Отверджувач для епоксидних смол

Изобретение относится к области химии и может быть использовано в машиностроении, например при получении клеев горячего отверждения. Известен наиболее близкий по технической сути отвердитель для эпоксидных смол [Патент РФ N: 2028320. кл. С 08 G 59/50, опублик.-1995], включающий продукт взаимодействия эпоксидиановой смолы, алифатического амина и акрилонитрила, который, согласно изобретению, в качестве продуктов взаимодействия эпоксидиановой смолы, алифатического амина и акрилонитрила он содержит аддукт эпоксидиановой смолы и алифатического ди- или полиамина, моно- и дицианэтилированный алифатический ди- или полиамин и алифатический ди- или полиамин при следующем массовом соотношении компонентов отвердителя, мас.%: В этот состав входят компоненты, например, акрилонитрил, отличающиеся высокой токсичностью, поэтому в процессе производства отвердителя, а также при использовании конечного продукта существуют факторы неблагоприятного воздействия на здоровье обслуживающего персонала. Кроме того, вследствие чередования в молекулярной структуре отвержденной данным отвердителем композиции участков сетчатой (трехмерной) и линейной структуры, обусловленных действием аддукта эпоксидной смолы с алифатическим диамином, с одной стороны, и остальных компонентов отвердителя, с другой, в молекулярной сетке такой клеевой композиции существуют значительные и неравномерно распределенные внутренние напряжения Кроме того, конкуренция и взаимное отталкивание циано- и иминогрупп, присутствующих в формирующейся полимерной сетке таких композиций, препятствует оптимальной упаковке макромолекул на границе раздела со склеиваемым материалом. Это снижает энергию зарождения микротрещин и приводит к недостаточной прочности клеевых соединений при склеивании, например, керамических материалов на основе оксида алюминия и карбида кремния. В основу изобретения поставлена задача такого совершенствования известного состава отвердителя для эпоксидных смол, при котором за счет замены используемых алифатических аминов обеспечивается исключение в конечном продукте токсичных составляющих, а также получение равномерной молекулярной структуры отвержденной композиции с низким уровнем внутренних напряжений и, как следствие, повышается экологическая безопасность отвердителя и прочность*пол-учаемого клеевого соединения. Для решения этой задачи в известном отвердителе, содержащем алифатические амины, согласно изобретению в качестве алифатических аминов содержатся продукты взаимодействия диамида угольной кислоты, нонаметилендиамина и гексаметилендиами-на .при следующем соотношении компонентов, мас.%: Заявляемый отвердитель представляет собой низкомолекулярный продукт конденсации диамида угольной кислоты с гекса- и нонаметилендиамином. Он образован набором линейных молекул, имеющих на концах аминогруппы, активно взаимодействующие с эпоксидными циклами и приводящие к отверждению эпоксидной смолы. Благодаря наличию в молекулах отвердителя внутренних иминогрупп, образующих гибкие водородные связи с фрагментами формирующейся полимерной сетки, линейные молекулы отвердителя размещаются в пустотах полимерной сетки клея, Обладая значительной гибкостью и склонностью к образованию гибких и прочных водородных связей, способных обратимо разрываться и восстанавливаться, гася приложенные извне нагрузки, молекулы заявляемого отвердителя выполняют также роль высокоэффективного пластификатора. Вследствие этого значительно снижается уровень внутренних напряжений как в клеевом слое, так и на границе его раздела со склеиваемым материалом , а также повышается плотность и однородность клеевого слоя. Энергия зарождения микротрещины в клеевом слое, полученном на основе заявляемого отвердителя, увеличивается по сравнению с прототипом в 1,5-2,5 раза, что приводит к соответствующему увеличению прочности клеевого соединения. Пример конкретной реализации изобретения. Синтез отвердителя производился в герметичной емкости из нержавеющей стали под давлением сухого азота 0,6 МПа Температура синтеза 180~200°С, продолжительность 1,5 часа Первоначально в открытую емкость помещают необходимое количество диамида угольной кислоты и доводят его до плавления (t 140-150°С). Затем вводят гексамети-лендиамин и нонаметилендиамин. После их растворения емкость герметично закрывается, продувается сухим азотом. Давление газа доводится до 0,6 МПа, после чего температуру повышают до 180-200°С и проводят необходимую выдержку (1,5 часа). По вышеописанному способу изготавливали отвердитель следующего состава, мас.%: Режим получения этого конкретного состава следующий· температура синтеза 190°С при давлении сухого азота 0,6 МПа; время выдержки реакционной смеси в реакторе 1,5 часа. Кроме того, по этому же способу и при тех же условиях были изготовлены отвердители при граничных и при выходе за граничные значения заявляемых компонентов. Был также изготовлен состав по прототипу при тех же условиях. Данные сведены в таблицу, из которой следует, что прочность клеевых соединений на основе эпоксидных смол при использовании заявляемого отвердителя повысилась ориентировочно в 1,1-2 раза. Кроме того, анализ заявляемого отвердителя, проведенный методом жидкостной хроматографии, показал, что он не содержит токсичных компонентов, способных проникать в организм человека через органы дыхания или через кожу, либо обладающих раздражающим действием.