Спосіб отвердіння епоксидної композиції

Корисна модель відноситься до області отримання композитних покриттів для збільшення ресурсу роботи деталей машин та механізмів технологічного устаткування в машинобудуванні, радіотехнічній, хімічній і харчовій промисловості. Відома корозійностійка композиція та спосіб її отримання [пат. №97020588, опубл. в "Промислова власність України", 1997, №5 "Корозійностійка композиція та спосіб її одержання"], що містить стирол, полістирол, перекис бензолу, диметиланілін та етилсилікат при способі формування захисного покриття, що грунтується на полімеризації стиролу в масі полістиролу, перекису бензолу і диметиланіліну, яка відбувається наступним чином: вихідну кількість стиролу і полістиролу ділять на дві частини у співвідношенні (45-55):(55-45), потім розчиняють першу і другу частини полістиролу відповідно у першій і другій частинах стиролу в окремих ємностях, після чого при неперервному перемішуванні у першу частину суміші вводять диметиланілін і етилсилікат, далі отримані композиції зливають в ємність і перемішують разом. Недоліком відомого покриття та способу його отримання є трудоємність формування покриття на деталях складного профілю та значні показники залишкових напружень, що зумовлюють низькі фізико-механічні властивості матеріалу у процесі експлуатації. Найбільш близькою за технічною суттю до результату, який досягається і способу, що заявляється, є спосіб отвердіння епоксидної композиції [пат. №51962 А, опубл. в "Промислова власність України", 2002, №12 "Спосіб отвердіння епоксидної композиції"], що полягає у створенні механічної суміші з епоксидної діанової смоли і отверджувача. Недоліком вказаного способу формування покриттів є низькі значення теплофізичних властивостей матеріалу. В основу корисної моделі поставлено задачу поліпшення теплофізичних властивостей епоксидних композитів шляхом виконання способу отвердіння епоксидної композиції, що полягає у створенні механічної суміші з епоксидної діанової смоли і отверджувача, причому епоксидну діанову смолу опромінюють ультрафіолетом, після чого до неї додатково вводять оброблений ультразвуком пластифікатор і термообробляють при температурі 323343К протягом часу 1,8-2,0год., а потім вводять отверджувач. Композицію формують і наносять на поверхню за такою технологією. Дозування компонентів, опромінення ультрафіолетом епоксидної діанової смоли, оброблення ультразвуком пластифікатора, гідродинамічне змішування пластифікатора та епоксидної діанової смоли з підігрівом їх на водяній ванні, термообробка композиції при температурі Т=323-343К протягом часу t=1,8-2,0год., охолодження композиції до кімнатної температури, введення отверджувача, перемішування композиції. Отриману композицію протягом 60-80хв. наносять на попередньо обезжирену поверхню методом пневматичного розпилення. Як зв'язувач для захисного покриття вибрано низькомолекулярну епоксидно-діанову смолу марки ЕД-20 (ГОСТ 10687-76), яка у скловидному стані характеризується високими фізико-механічними властивостями та адгезійною міцністю до чорних металів і сплавів. Для зшивання епоксидного зв'язувача використовували отверджувач поліетиленполіамін (ПЕПА) (ТУ 6-02-594-73). Отверджувач у зв'язувач вводили при стехіометричному співвідношенні компонентів. Формування компаунду на основі епоксидної діанової смоли ЕД-20 та пластифікатора дозволяє поліпшити реологічні властивості епоксидних композицій та знизити залишкові напруження у процесі експлуатації покриття. Опромінення епоксидної діанової смоли ультрафіолетом забезпечує утворення іонів, що сприяє кращому зшиванню епоксидної матриці. Оброблення отверджувача ультразвуком забезпечує утворення вільних активних радикалів, що забезпечує інтенсивну полімеризацію зв'язувача з високим вмістом гель-фракції. Це суттєво підвищує фізико-механічні характеристики захисних покриттів. Наступна термообробка суміші пластифікатора і епоксидної діанової смоли поліпшує міжфазну взаємодію і сприяє поліпшенню антиседиментаційних та когезійних властивостей матеріалу. Термообробка композиції при температурі Т=323-343К протягом часу t=1,8-2,0год. забезпечує утворення фізичних і хімічних зв'язків між макромолекулами зв'язувача і активними центрами на поверхні основи, що зумовлює поліпшення фізико-механічних властивостей композитів. Термообробка композиції при температурі, яка вища оптимальних режимів та з тривалістю, що більша за час t=1,8-2,0год, зумовлює зменшення міжфазової взаємодії, що погіршує фізико-механічні властивості композита. Термообробка композиції при температурночасових режимах, які нижчі від оптимальних значень, зменшує міжфазову фізичну і хімічну взаємодію, що погіршує теплофізичні властивості матеріалу. Таким чином, порівняно з відомими технічними рішеннями заявлений об'єкт та спосіб його отвердіння має суттєві відмінності, а отримання позитивного ефекту зумовлено усією сукупністю властивостей компонентів. В таблиці 1 наведено приклади конкретного виконання способу отвердіння епоксидної композиції: технічні рішення згідно з заявкою, контрольні приклади способу отвердіння прототипу, а також їхні порівняльні властивості при різних температурно-часових режимах отвердіння. Теплостійкість (за Мартенсом) KM визначали згідно з ГОСТ 21341-75. Термічний коефіцієнт лінійного розширення визначали за зміною довжини зразка при зміні температури в стаціонарних умовах (ГОСТ 15173-70). Зовнішні параметри зразків: 50x10х10мм. Кількість зразків для кожної партії вибирали не менше трьох. Абсолютне видовження визначали як різницю видовжень зразків і кварцових наконечників. Таблиця Спосіб отвердіння епоксидної композиції № Етапи способу отвердіння Режими формування Контрольні приклади Прототип епоксидної композиції 1 1 2 3 4 5 6 7 1 2 згідно з винаходом І II III 3 4 5 І II III IV V VI VII 2 6 7 8 9 10 11 12 Опромінення епоксидної + + + + + + + + + + ліанової смоли ультрафіолетом Змішування епоксидної діанової смоли і отверджувача Оброблення + + + + + + + + + + пластифікатора ультразвуком Змішування епоксидної + + + + + + + + + + діанової смоли і пластифікатора Температура термообробки 323 333 343 303 313 323 343 333 333 323 смоли і пластифікатора, К Тривалість термообробки 1,8 1,9 2,0 1,5 1,7 2,0 1,8 1,8 2,0 1,9 смоли і пластифікатора, год. Змішування опроміненої епоксидної діанової смоли, + + + + + + + + + + обробленого пластифікатора та отверджувача Характеристики епоксидного композита Теплостійкість, 82 80 82 75 75 80 81 84 88 86 Т, К Термічний коефіцієнт лінійного 4,1 4,3 4,1 4,5 4,6 4,4 4,3 4,7 4,5 4,0 розширення, a×10-5, К-1 VIII 13 IX 14 X 15 І 16 II 17 III 18 + + + + + + + + + + + + 343 353 363 323 333 343 1,9 2,3 2,5 1,8 1,9 2,0 + + + 84 83 82 46 46 48 4,1 4,5 4,6 7,4 7,0 7,2 Примітка: + етап технологічного процесу отвердіння епоксидної композиції проводили; - етап технологічного процесу отвердіння епоксидної композиції не проводили.