Basic techniques for creating a polymer composite material with increased strength and impact resistance
https://doi.org/10.35164/0554-2901-2026-03-13-20
Abstract
This paper presents the basic techniques for creating a polymer composite material with increased strength and resistance to impact loads, and the properties of polymer composite materials obtained using these techniques.
About the Authors
M. S. Burmitsky
Prepreg Modern Composite Materials JSC; Russian University of Chemical Technology named after D.I. Mendeleyev
Russian Federation
Russian Federation
Moscow
T. A. Grebeneva
Prepreg Modern Composite Materials JSC; Russian University of Chemical Technology named after D.I. Mendeleyev
Russian Federation
Russian Federation
Moscow
L. V. Chursova
Prepreg Modern Composite Materials JSC; Russian University of Chemical Technology named after D.I. Mendeleyev
Russian Federation
Russian Federation
Moscow
N. N. Panina
Prepreg Modern Composite Materials JSC
Russian Federation
Russian Federation
Moscow
I. N. Baikov
Prepreg Modern Composite Materials JSC
Russian Federation
Russian Federation
Moscow
A. V. Savelyev
Prepreg Modern Composite Materials JSC
Russian Federation
Russian Federation
Moscow
S. I. Khodeva
Prepreg Modern Composite Materials JSC; Russian University of Chemical Technology named after D.I. Mendeleyev
Russian Federation
Russian Federation
Moscow
References
1. Bascom W.D., Hunston D.L. Fracture of elastomer-modifi ed epoxy polymers // Advances in Chemistry. 1989. Vol. 222. Р. 135–172. DOI: 10.1021/ba-1989-0222.ch006.
2. Патент № 2543234 Рос. Федерация, МПК C08L 63/00 (2006.01), C08L 63/02 (2006.01), C08L 75/02 (2006.01), C08G 59/50 (2006.01), C09J 163/00 (2006.01). Эпоксидная Композиция: № 2013128563: заявл. 21.06.2013: опубл. 20.02.2015 / Амиров Р.Р., Андрианова К.А., Амирова Л.Р., Бурилов А.Р.; заявитель ФГАОУ ВПО КФУ 6 с.
3. Патент № WO2005/083002 JP. Epoxy resin composition for fi ber-reinforced composite material, prepreg, and fi ber-reinforced composite material: № 2006510530: заявл. 02.03.2005: опубл. 17.01.2008 / заявитель Toray Industries 36 с.
4. Патент № 118325290 CN. An aviation-grade high-strength high-toughness epoxy composite material and preparation method thereof: № 202410751795: заявл. 12.06.2024: опубл. 12.07.2024 / заявитель Taiyuan University of Technology 15 с.
5. Патент № 9701811 US. Toughened, curable epoxy compositions for high temperature applications: № 14/423 947: заявл. 10.10.2013: опубл. 11.07.2017 / заявитель Blue Cube IP LLC 9 с.
6. Патент № 2533776 GB. Resin Composition: № 1423157: заявл. 23.12.2014: опубл. 06.07.2016 / заявитель Hexcel Composites Ltd 29 с.
7. Патент № 2773075 Рос. Федерация, МПК C08L 63/00 (2006.01), C08L 63/04 (2006.01), C09J 163/00 (2006.01), C09J 163/04 (2006.01), C08J 5/24 (2006.01), C08K 3/011 (2018.01). Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него: № 2021100509: заявл. 16.02.2021: опубл. 30.05.2022 / Гребенева Т.А., Панина Н.Н., Баторова Ю.А., Чурсова Л.В., Голиков Е.И., Кутергина И.Ю., Байков И.Н.; заявитель АО «Препрег-СКМ» 11 c.
8. Патент № 2013241479 JP. Curable resin composition: № 2010203521: заявл. 10.09.2010: опубл. 05.12.2013 / заявитель Kaneka Corporation 17 с.
9. Патент № 2777895 Рос. Федерация, МПК C08L 63/02 (2006.01), C08J 5/24 (2006.01), C08K 7/02 (2006.01), B32B 27/38 (2006.01). Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него: № 2021100483: заявл. 13.01.2021: опубл. 11.08.2022 / Гребенева Т.А., Панина Н.Н., Коган Д.И., Чурсова Л.В., Голиков Е.И., Кутергина И.Ю.; заявитель АО «ПрепрегСКМ» 12 с.
10. Патент № 2 513 916 Рос. Федерация, МПК C08L 63/00 (2006.01), C08K 5/41 (2006.01), C08J 5/24 (2006.01). Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него: № 2012137431: заявл. 03.09.2012: опубл. 20.04.2014 / Каблов Е.Н., Чурсова Л.В., Хрульков А.В., Бабин А.Н., Коган Д.И., Панина Н. Н., Гуревич Я.М., Ким М.А.; заявитель ФГУП «ВИАМ» 9 с.
11. Патент № 4811532 JP. Epoxy resin composition for fi ber-reinforced composite material, prepreg, and fi ber-reinforced composite material: № 2010508137: заявл. 13.01.2010: опубл. 09.11.2011 / заявитель Toray Industries 30 с.
12. Патент № 2 718 782 Рос. Федерация, МПК C08L 63/00 (2006.01), C09J 163/00 (2006.01), C08J 5/24 (2006.01). Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него: № 2019139837: заявл. 06.12.2019: опубл. 14.04.2020 / Панина Н.Н., Чурсова Л.В., Гребенева Т.А., Голиков Е.И., Коган Д.И., Байков И.Н., Кутергина И.Ю., Баторова Ю.А., Лукина А.И.; заявитель АО «Препрег-СКМ» 13 с.
13. Чурсова Л.В., Панина Н.Н., Гребенева Т.А., Кутергина И.Ю. Эпоксидные смолы, отвердители, модификаторы и связующее на их основе // СПб.: ЦОП Профессия. 2020. 574 с. ISBN 9785-91884-113-6.
14. Железняк В.Г., Чурсова Л.В. Модификация связующих и матриц на их основе с целью повышения вязкости разрушения // Авиационные материалы и технологии. 2014. №1. С. 47–50. EDN: RUEHDX.
15. Панина Н.Н., Чурсова Л.В., Бабин А.Н., Гребенева Т.А., Гуревич Я.М. Основные способы модификации эпоксидных полимерных материалов в России // Все материалы. Энциклопедический справочник. №9. 2014. С. 9–17. EDN: SMUTRX.
16. Bagheri R., Marouf B.T., Pearson R.A. Rubber Toughened Epoxies: A Critical Review // Polymer Reviews. 2009. Vol. 49, Issue 3. P. 201225. DOI:10.1080/15583720903048227.
17. Chikhi N., Fellahi S., Bakar M. Modifi cation of epoxy resin using reactive liquid (ATBN) rubber // Eur. Polym. J. 2002. Vol. 38, Issue 2. P. 251–264. DOI: 10.1016/S0014-3057(01)00194-X.
18. Wise C.W., Cook W.D., Goodwin A.A. CTBN rubber phase precipitation in model epoxy resins // Polymer. 2000. Vol. 41. P. 4625–4633. DOI:10.1016/s0032-3861(99)00686-2.
19. Chen D., Li J., Yuan Y. Gao C., Cui Y., Li S., Wang H., Peng C., Liu X., Wu Z. A new strategy to improve the toughness of epoxy thermosets by introducing the thermoplastic epoxy // Polymer. 2022. Vol. 240. Р. 124518. DOI: 10.1016/j.polymer.2022.124518.
20. Thomas R., Yumei D., Yuelong H., Le Y., Moldenaers P., Weimin Y., Thomas S. Miscibility, morphology, thermal, and mechanical properties of a DGEBA based epoxy resin toughened with a liquid rubber // Polymer. 2008. Vol. 49, Issue 1. P. 278–294. DOI: 10.1016/j.polymer.2007.11.030.
21. Qi G., Zhang X., Li B. The study of rubber-modifi ed plastics with higher heat resistance and higher toughness and its application // Polym. Chem. 2011. Vol. 2, Issue 6. P. 1271–1274. DOI: 10.1039/C0PY00413H.
22. Mousavi S.R. Toughening of epoxy resin systems using core-shell rubber particles: a literature review // Journal of Materials Science. 2021. Vol. 56. Р. 18345–18367. DOI: 10.1007/s10853-021-06329-8.
23. Quan D., Ivankovic A. Eff ect of core–shell rubber (CSR) nano-particles on mechanical properties and fracture toughness of an epoxy polymer // Polymer. 2015. Vol. 66. P. 16–28. DOI: 10.1016/j.polymer.2015.04.002.
24. Gardner N., Gupta S., Shukla A., Nolet S. Dynamic Response of Nano-Scale Core-Shell Rubber Toughened Sandwich Composites // Strain. 2014. Vol. 50, Issue 6. Р. 501–516. DOI: 10.1111/str.12104.
25. Патент № 9701851 US. Core shell rubber modifi ed solid epoxy resins: № 14/425 985: заявл. 13.10.2013: опубл. 11.07.2017 / заявитель Dow Global Technologies LLC 9 с.
26. Патент № 2934866 FR. Particle of core-shell type containing elastomer core and shell having repeating unit from polymerization of hydrophilic monomer, useful as impact modifi er for thermosetting polymer matrix, in composite material as adhesives/epoxy foams: № 0855425: заявл. 05.08.2008: опубл. 12.02.2010 / заявитель Arkema France SA 26 c.
27. Патент № 2011/015716 WO. Core-shell particles including a hydrophilic monomer shell: № 2009/051555: заявл. 04.08.2009: опубл. 10.02.2011 / заявитель Arkema France SA 29 с.
28. Патент № 3031108 FR. Composition comprising a multistage polymer, its method of preparation and its use: № 1463306: заявл. 24.12.2014: опубл. 01.07.2016 / заявитель Arkema France SA 35 c.
29. Патент № 3031106 FR. Multistage polymer composition, its method of preparation, its use and composition comprising it: № 1463308: заявл. 24.12.2014: опубл. 01.07.2016 / заявитель Arkema France SA 31 c.
30. Патент № 2005-255822 JP. Rubber-reinforced epoxy resin product: № 2004068526: заявл. 11.03.2004: опубл. 22.09.2005 / заявитель Kaneka Corporation 18 с.
31. Компания Kaneka Corporation: официальный сайт. 2026. URL: https://www.kaneka.co.jp (дата обращения: 18.01.2026). Текст: электронный.
32. Yoon T., Kim B.S., Lee D.S. Structure development via reaction-induced phase separation in tetrafunctional epoxy/polysulfone blends // J. Appl. Polym. Sci. 1997. Vol. 66, Issue 12. Р. 2233 2242. DOI: 10.1002/(SICI)1097-628(19971219)66:12<2233:AID-APP4>3.0.CO;2-H.
33. Патент № 2655805 Рос. Федерация, МПК C08L 63/00 (2006.01), C08L 63/04 (2006.01), C08G 59/40 (2006.01), C08J 5/24 (2006.01), B32B 27/38 (2006.01), B32B 37/00 (2006.01). Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него: № 2017130861: заявл. 31.08.2017: опубл. 29.05.2018 / Коган Д.И., Чурсова Л.В., Гребенева Т.А., Панина Н.Н., Уткина Т.С., Цыбин А.И., Голиков Е.И.; заявитель АО «Препрег-СКМ» 13 с.
34. Патент № 2718782 Рос. Федерация, МПК C08L 63/00 (2006.01), C09J 163/00 (2006.01), C08J 5/24 (2006.01). Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него: № 2019139837: заявл. 06.12.2019: опубл. 14.04.2020 / Панина Н.Н., Чурсова Л.В., Гребенева Т.А., Голиков Е.И., Коган Д.И., Байков И.Н., Кутергина И.Ю., Баторова Ю.А., Лукина А.И.; заявитель АО «Препрег-СКМ» 13 с.
35. Ma H., Geng P., Xu T., Bandaru A.K., Aravand A., Falzon B.G. Analytical fracture toughness model for multiphase epoxymatrices modified by thermoplastic and carbon nanotube/thermoplastic // Compos. Part A-Appl. Sci. Manuf. 2023. Vol. 177, Issue 3. Р. 107948. DOI:10.1016/j.compositesa.2023.107948.
36. Патент № 2718831 Рос. Федерация, МПК C09J 163/02 (2006.01), C08L 63/02 (2006.01), C08J 5/24 (2006.01), B32B 27/38 (2006.01). Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него: № 2019132095: заявл. 10.10.2019: опубл. 14.04.2020 / Панина Н.Н., Чурсова Л.В., Гребенева Т.А., Коган Д.И., Брятцев А.А., Голиков Е.И., Пушкарь А.Н.; заявитель АО «Препрег-СКМ» 15 с.
37. Патент № 2803987 Рос. Федерация, МПК С08L 63/02 (2006.01), C08L 63/04 (2006.01), B32B 27/38 (2006.01), B29B 11/06 (2006.01), C08J 5/24 (2006.01), C08K 5/21 (2006.01). Расплавное эпоксидное связующее, семипрег на его основе и изделие, выполненное из него: № 2022107721: заявл. 23.03.2022: опубл. 25.09.2023 / Каблов Е.Н., Терехов И.В., Ткачук А.И., Донецкий К.И., Караваев Р.Ю., Кузнецова П.А., Любимова А.С.; заявитель НИЦ «Курчатовский институт» ВИАМ 11 с.
38. Патент № 5565529 JP. Prepreg and carbon fi ber reinforced composite material: № 2013533439: заявл. 16.07.2013: опубл. 06.08.2014 / заявитель Toray Industries Inc 68 с.
39. Van Velthem P., Gabriel S., Pardoen T., Bailly C., Ballout W. Synergy between Phenoxy and CSR Tougheners on the Fracture Toughness of Highly Cross-Linked Epoxy-Based Composites // Polymers. 2021. Vol. 13. P. 2477. DOI: 10.3390/polym13152477.
40. Wang Z., Lai Y., Xu P., Ma J., Xu Y., Yang X. Synergistic Eff ects of Liquid Rubber and Thermoplastic Particles for Toughening Epoxy Resin // Polymers. 2024. Vol. 16. P. 2775. DOI: 10.3390/polym16192775.
41. Yu G., Wu P. Eff ect of chemically modifi ed graphene oxide on the phase separation behavior and properties of an epoxy/polyetherimide binary system // Polym. Chem. 2013. Vol. 5. P. 96–104. DOI:10.1039/C3PY00878A.
42. Патент № 2 854311 Рос. Федерация, МПК C08L 63/02 (2006.01), C08J 5/24 (2006.01). Эпоксидное связующее, препреги на его основе и гибридное изделие, выполненное из них: № 2025132737: заявл. 24.11.2025: опубл. 29.12.2025 / Гребенева Т.А., Панина Н.Н., Чурсова Л.В., Бурмицкий М.С., Байков И.Н., Савельев А.В., Лутошкина А.Е., Пушкарь А.Н., Багинская А.И.; заявитель АО «Препрег-СКМ» 11 с.
43. Tsai S. W. Thin ply composites // JEC Composites Magazine. 2005. Vol. 42. P. 31–33.
44. Advani S.G., Hsiao K.T. Manufacturing Techniques for Polymer Matrix Composites (PMCs) // Woodhead Publishing, 2012. 512 p. ISBN: 9780857096258.
45. North Thin Ply Technology: официальный сайт. 2026. URL: https://www.thinplytechnology.com (дата обращения: 18.01.2026). Текст: электронный.
Review
For citations:
Burmitsky M.S., Grebeneva T.A., Chursova L.V., Panina N.N., Baikov I.N., Savelyev A.V., Khodeva S.I. Basic techniques for creating a polymer composite material with increased strength and impact resistance. Plasticheskie massy. 2026;1(3):13-20. (In Russ.) https://doi.org/10.35164/0554-2901-2026-03-13-20
Views:
7
JATS XML
Email this article 
