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住友扩大用于碳纤维增强复合材料的环氧树脂和聚醚砜产品

2020-02-21 10:49:28来源:中塑在线 阅读量:14892

  【塑料机械网 明星企业】航空航天工业一直在寻找坚硬、坚固、轻便并且可以应对快速的温度变化的材料,可以经受广泛的化学暴露,并提供长的使用寿命和优异的抗疲劳性能。由于2011年波音787梦幻客机和2015年空客A350 XWB等复合材料密集型飞机的成功推出,复合材料在商用飞机上的使用大幅增长,因为它们能够减少质量,降低油耗和维护,并提高抗腐蚀和抗疲劳性能。为了更好地支持美国航空/航天领域的客户,日本住友化学株式会社开发了两个新牌号的环氧树脂,具有更高的粘度,以便于加工,以及一个新牌号的聚醚砜(PES)添加剂,以提高碳纤维增强环氧复合材料的断裂韧性和抗微裂纹性能。
 
  为了满足航空航天工业对高性能和高生产率的碳复合材料的需求,住友化学开发了两种用于预浸料生产的新型环氧树脂牌号。与粘度为11900 mPa-S的标准航空航天牌号Sumi-Epoxy Elm 434相比,新-434L牌号的粘度为8200 mPa-S,新的434VL牌号的粘度为5100 mPa-S。住友还提供两个更高温度的牌号(Sumi-Epoxy ELM-100和100H),这两个牌号的玻璃化转变温度均为260℃,而ELM-434的标准温度为230℃。
 
  住友还扩大了用于环氧复合材料的SumikaExcel PES微粉增韧复合材料的供应。除了其标准牌号SumikaExcel 5003P外,还推出了一种新的低分子量2603P牌号。标准5003P牌号的粘度为0.52 dl/g,而新的2603P牌号的还原粘度为0.26(两者均以1% PES在25℃的N,N-二甲基甲酰胺溶液中测量)。5003P的分子量为42000,而2603P的分子量为16000。此外,用差示扫描量热仪测得5003P的Tg为227℃,而2603P的Tg为220℃。与标准牌号相比,新的2603P牌号还具有更多的末端羟基组(每100个单位4.5个羟基对1.1个羟基)。
 
  SumikaExcel 2603P是一种低粘度的PES添加剂,有利于航空复合材料,即使在低放气比下,环氧树脂/PES组合基体的粘度也高度依赖PES的分子量。虽然最初的SumikaExcel 5003P添加剂在改善环氧复合材料的断裂韧性方面是有效的,但由于组合树脂体系的高粘度,特别是在预浸料生产过程中,配方设计师并不总是很容易添加所需数量的添加剂。通过选择使用较低粘度的2603P牌号,配方设计师现在可以增加PES与环氧树脂的比例,以进一步提高最终复合材料的韧性。或者,配方设计师可以添加额外的聚合物和添加剂,以进一步改变复合材料的功能特性。还有一种选择是,配方设计师可以选择一种新的较低粘度的Sumi-Epoxy牌号,而不是使用较低分子量的PES,以降低组合聚合物基质的粘度。
 
  当研磨成微米级粉末时,PES已被证明是一种非常有效的添加剂,可以提高环氧复合材料的断裂韧性和抗微裂性——无论是预浸料形式的,还是作为树脂传递模塑(RTM)用的聚合物。它在很宽的温度范围内提供这些特性,而不会对尺寸稳定性、火焰/烟雾/毒性、蠕变阻力、模量、冲击强度或屈服强度产生负面影响。作为环氧复合材料的功能性添加剂,具有羟基端基的特定PES牌号与环氧树脂基体上的缩水甘油基反应,形成交联的互穿聚合物网络(IPN)。
 
  尽管添加剂通常在2-12wt-%的低放料比下使用,但它为IPN增加了更大的灵活性,进而提高了环氧复合材料的韧性。PES的Tg通常为225-230℃,高于平均120-200℃的航空航天级环氧树脂的Tg。由于PES添加剂还具有良好的刚度和强度,因此在不影响其他热机械性能的情况下提高了抗冲击和抗裂性。对于航空航天应用尤其重要,它可以在不影响FST或模塑和保持非常严格公差的能力的情况下完成所有这些工作。虽然它最常用于高性能碳纤维增强的环氧复合材料,但在玻璃、芳纶或玄武岩增强的环氧树脂中也同样有效。
 
  住友可以定制其环氧树脂和PES牌号(甚至在其环氧树脂牌号中提供PES添加剂),以满足客户对加工性和功能性的特定要求。
 
  住友化学在塑料行业中,是世界上占据重要地位,一家拥有专用PES聚合设施以及在三大洲拥有专用微粉研磨设施的PES制造商。这消除了与其他聚合物交叉污染的可能性(这是航空航天和医疗设备行业的一项关键和高度强制的要求),还简化了加工商和原始设备制造商的供应链。

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