Способ получения слоистого пластика

Авторы патента:

Рогов Виталий Евдокимович (RU)

Чермошенцева Анна Сергеевна (RU)

Бохоева Любовь Александровна (RU)

B82Y30/00 - Нанотехнология

B32B27/18 - отличающиеся применением особых добавок

Владельцы патента RU 2715188:

Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Байкальский научный центр прочности" (RU)

Изобретение относится к технологии изготовления слоистых композиционных материалов для использования в авиационной и машиностроительной промышленности и касается способа соединения препрегов. Способ заключается в том, что волокнистый наполнитель пропитывают эпоксидным связующим и получают препрег, затем производят раскрой препрега на заготовки требуемого размера и осуществляют сборку пакета из препрега, в процессе которой между слоями препрега размещают дополнительный препрег, на который предварительно наносят аэрозолью с двух сторон наночастицы диоксида кремния и проводят формование. Техническим результатом изобретения является повышение прочностных характеристик изготавливаемых изделий из слоистых композиционных материалов за счет увеличения межслойной прочности композита. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.

Известны композиционные материалы, изготовленные путем формования слоев препрега на основе ароматического полиамидного волокна СВМ и эпоксидного связующего [Кудрявцев Г.И., Варшавский В.Я., Щетинин A.M., Казаков М.Е. Армирующие химические волокна для композиционных материалов - М. Химия. 1992. С. 88-111.]

Известны композиционные материалы на основе волокон из жесткоцепных ароматических полимеров и эпоксидных связующих, получаемые пропиткой волокон эпоксидным связующим с последующим отверждением [Dhingra А.А., Pigliacampi J.J., Tanner D. Aramid fibers for general engineering. J. Metals. 1986, v. 38, №3, p. 21-25]. Эти материалы отличаются повышенной удельной прочностью и жесткостью и используются как конструкционные в различных областях техники. Недостатком этих материалов и изделий, является недостаточная межслойная прочность, что приводит к межслойному расслаиванию под действием нагрузок при сжатии.

Известен способ получения наномодифицированного связующего, связующее и препрег на его основе [патент РФ №2415884], заключающийся в том, что в эпоксидное связующее вводят один модификатор в виде наноразмерных частиц из никеля, меди, алюминия или нанотрубок за счет ультразвукового воздействия. Далее вышеупомянутым наномодифицированным связующим пропитывают неорганические армирующие материалы в форме волокон, нетканых материалов или тканей и получают препреги. Для связующих, применяющихся в изготовлении препрегов для композиционных материалов, количественное соотношение наномодификатора составляет 0,005-0,1 масс. %. Изделия, изготовленные из данных препрегов, имеют улучшенные механические характеристики на 15-30% в зависимости от видов смол.

Известно [Брусенцева Т., Зобов К., Филиппов А., Базарова Д., Лхасаранов С., Чермошенцева А., Сызранцев В. Введение нанопорошков и механические свойства материалов на основе эпоксидных смол // Наноиндустрия. 2013. №3. (41). С. 24-31. Покровский A.M., Чермошенцева А.С. Экспериментальное исследование влияния нанодобавок на свойства композиционных материалов с межслойными дефектами // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. №3. С. 150-159.], что за счет введения в матрицу различных видов наноматериалов, таких как, нанотрубки, наночастицы, нановолокна наблюдается упрочнение изделий из слоистых композиционных материалов на основе эпоксидных смол.

Недостатком этих материалов и изделий, является недостаточная повторяемость результатов, поскольку, в настоящее время, отсутствуют технологии, позволяющие равномерно распределять наночастицы в объеме матрицы.

Наиболее близким аналогом является способ получения слоистого пластика (патент RU 2271935) включающий получение препрега путем пропитки углеродного наполнителя эпоксидным связующим, сборку пакета из препрега и формование, при этом при сборке пакета между слоями препрегов дополнительно размещают термопластичную полиамидную или полисульфоновую пленку с поверхностной энергией не менее 50 мДж/м2 в количестве 1-10 мас. % на 100 мас. % связующего в виде сплошных слоев, полос или сетки.

Недостатком этого способа получения слоистого пластика является увеличение количества межслойных дефектов.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения слоистого пластика с повышенной межслойной прочностью.

Для решения поставленной задачи предложен способ получения слоистого пластика, включающий получение препрега путем пропитки волокнистого стеклянного или углеродного наполнителя эпоксидным связующим, сборку пакета из препрега и формование, при этом в процессе сборки пакета между слоями препрега дополнительно размещают препрег с предварительно нанесенными с двух сторон наночастицами. При этом дополнительный препрег можно размещать как между внутренними слоями, так и под наружными слоями пакета.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Пример 1. Получали препрег на пропиточной машине путем пропитки стеклоткани сатинового переплетения - Т-25 (ВМ) ТУ 6-11-380-76 раствором эпоксидного связующего ЭД-20 на основе эпоксидно-диановой смолы ГОСТ 10587-84 и смеси отвердителей ПЭПА (ТУ 2413-357-0203447-99), затем производили раскрой препрега на заготовки требуемого размера и осуществляли сборку пакета из препрега, в процессе которой между всеми слоями препрега размещали препрег с нанесенными с двух сторон наночастицами диоксида кремния марки Таркосил Т-20 (средний размер частиц 20-25 нм) и производили прессование стеклопластика при температуре 190 0С и давлении 1 МПа в течение 4 часов. Далее производили распрессовку и извлекали изделие. Нанесение наночастиц на поверхность препрега осуществляли методом аэрозольного нанесения.

Пример 2. Получали препрег путем пропитки углеродного волокнистого наполнителя - ленты марки УОЛ-300-Р раствором эпоксидного связующего ЭД-20 на основе эпоксидно-диановой смолы ГОСТ10587-84 и смеси отвердителей ПЭПА (ТУ 2413-357-0203447-99), затем производили раскрой препрега на заготовки требуемого размера и осуществляли сборку пакета из препрега, в процессе которой между всеми слоями препрега размещали препрег с нанесенными с двух сторон наночастицами диоксида кремния марки Таркосил Т-20 (средний размер частиц 20-25 нм) и производили прессование углепластика при температуре 190 0С и давлении 1 МПа в течение 4 часов. Далее производили распрессовку и извлекали изделие. Нанесение наночастиц на поверхность препрега осуществляли методом аэрозольного нанесения.

Экспериментально на образцах, полученных по настоящему изобретению, было установлено, что предел прочности при межслойном сдвиге возрастает в пределах 25-30% по сравнению с образцами без наночастиц. Испытания по определению кажущегося предела прочности при межслойном сдвиге методом испытания короткой балки осуществляли по ГОСТ 32659-2014.

Авторами установлено, что существует оптимальное количество наночастиц, распределенных на поверхности препрега, позволяющее увеличить прочностные свойства слоистых композитов, которое зависит от размера наночастиц, концентрации частиц в аэрозольном пространстве и времени нахождения препрега в аэрозоле и определяется опытным путем.

В данном изобретении не раскрывается технология аэрозольного нанесения наночастиц на поверхности препрегов, поскольку в настоящий момент она находится под грифом ноу-хау.

Для любого сведущего в данной области специалиста должно быть понятно, что объем прав не ограничивается приведенным примером реализации изобретения.

Настоящее изобретение позволяет получать слоистые композиционные материалы, обеспечивающие высокую удельную жесткость и прочность изделий авиационной и машиностроительной промышленности при возможности нужным образом сочетать полезные свойства отдельных слоев.

1. Способ получения слоистого пластика, включающий изготовление препрега путем пропитки волокнистого стеклянного или углеродного наполнителя эпоксидным связующим, сборку пакета из препрега и формование, отличающийся тем, что при сборке пакета между слоями препрегов дополнительно размещают препрег с предварительно нанесенными на него с двух сторон наноразмерными частицами путем нанесения аэрозоли из диоксида кремния.

2. Способ получения слоистого пластика по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный препрег можно размещать как между внутренними слоями, так и под наружными слоями пакета.

Изобретение относится к способу изготовления нанолиста из сульфатного двумерного карбида титана, включающему следующие этапы: (1) получение осадка двумерного карбида титана посредством использования атомных слоев алюминия во фтороводородной кислоте для химической обдирки атомов слоистого карбида титана-алюминия; (2) повторная дисперсия осадка двумерного карбида титана, полученного на этапе (1), в воде с получением суспензии двумерного карбида титана; (3) растворение сульфаниловой кислоты и азотнокислого натрия в растворе фтороводородной кислоты для получения реакции в условиях ванны со льдом с получением раствора соли диазосоединения сульфаниловой кислоты; (4) добавление раствора соли диазосоединения сульфаниловой кислоты, полученного на этапе (3), в жидкую суспензию двумерного карбида титана, полученную на этапе (2), с получением реакции в течение определенного времени посредством магнитного перемешивания в условиях ванны со льдом для получения реакции сульфирования двумерного карбида титана с солью диазосоединения сульфаниловой кислоты с получением раствора сульфированного двумерного карбида титана; и (5) центрифугирование и осаждение раствора сульфированного двумерного карбида титана, полученного на этапе (4), с последующей промывкой раствора деионизированной водой до получения уровня рН от 5 до 6; фильтрация раствора с помощью микропористого фильтра и повторная дисперсия в воде с получением дисперсионной жидкости с двумерным карбидом титана; проведение ультразвуковой обработки упомянутой дисперсионной жидкости с получением одно- или многослойной дисперсионной жидкости с сульфированным двумерным карбидом титана с последующей сублимацией этой дисперсионной жидкости для получения порошка сульфированного двумерного карбида титана.

Способ повышения интенсивности люминесценции оксидных диэлектриков // 2714811

Изобретение может быть использовано в фотонике, лазерной технике и оптоэлектронике при изготовлении лазерных фотоприемников, оптически активных слоёв фотолюминесцентных, катодолюминесцентных и электролюминесцентных устройств, амперометрических биосенсоров, хемилюминесцентных сенсоров, золь-гелевых стекол.

Способ оценки агрегации наночастиц в коллоидных растворах // 2714751

Изобретение относится к области исследования и анализа материалов. Предложен способ оценки агрегации наночастиц в коллоидных растворах.

Способ получения нанокапсул циклотетраметилентетранитроамина (бета-октогена) // 2714494

Изобретение относится в области нанотехнологии, и в частности к способу получения нанокапсул, и описывает способ получения нанокапсул, где в качестве ядра нанокапсул используется β-октоген и в качестве оболочки нанокапсул используется каппа-каррагинан.

Способ получения нанокапсул сухого экстракта крапивы // 2714489

Изобретение относится к области нанотехнологии, медицины, косметики и пищевой промышленности. Способ получения нанокапсул сухого экстракта крапивы характеризуется тем, что сухой экстракт крапивы добавляют в суспензию каппа-каррагинана в гексане в присутствии 0,01 г сложного эфира глицерина с одной-двумя молекулами пищевых жирных кислот и одной-двумя молекулами лимонной кислоты в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 700 об/мин, далее приливают гексафторбензол, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом массовое соотношение ядро:оболочка составляет 1:1, 1:2 или 1:3.

Способ получения нанокапсул сухого экстракта чистотела // 2714484

Изобретение относится к области нанотехнологии, медицины и пищевой промышленности. Способ получения нанокапсул сухого экстракта чистотела характеризуется тем, что сухой экстракт чистотела добавляют в суспензию каппа-каррагинана в изопропаноле в присутствии 0,01 г сложного эфира глицерина с одной-двумя молекулами пищевых жирных кислот и одной-двумя молекулами лимонной кислоты в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 700 об/мин, далее приливают 6 мл метилэтилкетона, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом массовое соотношение ядро : оболочка составляет 1:1, 1:2 или 1:3.

Способ получения нанокапсул сухого экстракта муира пуамы (ptychopetatum olacoides) // 2714483

Изобретение относится к области нанотехнологии, медицины и пищевой промышленности. Способ получения нанокапсул сухого экстракта муира пуамы характеризуется тем, что в качестве оболочки нанокапсул используют каппа-каррагинан, в качестве ядра - сухой экстракт муира пуамы, при этом сухой экстракт муира пуамы добавляют в суспензию каппа-каррагинана в изогептане в присутствии 0,01 г сложного эфира глицерина с одной-двумя молекулами пищевых жирных кислот и одной-двумя молекулами лимонной кислоты в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 700 об/мин, далее приливают хладон-112, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом массовое соотношение ядро : оболочка составляет 1:1, 1:2 или 1:3.

Способ получения упорядоченного массива углеродных нанотрубок при использовании молекул-координаторов, развития в полученных супрамолекулярных структурах вторичной пористости и материал, полученный этим способом // 2714350

Изобретение может быть использовано в адсорбционной технике для аккумулирования газов, а также в материаловедении и электронике. Сначала производят насыщение материнского объема углеродных нанотрубок молекулами-координаторами: углеводородами нормального, ароматического, нафтенового, ацетиленового или олефинового ряда в жидком виде при температурах ниже температуры кипения соответствующего углеводорода, в количестве 40-230 мас.

Способ получения градиентного нанокомпозитного теплозащитного покрытия // 2714345

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения градиентных нанокомпозитных теплозащитных покрытий для деталей, подверженных воздействию высокотемпературных газовых потоков в авиационной, ракетно-космической технике и машиностроении.

Способ получения нанокристаллического муассанита // 2714344

Изобретение относится к области выращивания слоев нанокристаллического гексагонального карбида кремния (муассанита) и может быть использовано в электронной промышленности.

Композиция полипропилена, подходящая для вспененных листовых материалов и изделий // 2708857

Изобретение относится к композиции полипропилена, предназначенной для получения вспененного материала. Композиция содержит (a) от 85,0 до 99,90 частей по массе полипропилена с высокой прочностью расплава (HMS-PP) и (b) от 0,10 до 5,0 частей по массе талька в качестве нуклеирующего агента с размером частиц d50 в пределах от 5 μм до 15 μм, определенным с помощью анализа методом осаждения; (c) необязательно от 1 до 20 частей по массе дополнительного полипропилена с высокой прочностью расплава (HMS-PP').

Летательный аппарат, содержащий теплозащитный компонент // 2705474

Летательный аппарат (10) содержит теплозащитный компонент (12), состоящий из нанопористого полимерного аэрогеля без наружной оболочки, в пористой структуре которого поры открыты с обеспечением, в процессе полета летательного аппарата (10), соответствия давления в порах теплозащитного компонента (12) окружающему давлению на высоте полета летательного аппарата (10).

Промежуточная пленка для многослойного стекла, многослойное стекло и способ установки многослойного стекла // 2703627

Изобретение относится к промежуточной пленке для многослойного стекла. Техническим результатом является получение высоких теплозащитных показателей, низкой условной чистоты цвета и низкого значения индекса желтизны.

Промежуточная пленка для многослойного стекла, рулонное изделие, многослойное стекло, способ изготовления промежуточной пленки для многослойного стекла и способ изготовления рулонного изделия // 2700387

Изобретение относится к промежуточной пленке для многослойного стекла. Пленка имеет множество углублений и множество выпуклостей по меньшей мере на одной поверхности.

Пленка промежуточного слоя для ламинированного стекла и ламинированное стекло // 2700354

Изобретение относится к пленке промежуточного слоя для ламинированного стекла. Пленка имеет многослойную структуру, включающую в себя люминесцентный слой, а также полимерный слой по меньшей мере на одной поверхности люминесцентного слоя.

Композиции на основе полиолефинов, адгезивы и связанные с ними многослойные структуры, полученные из них // 2697560

Изобретение относится к композиции полиолефина для получения адгезива, содержащей (A) первую привитую полиолефиновую композицию, содержащую полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), привитый первым ненасыщенным мономером; (B) вторую привитую полиолефиновую композицию, содержащую первый линейный полиэтилен низкой плотности, катализированный металлоценом, привитый вторым ненасыщенным мономером; (C) вторую композицию линейного полиэтилена низкой плотности, катализированную металлоценом, содержащую второй линейный полиэтилен низкой плотности, катализированный металлоценом; (D) композицию линейного полиэтилена низкой плотности, катализированную с помощью катализаторов Циглера-Натта, содержащую линейный полиэтилен низкой плотности, катализированный с помощью катализаторов Циглера-Натта; (E) эластомерную композицию, содержащую: (i) эластомерный сополимер этилена, содержащий: (a) производные единицы этилена; и (b) единицы альфа-олефиновых сомономеров, производные от по меньшей мере одного сомономера, выбранного из группы, состоящей из С3-С10 альфа-олефинов; и (ii) этилен-пропиленовый эластомер; и (F) вещество для повышения клейкости на основе углеводорода.

Способы и устройства для повышения огнестойкости и вязкости разрушения композитной конструкции // 2697340

Изобретение относится к области композитных материалов для использования в конструкции летательного аппарата и касается способа и устройства для повышения огнестойкости и вязкости разрушения композитной конструкции.

Трехслойная защитная в отношении уф-излучения пленка для декоративных плит из слоистых материалов, формуемых при повышенном давлении (hpl) // 2687941

Изобретение относится к новым пленкам для нанесения на материалы в качестве защитной пленки от атмосферных воздействий. При этом наружный слой представляет собой слой, содержащий фторполимер, средний слой представляет собой слой из PMMA, содержащий по меньшей мере один поглотитель УФ-излучения и/или УФ-стабилизатор, а внутренний слой представляет собой слой из PMMA, содержащий по меньшей мере один усилитель адгезии, который улучшает адгезию на подложке.

Акриловые шарики для улучшения матовости полиолефиновых пленок // 2683830

Изобретение относится к пленке, содержащей а) по меньшей мере, один базовый слой, включающий термопластичный полимерный материал матрицы; и b) поверхностный слой, содержащий термопластичный полимерный материал матрицы и от 5 до 80 вес.% полимерных частиц, имеющих средний диаметр частиц от 0,5 до 15 мкм, показатель преломления от 1,46 до 1,7, и, по меньшей мере, 60 мол.% акриловых мономерных групп, при этом пленка растягивается с коэффициентом от 2 до 8 одноосно или двухосно, и при этом после растяжения поверхностный слой имеет толщину, которая составляет от 50% до 200% от диаметра полимерных частиц; а также к способу получения вышеуказанной пленки.

Межслоевая пленка для ламинированного стекла, а также ламинированное стекло // 2681156

Изобретение направлено на создание межслоевой пленки для ламинированного стекла. Межслоевая пленка для ламинированного стекла включает светоизлучающий слой, который содержит термопластичную смолу и лантаноидный комплекс с полидентантным лигандом, содержащим атом галогена.

Многослойная полимерная пленка и полученная из нее мультиупаковка // 2715208

Изобретение относится к области упаковки пищевых продуктов и касается многослойной полимерной пленки с 2-10 слоями и к мультиупаковке, содержащей от 2 до 40 контейнеров, которая получена термоформованием из многослойной полимерной пленки. Многослойная полимерная пленка для мультиупаковок содержит по меньшей мере два слоя, состоящих из сложного полиэфира и добавок, причем первый слой является пористым, а второй слой содержит неорганический наполнитель. Мультиупаковки, полученные термоформованием из многослойной полимерной пленки, снабжены канавками для отламывания. Изобретение обеспечивает получение термоформующейся пленки для получения мультиупаковок с улучшенным диффузионным барьером для кислорода и водяного пара в сочетании с подходящими механическими свойствами, в частности стойкостью к изгибу и излому при механической нагрузке, возникающей при хранении и транспортировке мультиупаковок, и легкое разделение индивидуальных упаковок, соответственно контейнеров, будучи снабженной канавками для отламывания. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил., 4 табл.