Епоксидне в’яжуче

Винахід відноситься до області машинобудування, може використовуватися як базовий компонент матриць для полімеркомпозитних покриттів, що застосовуються 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 устакування використовують полімеркомпозитні покриття, які містять в якості в'яжучого епоксидні смоли. Для поліпшення тиксотропних та те хнологічних властивостей полімерних покриттів у ви хідні олігомери уводять пластифікуючи добавки. Крім того, формування в'яжучих у вигляді компаундів, які містять пластифікатори, забезпечує краще змочування наповнювача, підвищує мобільність макромолекул, що забезпечує більш високий ступінь їх впакування у поверхневих прошарках матриці навколо дисперсних частинок. Відома епоксидна композиція (пат. Японії №63159424, опубл. в Р.Ж., 1989, №11 "Епоксидна композиція"), що містить (мас. ч.): розчин епоксидної діанової смоли з метилтетрагідрофталевим ангідридом і 2-етил-4-метилімідазолом. Даний матеріал має недолік у те хнології формування захисних покриттів, яка зумовлена значною тривалістю технологічного процесу полімеризації і багатоступеневим режимом теплового зшивання. Відомий епоксидний матеріал (пат. Японії № 63202624, опубл. в Р.Ж., 1989, №11 "Епоксидний матеріал для формування"), що містить розчин епоксидно-діанової смоли з твердником (новолачна фенольна смола) в присутності прискорювача тверднення - 0.05-1, який складається із суміші трифенілфосфіну - 10-90 і імідазолу - 90-10. Недоліком даного матеріалу є високі показники внутрішні х напружень, що прискорює старіння матеріалу покриття і зниження фізико-механічних характеристик систем під час їхньої експлуатації. За технічною суттю найбільш близькою до епоксидного в'яжучого, якя заявляється, є полімерна композиція (а. с. №1495345, опубл. в Р.Ж., 1990, №4 "Полімерна композиція"), що містить: епоксидну діанову смолу, пластифікатор і отверджувач. Відома композиція має такі недоліки: недостатня теплостійкість під час експлуатації покриттів при високих температурах, незначні показники фізико-механічних характеристик матеріалу, що зумовлено недостатньою когезійною міцністю системи та тиксотропними властивостями. В основу винаходу поставлено задачу підвищення фізико-механічних властивостей та теплостійкості технологічного устаткування, яке працює в умовах значного градієнту температур і циклічних навантажень, шляхом виконання епоксидного в'яжучого, яке містить епоксидну діанову смолу, пластифікатор і отверджувач, причому в якості пластифікатора воно містить поліефір і поліефіролігодіефіракрилат з наступним співвідношенням компонентів, мас. ч.: епоксидна діанова смола 100 отверджувач 12-14 пластифікатор: поліефір 8-12 поліефіролігодіефіракрилат 18-22. Як базовий компонент для полімерної матриці захисного покриття вибрано низькомолекулярну епоксидну діанову смолу ЕД-20, яка у скловидному стані характеризується високими фізико-механічними та теплофізичними властивостями. Для зшивання епоксидного в'яжучого використовували отверджувач холодного тверднення - поліетиленполіамін (ПЕПА). Вміст отверджувача у матриці визначали на основі оптимального поєднання високих фізико-механічних властивостей з технологічністю виготовлення композиції. Уведення отверджувача понад 14мас.ч. на 100мас.ч. ЕД-20 зумовлює передчасне старіння матеріалу і зниження руйнівного напруження та модуля пружності при згинанні. Уведення отверджувача до 12мас.ч. на 100мас.ч. ЕД-20 призводить до неповного зшивання матриці, що суттєво знижує теплостійкість епоксидних матеріалів. Формування компаунду на основі епоксидної діанової смоли ЕД-20 та пластифікатора, що містить поліефір ПЕ-220 (8-12мас.ч.) і поліефіролігодіефіракрилат ПДЕА-4 (1822мас.ч.) дозволяє поліпшити реологічні властивості епоксидних композицій та знизити залишкові напруження у процесі експлуатації покриття. Уведення поліефіру ПЕ-220 понад 12мас.ч. на 100мас.ч. ЕД-20 зумовлює підвищення внутрішніх напружень та зниження тиксотропних характеристик матеріалів внаслідок недостатнього зшивання компаунду. Уведення поліефіру ПЕ-220 при концентраціях до 8мас.ч. знижує міжмолекулярну взаємодію у полімерному компаунді, що погіршує його фізико-механічні властивості. Уведення поліефіролігодіефіракрилату ПДЕА-4 при концентрації до 18мас.ч. призводить до зменшення інтенсивності дифузійних процесів у системі та хімічної взаємодії компаунду з металевою основою, а збільшення концентрації ПДЕА-4 понад 22мас.ч. зумовлює зниження релаксаційних характеристик матеріалу, пористості покриттів, внаслідок випаровування макромолекул при температурній полімеризації. Це значно знижує когезійну міцність систем, що позначається на їхніх теплофізичних і фізико-механічних властивостях. Таким чином, у порівнянні з відомими технічними рішеннями заявлений об'єкт має суттєві відмінності, а отримання позитивного ефекту зумовлено усією сукупністю ознак. Епоксидне в'яжуче формують і наносять на поверхню за наступною технологією. Дозування компонентів, гідродинамічне суміщення пластифікаторів та епоксидно-діанової смоли (ЕД-20) до отримання однорідної суміші, уведення твердника (ПЕПА), вакуум ування композиції протягом 40-60хв. Отриману композицію протягом 60-80хв. наносять на попередньо обезжирену поверхню методом пневматичного розпилення або використовують у якості в'яжучого для полімеркомпозитних матеріалів. В таблиці наведено приклади конкретного використання композиції: технічні рішення згідно з заявкою, контрольні приклади прототипу, а також їхні порівняльні властивості. Заявлений склад композиції і спосіб формування захисного покриття має техніко-економічні переваги порівняно з прототипом: високі фізико-механічні властивості та теплостійкість за рахунок раціонально підібраного складу інгредієнтів, що забезпечує оптимальну когезійну міцність компаунду системи; достатні реологічні властивості та низькі показники внутрішніх напружень внаслідок підвищеної рухли вості макромолекул при полімеризації, кращого змочування металевої основи та інтенсивного проходження релаксаційних процесів при експлуатації захисних покриттів; низька вартість зумовлена використанням дешевих інгредієнтів композиції. Таблиця № Компоненти 1 2 Епоксидна смола (ЕД-20) Отверджувач ПЕПА Пластифікатор Антипірен ПЕ-220 ПДЕА-4 1 2 3 4 5 Внутрішні 1 напруження, МПа Руйнівне напруження при 2 згинанні, ´107Па Модуль 3 пружності при згинанні, ГПа Теплостійкість, 4 К Композиція згідно з винаходом І II III 3 4 5 Контрольні приклади І 6 II 7 III 8 IV 9 V 10 VI 11 VII 12 Прототип VIII 13 IX 14 X 15 I 16 II 17 III 18 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 12 13 14 12 14 12 14 13 13 10 8 18 10 20 12 10 10 12 8 10 10 6 22 22 18 18 22 18 22 16 Характеристики композитного матеріалу 8 16 18 8 10 12 5 14 14 24 16 28 5 7 10 2.34 2.75 2.87 2.89 2.64 3.02 2.84 2.78 2.67 2.62 3.07 3.12 3.24 3.56 3.87 3.45 9.44 9.52 9.65 9.38 8.67 8.53 8.87 9.12 9.41 7.62 5.64 7.12 6.02 4.23 4.59 4.54 3.98 4.04 4.23 3.92 3.94 4.12 3.86 3.98 4.09 3.68 3.44 3.56 3.35 2.16 2.43 2.36 356 351 354 347 349 352 346 343 349 347 341 347 338 318 324 313