Епоксидна композиція

Винахід відноситься до одержування епоксидних композицій, які можуть бути використані в якості заливочних та промочувальних матеріалів в різних галузях промисловості. Для подальшого розвитку різних галузей сучасної техніки необхідні нові види полімерних композиційних матеріалів з високими фізико-механічними показниками. Найбільш близькою до технічної сутності і досягнутому результату є епоксидна композиція, яка складається з епоксидіанової смоли ЕД-20 та хлорамінного затверджувача 3,3'-ди хлор-4,4'-диамінодифенілметану. Недоліком композиції є недостатньо високі фізикомеханічні показники, низька теплостійкість та затвердження при високих температурах (tзатв при 160°С>5 годин) (аналог) [1]. Відомі композиції на основі дианових епоксидних смол та ангідридних затверджувачів (метил-, ізометилтетрагідрофталевого ангідридів). Маючи високий рівень міцності та електроізоляційних характеристик при кімнатній температурі, ці композиції мають недостатньо високу термостійкість та термостабільність, що суттєво зменьшують температурний діапазон їх експлуатації, а низька деформувальна здібність (Ер 2,5%) обумовлює розтріскування композицій у процесі затвердження в умовах різких змін температури. Крім того, рівень електроізоляційних властивостей у цих композицій недостатньо високий tg d(+20°C) - 0,5; tg d(+150°C) - 0,8; rV ( +150°C) - 1× 10-6 Ом × м) та час затвердження такої композиції >23 годин [2]. Введення прискорювача скорочує час затвердження і в деякій мірі поліпшує рівень міцностних та деформувальних параметрів. Так, композиції на основі епоксидианових смол, що затвердженні ізометилтетрагідрофталевим ангідридом в присутності прискорювача комплекса хлориду цинку з Nацетилетаноаміном формули 1,5·(СН3СОNН2СН2СН2OН)·ZnCl2 має більш високе відноне подовження при розриві (x p 4 - 6%) , руйнуюче напруження при розтягуванні (d V 56 МПа ) [3]. Недоліком цих систем є невисокі фіхико механічні показники, низька теплостійкість та життєздатність композиції. В основу винаходу поставлено завдання: одержання епоксидної композиції з високими фізико-механічними показниками, які дозволяють підвищити відносне подовження до 6,8% проти 6,0% відомої композиції (прототип), руйнуюче напруження при розтягуванні до 85МПа проти 65МПа, теплостійкість по Мартенсу до 145°C проти 125°С, скоротити час затвердження при t=160°C до 4,5 хвилин проти 50 хвилин, життєздатність протягом місяця проти 12 годин. Таким чином, винахід забезпечує цілісність виробу в умовах експлуатації при різких змінах температур, знижує енерговитрати та продовжує життєздатність композиції. Поставлене завдання вирішується тим, що в епоксидну композицію, що складається з епоксидианової смоли, прискорювача - комплекс хлориду цинку з N-ацетилетаноламіном, згідно винаходу, запроваджують 3,3'-дихлор4,4'-диамінодифенилметан при наступному співвідношенні компонентів, мас.ч.: Епоксидианова смола ЕД-20 100 Прискорювач - комплекс хлориду цинку з N-ацетилетаноламіном 1-2 Затверджувач 3,3'-ди хлор-4,4'диамінодифенилметан 35-40 Для синтезу прискорювача використовують кубовий залишок, що утворюється при очищенні азотводневої суміші після регенерації етаноламіну в присутності лугу (Северодонецьке НПО "Азот").Епоксидну композицію виготовляють шляхом змішування всіх компонентів при температурі 60±5°С. Затвердження проводять при температурі 80°С/2години, 120°С/4 години. Приклад 1. В трьохгорлу колбу додають 13,6г (0,1моль) хлориду цинку та 20,0г кубового залишку, що утриманий з 60% Nацетилетаноламіну, вв 50мл ізопропилового спирту або води. Перемішують отриману суміш на водяній бані при температурі 80°С протягом 2-2,5 годин, потім відгоняють ізопропиловий спирт (або воду). В залишку отримується в'язка рідка маса. Висушують її в вакуумі. Вага одержаного кінцевого продукту 27,0г. Кінцевий продукт не піддається перегонці або кристалізації, бо комплекс при цьому розкладається [3]. Приклад 2. Композицію готують шляхом змішування 100мас.ч. епоксидної смоли ЕД-20, 2мас.ч. прискорювача затвердження, отриманого за прикладом 1 способом, що зазначений в опису, та 35мас.ч. затверджувача. Приклад 3. Композицію готують шляхом змішування 100мас.ч. епоксидної смоли ЕД-20, 2 мас.ч. прискорювача та 35мас.ч. затверджувача. Приклад 4. Композицію готують шля хом змішування 100мас.ч. епоксидної смоли ЕД-20, 1мас.ч. прискорювача та 40мас.ч. затверджувача. Приклад 5. Композицію готують шля хом змішування 100мас.ч. епоксидної смоли ЕД-20, 2мас.ч. прискорювача та 40мас.ч. затверджувача. Кількість затверджувача та прискорювача підбирається експериментальне. Збільшення кількості затверджувача призводить до збільшення часу затвердження, а збільшення кількості прискорювача - до миттєвого затвердження. Зменшення кількості затверджувача веде до зниження фізико-механічних показників, а зменшення кількості прискорювача - до збільшення часу затвердження. В прикладах 3-5 зазначені оптимальні співвідношення, що відповідають вимогам, які пред'являються до цього винаходу. Час затвердження композицій, що приготовлені за прикладами 2-5, наведені в таблиці 1. Таблиця 1. Композиції, приготовлені за прикладом № 2 Час затверадження в хвилинах при t°C 160 140 120 100 80 60 40 21 40 75 tk 3 4 5 Прототип Аналог 5 5 4,5 50 >300 8 7,5 7 12,5 12 12 22 22 20 55 53 53 91 90 90 135 135 135 >4300 720 >8000 Фізико-механічні властивості композицій, що приготовлені по прикладам 3-5 суттєво не змінюються, і тому в таблиці 2 зображені властивості композиції, що приготовлена за прикладом 5, прототипа та аналога. Таблиця 2 Назва показника Руйнуюче напруження Мпа при стискуванні вигини розтягуванні Відносне подовження% Теплостійкість за Мартенсом°С Життєздатність, час Композиція №5 Прототип (відома композиція)* Аналог** 165 140 85 6,8 145 720 65 6,2 125 12 135 120 75 4,0 130 >1500 *Епоксидна композиція складу: епоксидианова смола ЕД-20 100мас.ч., ізометилтетрагідрофталевий ангідрид 77 мас.ч, прискорювач комплекс хлористого цинку з N-ацетилетаноламіном 2 мас.ч. **Епоксидна композиція складу: епоксидианова смола ЕД-20 100мас.ч., 3,3'-ди хлор-4,4'диаминодифенилметан 35мас.ч. Техніко-економічна ефективність винаходу Винахід відноситься до одержання епоксидних композицій, які можуть бути використані в якості заливочних та промочувальних матеріалів в різних галузях промисловості. Епоксидна композиція має високі фізико-механічні показники, тривалу життєздатність, скорочий час затвердження, що набагато знижує енерговитрати. Джерело інформації, що використана при складанні винаходу. 1. Пилипенко Т.И., Фирчова Л.И. Жизнеспособные препреги на основе эпоксидных олигомеров и галоидированных ароматических аминов. В сб. Полимерные композиционные материалы с длительным сроком хранения и их применение (пресс-порошки, премиксы и препреги). - ЛДНТП. - Ленинград. - 1982. - С.53-55. 2. Эпоксидные смолы и материалы на их основе. - Каталог. - Черкассы. - 1975. - С. 11.3. A.c. СССР 1807057 A1, C 08G59/68. Эпоксидная композиция/ Амосова Э.В., Баева И.Г., Дублянская Т.Н., Ма тросова Л.Г./ Приор.01.03.91. - Опубл. 07.04.93.- Бюл. №13 (прототип)