Композиція з підвищеними теплофізичними і фізико-механічними характеристиками

Корисна модель відноситься до області машинобудування, може використовуватися для захисту від корозії деталей, які контактують з агресивними середовищами при звичайних та підвищених температурах. Для захисту від корозії та з метою підвищення фізико-механічних характеристик технологічного устаткування використовують полімеркомпозитні покриття, які містять в якості в'яжучого епоксидні смоли та дисперсні наповнювачі. При формуванні покриттів з високими експлуатаційними характеристиками вводять дисперсні наповнювачі з достатньо великою твердістю, міцністю, теплостійкістю та корозійною тривкістю. Відоме захисне покриття [пат. Японії №63202624, 22.08.88 "Епоксидний матеріал для формування"] містить (мас. %): розчин епоксидної смоли з твердником (новолачна фенольна смола) в присутності прискорювача тверднення - 0,05-1, що складається з трифенілфосфіну - 90 та імідазолу - 90-10. Даний матеріал має недолік в технологічному формуванні захисного покриття на деталі складного профілю через недостатні реологічні властивості. Відома композиція для покриттів [а.с. СРСР №1148855, кл. опубл. в Б.И., 1985, №13 "Композиція для покриттів"], що містить епоксидно-діанову смолу, кислий глифталевий діефір в якості твердника і мінеральний наповнювач - карбід кремнію, кварцева мука або порошок андезиту. Недоліком даної композиції є недостатня адгезійна міцність на межі поділу фаз, високі показники внутрішніх напружень, що прискорює старіння матеріалу покриття. Відома антикорозійна композиція [пат. Японії №152574, кл. 10.08.85 "Протикорозійна фарба"] містить (мас. %): епоксидна смола - 100, стиролбутадієнова смола - 100, мінерал на основі гідратованого силікату Mg, гідратованої магнезії і силікату А1 (100-0,1мкм) - 0,5-50. Недоліком даної композиції є недостатня седиментаційна стійкість наповнювача у матеріалі, що позначається на фізико-механічних властивостях покриття. За технічною суттю найбільш близькою до композиції, яка заявляється, є склад [а.с. СРСР №1175945, кл. опубл. в Б.И., 1985, №32 "Склад для протикорозійних покриттів"], що містить (мас. ч.): епоксидну смолу, твердник і наповнювач. Відома композиція має такі недоліки: низькі фізико-механічні і теплофізичні властивості, що зумовлено недостатньою когезійною міцністю системи та тиксотропними властивостями. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення фізико-механічних та теплофізичних властивостей захисних покриттів, які експлуатуються в умовах контакту з агресивними середовищами, шляхом виконання композиції з підвищеними теплофізичними і фізико-механічними характеристиками, що містить епоксидну смолу, твердник і наповнювач, причому в якості епоксидної смоли вона містить епоксидно-діанову смолу, а в якості наповнювача - ферит, оксид хрому і у-амінопропілаеросил з наступним співвідношенням компонентів, мас.ч.: Епоксидно-діанова смола 100 Твердник 9-11 наповнювач: ферит, 63мкм 70-90 оксид хрому, 10-20мкм 20-30 g-амінопропілаеросил, 1-3мкм 1-3. З метою підвищення теплостійкості композиції в якості основного наповнювача використано частки фериту з дисперсністю 63мкм. Для поліпшення когезійної міцності гетерогенної системи в якості додаткового компоненту використано дрібнодисперсний оксид хрому (10-20мкм). Крім того, введення g-амінопропілаеросилу, обробленого g-амінопропіл-триетоксисилановим апретом, дозволяє значно підвищити седиментаційну стійкість наповненого матеріалу, покращити тиксотропні характеристики, що суттєво підвищує експлуатаційні властивості розробленої композиції. Таким чином, у порівнянні з відомими технічними рішеннями заявлений об'єкт має суттєві відмінності, а отримання позитивного ефекту зумовлено усією сукупністю властивостей компонентів. Композицію формують і наносять на поверхню за такою технологією: Дозування компонентів, гідродинамічне суміщення наповнювачів та епоксидно-діанової смоли (ЕД-20) до отримання однорідної суміші, введення твердника (ПЕПА), вакумування композиції протягом 40-60хв. Отриману композицію протягом 60-80хв. наносять на попередньо обезжирену поверхню методом пневматичного розпилення. Заявлений склад композиції і спосіб формування захисного покриття має техніко-економічні переваги порівняно з прототипом: висока теплостійкість за рахунок раціонально підібраного гранулометричного складу наповнювачів, а також внаслідок використання в якості основного наповнювача фериту; підвищені фізикомеханічні властивості за рахунок введення дрібнодисперсних часток оксиду хрому та g-амінопропілаеросилу, які внаслідок взаємодії з епоксидною матрицею забезпечують оптимальну когезійну міцність гетерогенної системи; низька вартість зумовлена використанням дешевих інгредієнтів композиції. В таблиці 1 наведено приклади конкретного використання композиції: технічні рішення згідно з заявкою, контрольні приклади прототипу, а також їхні порівняльні властивості. Таблиця 1 Композиція з підвищеними теплофізичними і фізико-механічними характеристиками № Компоненти 1 2 1 Епоксидна смола (ЕД-20) 2 Фенольна смола 3 Твердник (ПЕПА) Наповнювач 4 Ферит, 63мкм 5 Оксид хрому, 10-20мкм Композиція згідно з а.с. Контрольні приклади винаходом 1175945 І II III І II III IV V VI VII VIII IX X I II III 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 100 100 100 100100100100100100100 100 100100 100 100 100 - - - - - - - - - 70 90 110 9 10 11 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 16 18 20 70 20 80 25 90 30 60 50 80 80 80 80 90 70 100120 150 200 200 10 5 20 30 25 25 25 25 60 40 6 g-амінопропілаеросил, 1-3мкм 7 Суміш ванадію і молібдену 1 Ударна в'язкість, кДж/м2 Руйнівне напруження при 2 згинанні, МПа 3 Теплостійкість, К 1 2 3 - 0,5 3 1 1 3 1 3 4 6 - - - - - - - - - 5 6 7 Характеристики композитного матеріалу 8,5 9,3 9,3 8,2 8,1 9,2 9,0 9,0 8,5 9,3 8,3 8,0 7,5 3,7 4,1 4,2 4,9 5,1 5,4 3,7 4,1 5,2 4,8 4,9 5,3 5,0 5,0 4,3 4,4 3,4 3,8 3,9 360 375 370 365370377379364371365 361 366368 354 345 348 Міцність покриття при ударі (ударна в'язкість) матеріалу досліджували використовуючи маятниковий копер згідно з ГОСТ 4765-73. Руйнівне напруження композитів при згинанні визначали згідно з ГОСТ 4648-71. Теплостійкість (за Мартенсом) KM визначали згідно з ГОСТ 21341-75.