Спосіб отвердіння епоксидної композиції

Спосіб отвердіння епоксидної композиції, що полягає у створенні механічної суміші з епоксидної діанової смоли і отверджувача, який відрізняє ться тим, що до епоксидної діанової смоли додатково вводять пластифікатор і полідисперсний наповнювач, який попередньо змочують епоксидною діановою смолою, термообробляють при температурі 303-313 К протягом 30-40 хв. і опромінюють ультрафіолетовими променями з довжиною хвиль 254 нм протягом 5-12 хв., а потім вводять отверджувач. (19) (21) u200711102 (22) 08.10.2007 (24) 25.01.2008 (72) БУКЕТОВ АНДРІЙ ВІКТОРОВИЧ, U A, СТУХЛЯК ПЕТРО ДАНИЛОВИЧ, UA, ДОБРОТВОР ІГОР ГРИГОРОВИЧ, UA, КАЛЬБА ЄВГЕН МИКОЛАЙОВИЧ, U A (73) ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ІВАН А ПУЛЮЯ, UA (56) 3 29784 водяній ванні, змочування епоксидною смолою полідисперсного наповнювача і термообробка його при температурі Т=303-343К протягом часу t=3040хв., охолодження наповнювача до кімнатної температури, опромінення ультрафіолетовими променями з довжиною хвиль 254нм модифікованих епоксидною смолою полідисперсних часток наповнювача протягом часу 5-12хв., введення наповнювача у композицію, перемішування композиції, 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 фізикомеханічними 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. Введення у пластифікований епоксидний діановий олігомер полідисперсного наповнювача забезпечує поліпшення когезійних і адгезійних властивостей матеріалу, а також зменшення залишкових напружень, що, у свою чергу, збільшує довговічність композита. Попереднє змочування полідисперсного наповнювача епоксидною діановою смолою забезпечує утворення фізичних зв’язків між макромолекулами олігомера і активними центрами на поверхні дисперсних часток вже на початковому етапі формування композиції. Наступна термообробка модифікованого полідисперсного наповнювача забезпечує утворення жорстких зовнішніх поверхневих шарів навколо дисперсних часток, що на наступних етапах формування композиції поліпшує міжфазну взаємодію і сприяє поліпшенню антиседиментаційних та когезійних властивостей матеріалу. Термообробка модифікованого полідисперсного наповнювача при температурі Т=303-313К протягом часу t=30-40хв. забезпечує утворення фізичних і хімічних зв’язків між макромолекулами зв’язувача і активними центрами на поверхні дисперсних часток, що зумовлює поліпшення фізико-механічних властивостей композитів. Термообробка модифікованого полідисперсного наповнювача при температурі, яка вища оптимальних режимів та з тривалістю, що більша за час t=30-40хв., зумовлює зменшення міжшарової взаємодії, що погіршує фізико-механічні властивості композита. Термообробка модифікованого полідисперсного наповнювача при температурно-часових режимах, 4 які нижчі від оптимальних значень, зменшує міжфазну фізичну і хімічну взаємодію, що погіршує когезійну міцність матеріалу. Опромінення ультрафіолетовими променями з довжиною хвиль 254нм модифікованого епоксидною смолою і термообробленого полідисперсного наповнювача забезпечує збільшення кількості фізичних зв’язків на межі поділу фаз "епоксидний олігомер - полідисперсний наповнювач". В результаті такого опромінення у зовнішніх поверхневих шарах епоксидного олігомера навколо дисперсних часток утворюються вільні активні радикали, які маючи високу рухливість активніше взаємодіють з центрами на поверхні твердої фази. Внаслідок цього підвищуються когезійні характеристики епоксикомпозитних систем. Опромінення модифікованого епоксидною смолою і термообробленого полідисперсного наповнювача ультрафіолетовими променями протягом проміжку часу, що менший за час t=5хв., не забезпечує утворення у зовнішніх поверхневих шарах кількості вільних радикалів, необхідних для поліпшення міжфазної взаємодії. Опромінення модифікованого епоксидною смолою і термообробленого полідисперсного наповнювача ультрафіолетовими променями протягом проміжку часу, що більший за час t=12хв., не є доцільним, оскільки максимальна кількість вільних радикалів у зовнішніх поверхневих шарах епоксидного олігомера утворюється при опроміненні модифікованого наповнювача протягом часу t=512хв. Таким чином, порівняно з відомими технічними рішеннями заявлений об’єкт та спосіб його отвердіння має суттєві відмінності, а отримання позитивного ефекту з умовлено 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. Спосіб отв ердіння епоксидно ї компо зиці № 1 1 2 3 4 Етапи способу Режими фор мув ання отв ердіння згідн о з в инаходом епоксидно ї компо зиці ї І II III 2 3 4 5 Змі шу в ання епоксидно ї діанов ої смоли і отв ерджув ача Змі шу в ання епоксидно ї діанов ої + + + смоли і пластифікато ра Змочу в ання епоксидною + + ліанов ою смолою + полідиспе рсного напов нюв ача Темп ерату ра термоо бро бки 303 308 313 моди фіков аного Контрольні при І 6 II 7 III 8 IV 9 V 10 VI 11 + + + + + + + + + + + + 29 3 298 303 313 303 313 5 5 6 7 1 2 полідиспе рсного напов нюв ача, К Трив алість термоо бро бки моди фіков аного зо 35 40 полідиспе рсного напов нюв ача, хв. Трив алість у льтрафі оле тов ого опроміне ння 5 9 12 моди фіков аного полідиспе рсного напов нюв ача, хв. Змі шу в ання епоксидно ї діанов ої смоли, пластифікато ра, моди фіков аного, термоо бро блен ого і + + + опроміненого у льтрафі оле том полідиспе рсного напов нюв ача та отв ерджув ача Ха ракте ристики епокси дного композ ита Ру йнів не напру ження 75, 74,5 79,0 при згинан ні, МПа 2 Зали шков і 3,1 3,1 напру ження, МПа 29784 6 15 20 35 35 40 30 30 40 50 60 1 3 12 5 5 12 9 9 15 20 + + + + + + + + + + 68, 4 69, 4 75.9 75, 4 73, 5 74, 3 76, 0 70,5 61, 0 58,2 34, 5 30, 1 38,4 3,6 3,9 3,7 3,5 3,5 3,3 3,6 3,7 3,5 3,8 6,2 6,1 5,8 Примітка: + е тап техно логічн ого пр оцесу отв ердіння епоксидно ї комп озиції пров оди ли; - етап техноло гічного проц есу отв ердіння епоксидно ї компо зиці ї не пров одили Для визначення залишкових напружень епоксикомпозитних покриттів використовували консольний метод. Залишкові напруження в покритті визначали залежно від природи та вмісту наповнювачів. Покриття формували на стальній основі і стверджували при описаних вище температурно-часових режимах. Після витримки захисного покриття при температурі Т=295К протягом часу t=24год знімали показники залишкових напружень. Руйнівне напруження композитів при згинанні визначали згідно з ГОСТ 4648-71.