и оболочки частиц, причем вышеупомянутые состоящие из сердцевины и оболочки частицы имеют размер частиц в интервале от приблизительно 50 нм до приблизительно 800 нм;
не более чем 5,0 мас.% неорганических частиц, причем вышеупомянутые неорганические частицы имеют размер частиц в интервале от приблизительно 2,0 нм до приблизительно 800 нм;
эпоксидный смоляной компонент, который представляет собой или включает один или несколько предшественников эпоксидной смолы; и
один или несколько аминных отверждающих реагентов,
причем вязкость вышеупомянутой отверждаемой композиции составляет не более чем 5 пуаз при температуре в пределах температурного интервала от приблизительно 80°C до приблизительно 130°C.
35. Отвержденное формованное изделие, выполненное из отверждаемой композиции по п. 34.
36. Отвержденное формованное изделие по п. 35, в котором отвержденная композиция проявляет самособранную оболочечную морфологию неорганических частиц вокруг образующих отдельную фазу термопластических полимерных доменов, причем вышеупомянутая самособранная оболочечная морфология неорганических частиц вокруг образующего отдельную фазу термопластического полимерного домена предпочтительно имеет размеры, количественно определяемые в трех взаимноперпендикулярных направлениях таким образом, что ее размеры во всех трех направлениях составляют более чем 1000 нм.
37. Отвержденное формованное изделие по п. 35 или 36, которое представляет собой композиционный материал, дополнительно включающий армирующий волокнистый материал.
38. Отвержденное формованное изделие по любому из пп. 35-37, в котором вышеупомянутое формованное изделие проявляет прочность при сжатии после удара (CSAI), составляющую, по меньшей мере, 220 МПа; и предпочтительно также прочность при сжатии образца со сквозным отверстием в горячем и влажном состоянии (H/W-OHC), составляющую, по меньшей мере, 190 МПа.
39. Применение отверждаемой композиции в способе инфузии жидкой смолы (LRI), в котором вышеупомянутая композиция включает:
не более чем 5,0 мас.% термопластического полимера;
не более чем 5,0 мас.% состоящих из сердцевины и оболочки частиц, причем вышеупомянутые состоящие из сердцевины и оболочки частицы имеют размер частиц в интервале от приблизительно 50 нм до приблизительно 800 нм;
не более чем 5,0 мас.% неорганических частиц, причем вышеупомянутые неорганические частицы имеют размер частиц в интервале от приблизительно 2,0 нм до приблизительно 800 нм;
эпоксидный смоляной компонент, который представляет собой или включает один или несколько предшественников эпоксидной смолы; и
один или несколько аминных отверждающих реагентов,
причем первоначальная вязкость вышеупомянутой отверждаемой композиции составляет не более чем 5 пуаз при температуре в пределах температурного интервала от приблизительно 80°C до приблизительно 130°C,
для повышения прочности при сжатии после удара (CSAI) отвержденной смолы (в частности, композиционного материала), выполненного из отверждаемой композиции в способе LRI, предпочтительно при одновременном сохранении прочности при сжатии со сквозным отверстием в горячем и влажном состоянии (прочности H/W OHC) и сохранении технологичности отверждаемой композиции, и предпочтительно для цели повышения прочности CSAI при одновременном сохранении прочности H/W OHC и улучшении технологичности отверждаемой композиции.
40. Применение по п. 39, в котором прочность CSAI вышеупомянутой отвержденной смолы (в частности, вышеупомянутого композиционного материала) составляет, по меньшей мере, 220 МПа, причем прочность H/W-OHC вышеупомянутой отвержденной смолы (в частности, вышеупомянутого композиционного материала) предпочтительно составляет, по меньшей мере, 190 МПа, и/или предпочтительно первоначальная вязкость вышеупомянутой отверждаемой композиции составляет не более чем 5 пуаз при температуре в пределах температурного интервала от приблизительно 80°C до приблизительно 130°C, и вязкость отверждаемой композиции через 3 часа при температуре в пределах температурного интервала от 80°C до 130°C составляет не более чем 5 пуаз.
41. Отверждаемая композиция по п. 34 или отвержденное формованное изделие по любому из пп. 35-38, или применение по п. 39 или 40, где отверждаемая композиция является такой, как определено в любом из пп. 2, 6, 7 или 17-33.
