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住友擴大用于碳纖維增強復合材料的環氧樹脂和聚醚砜產品

2020-02-21 10:49:28來源:中塑在線 閱讀量:14916

  【塑料機械網 明星企業】航空航天工業一直在尋找堅硬、堅固、輕便并且可以應對快速的溫度變化的材料,可以經受廣泛的化學暴露,并提供長的使用壽命和優異的抗疲勞性能。由于2011年波音787夢幻客機和2015年空客A350 XWB等復合材料密集型飛機的成功推出,復合材料在商用飛機上的使用大幅增長,因為它們能夠減少質量,降低油耗和維護,并提高抗腐蝕和抗疲勞性能。為了更好地支持美國航空/航天領域的客戶,日本住友化學株式會社開發了兩個新牌號的環氧樹脂,具有更高的粘度,以便于加工,以及一個新牌號的聚醚砜(PES)添加劑,以提高碳纖維增強環氧復合材料的斷裂韌性和抗微裂紋性能。
 
  為了滿足航空航天工業對高性能和高生產率的碳復合材料的需求,住友化學開發了兩種用于預浸料生產的新型環氧樹脂牌號。與粘度為11900 mPa-S的標準航空航天牌號Sumi-Epoxy Elm 434相比,新-434L牌號的粘度為8200 mPa-S,新的434VL牌號的粘度為5100 mPa-S。住友還提供兩個更高溫度的牌號(Sumi-Epoxy ELM-100和100H),這兩個牌號的玻璃化轉變溫度均為260℃,而ELM-434的標準溫度為230℃。
 
  住友還擴大了用于環氧復合材料的SumikaExcel PES微粉增韌復合材料的供應。除了其標準牌號SumikaExcel 5003P外,還推出了一種新的低分子量2603P牌號。標準5003P牌號的粘度為0.52 dl/g,而新的2603P牌號的還原粘度為0.26(兩者均以1% PES在25℃的N,N-二甲基甲酰胺溶液中測量)。5003P的分子量為42000,而2603P的分子量為16000。此外,用差示掃描量熱儀測得5003P的Tg為227℃,而2603P的Tg為220℃。與標準牌號相比,新的2603P牌號還具有更多的末端羥基組(每100個單位4.5個羥基對1.1個羥基)。
 
  SumikaExcel 2603P是一種低粘度的PES添加劑,有利于航空復合材料,即使在低放氣比下,環氧樹脂/PES組合基體的粘度也高度依賴PES的分子量。雖然最初的SumikaExcel 5003P添加劑在改善環氧復合材料的斷裂韌性方面是有效的,但由于組合樹脂體系的高粘度,特別是在預浸料生產過程中,配方設計師并不總是很容易添加所需數量的添加劑。通過選擇使用較低粘度的2603P牌號,配方設計師現在可以增加PES與環氧樹脂的比例,以進一步提高最終復合材料的韌性。或者,配方設計師可以添加額外的聚合物和添加劑,以進一步改變復合材料的功能特性。還有一種選擇是,配方設計師可以選擇一種新的較低粘度的Sumi-Epoxy牌號,而不是使用較低分子量的PES,以降低組合聚合物基質的粘度。
 
  當研磨成微米級粉末時,PES已被證明是一種非常有效的添加劑,可以提高環氧復合材料的斷裂韌性和抗微裂性——無論是預浸料形式的,還是作為樹脂傳遞模塑(RTM)用的聚合物。它在很寬的溫度范圍內提供這些特性,而不會對尺寸穩定性、火焰/煙霧/毒性、蠕變阻力、模量、沖擊強度或屈服強度產生負面影響。作為環氧復合材料的功能性添加劑,具有羥基端基的特定PES牌號與環氧樹脂基體上的縮水甘油基反應,形成交聯的互穿聚合物網絡(IPN)。
 
  盡管添加劑通常在2-12wt-%的低放料比下使用,但它為IPN增加了更大的靈活性,進而提高了環氧復合材料的韌性。PES的Tg通常為225-230℃,高于平均120-200℃的航空航天級環氧樹脂的Tg。由于PES添加劑還具有良好的剛度和強度,因此在不影響其他熱機械性能的情況下提高了抗沖擊和抗裂性。對于航空航天應用尤其重要,它可以在不影響FST或模塑和保持非常嚴格公差的能力的情況下完成所有這些工作。雖然它最常用于高性能碳纖維增強的環氧復合材料,但在玻璃、芳綸或玄武巖增強的環氧樹脂中也同樣有效。
 
  住友可以定制其環氧樹脂和PES牌號(甚至在其環氧樹脂牌號中提供PES添加劑),以滿足客戶對加工性和功能性的特定要求。
 
  住友化學在塑料行業中,是世界上占據重要地位,一家擁有專用PES聚合設施以及在三大洲擁有專用微粉研磨設施的PES制造商。這消除了與其他聚合物交叉污染的可能性(這是航空航天和醫療設備行業的一項關鍵和高度強制的要求),還簡化了加工商和原始設備制造商的供應鏈。

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