Епоксидний композит з модифікованим наповнювачем

Епоксидний композит з модифікованим наповнювачем, що включає композицію, яка містить епоксидну діанову смолу, пластифікатор, поліетиленполіамін і попередньо модифікований епоксидною смолою і у подальшому термооброблений 3 ліетиленполіамін і попередньо модифікований епоксидною смолою і у подальшому термооброблений дисперсний наповнювач, причому опромінена ультрафіолетом композиція в якості пластифікатора містить поліефір і ефір диетиленгліколю, а в якості дисперсного наповнювача - коричневий шлам і карбід бору при наступному співвідношенні компонентів, мас. ч.: епоксидна діанова смола 100 пластифікатор: поліефір 8-12 ефір диетиленгліколю 8-12 поліетиленполіамін 12-14 дисперсний наповнювач: коричневий шлам, 63 мкм 60-80 карбід бору, 10-20 мкм 40-60 Як основний компонент для полімерної матриці епоксидного композита вибрано низькомолекулярну епоксидну діанову смолу ЕД-20, яка у скловидному стані характеризується високими фізикомеханічними та теплофізичними властивостями. Для зшивання епоксидного зв'язувача використано отверджувач холодного тверднення - поліетиленполіамін (ПЕПА). Вміст отверджувача у матриці визначали на основі оптимального поєднання високих показників фізико-механічних і теплофізичних властивостей з технологічністю виготовлення композиції. Введення отверджувача понад 14 мас. ч. на 100 мас. ч. ЕД-20 зумовлює передчасну втому матеріалу і зниження модуля пружності при згинанні. Введення отверджувача у кількості до 12 мас. ч. на 100 мас. ч. ЕД-20 призводить до неповного зшивання матриці, що суттєво збільшує термічний коефіцієнт лінійного розширення епоксидних композитів. Формування компаунду на основі епоксидної діанової смоли ЕД-20 та пластифікатора, що містить поліефір (8-12 мас. ч.) і ефір диетиленгліколю (8-12 мас. ч.) дозволяє поліпшити реологічні властивості епоксидних композицій, а також збільшити ступінь зшивання і знизити залишкові напруження у процесі експлуатації покриття. Введення поліефіру понад 12 мас. ч. на 100 мас. ч.. ЕД-20 зумовлює підвищення внутрішніх напружень та зниження тиксотропних характеристик матеріалів внаслідок недостатнього зшивання компаунду. Введення поліефіру при концентраціях до 8 мас. ч. знижує міжмолекулярну взаємодію у полімерному компаунді, що погіршує його фізикомеханічні властивості. Введення ефіру диетиленгліколю при концентрації до 8 мас. ч. призводить до зменшення фізичної та хімічної взаємодії компаунду з металевою основою, а збільшення концентрації ефіру диетиленгліколю понад 12 мас. ч. зумовлює зниження когезійної міцності матеріалу, збільшення пористості композитів, що знижує їхні теплофізичні і фізико-механічні властивості. З метою поліпшення фізико-механічних і теплофізичних властивостей епоксидного композита в якості дисперсного наповнювача використано частки коричневого шламу (60-80 мас. ч.) з дисперсністю 63 мкм. Коричневий шлам складається з суміші оксидів (мас. ч.): оксид заліза - 46-48, оксид алюмінію - 7-9, оксид кремнію - 12-14, оксид каль 53903 4 цію - 8-21, оксид магнію -1-2, оксид титану - 4-7, оксид ванадію - 1,5-2,5, оксид олова - 0,9-1,6, оксид барію - 0,7-1,0, інші оксиди - до 100. Введення у матеріал наповнювача до 60 мас. ч. на 100 мас. ч.. ЕД-20 призводить до зменшення об'єму полімеру у стані зовнішніх поверхневих шарів, при цьому когезійна міцність композита знижується. Введення коричневого шламу понад 80 мас. ч. на 100 мас. ч. ЕД-20 зумовлює підвищення залишкових напружень у композиті внаслідок значної дефектності зовнішніх поверхневих шарів навколо дисперсних часток наповнювача. З метою поліпшення когезійних властивостей епоксидного композита в якості додаткового дисперсного наповнювача використано частки карбіду бору (40-60 мас. ч.) з дисперсністю 10-20 мкм. Введення у матеріал наповнювача до 40 мас. ч. на 100 мас. ч. ЕД-20 не приводить до суттєвого поліпшення когезійних властивостей матеріалу, а відповідно не забезпечує поліпшення фізикомеханічних і теплофізичних властивостей епоксикомпозита. Введення карбіду бору понад 60 мас. ч. на 100 мас. ч. ЕД-20 зумовлює зменшення змочування часток макромолекулами олігомера, що підвищує пористість композита і, як наслідок, зменшує його експлуатаційні характеристики. Ультрафіолетове опромінення композиції, яка містить епоксидний олігомери, пластифікатор і модифікований дисперсний наповнювач (до введення отверджувача) забезпечує активацію макромолекул епоксидної смоли і пластифікатора, внаслідок чого утворюються вільні радикали. Такі радикали мають більшу активність і рухливість, порівняно з вихідними (неопроміненими) макромолекулами. Це сприяє їх більш активній взаємодії з активними центрами на поверхні дисперсних часток, що забезпечує збільшення когезійної міцності і, як наслідок, підвищення експлуатаційних характеристик епоксидного композита. Таким чином, порівняно 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 пластифікатора та епоксидної діанової смоли з підігрівом їх на водяній ванні до температури Т=323-333 К і охолодження суміші до Т=293303 К, змочування епоксидною смолою основного і додаткового дисперсного наповнювача та термообробка його при температурі Т=323-333 К протягом =1,8-2,0 год., охолодження наповнювача до кімнатної температури, введення наповнювача у композицію, перемішування композиції, ультрафіолетове опромінення композиції, введення поліетиленполіаміну, перемішування композиції. Отриману композицію протягом 60-80 хв. наносять на попередньо обезжирену поверхню методом пневматичного розпилення. Полімеризацію покриття проводять при температурі 393-398 К протягом =2,0 год. З метою зниження залишкових напружень у композитних матеріалах полімеризовані покриття витримують протягом =24годин при температурі 293±3 К. 5 53903 В таблиці 1 наведено приклади конкретного використання композиції: технічні рішення згідно з 6 заявкою, контрольні приклади прототипу, а також їхні порівняльні властивості. Таблиця 1 Епоксидний композит з модифікованим наповнювачем № 1 1 2 3 4 5 4 5 1 2 Компоненти Композиція згідно з корисною моделю І II III 3 4 5 І 6 II 7 III 8 IV 9 V 10 VI 11 VII 12 VIII 13 IX 14 X 15 І 16 II 17 III 18 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 10 12 4 6 8 12 8 12 8 12 14 16 8 10 12 10 12 4 6 10 10 12 8 10 10 14 16 18 20 22 13 14 8 10 14 12 12 14 13 13 16 18 12 13 14 70 80 40 50 60 80 60 80 70 70 90 100 80 90 100 50 60 20 30 50 50 60 40 40 60 70 80 2 Епоксидна діанова 100 смола Пластифікатор: Поліефір 8 Ефір диетиленглі8 колю Поліефіролігодіефіракрилат Поліетиленполіа12 мін Дисперсний наповнювач: Коричневий шлам (модифікований), 60 63 мкм Карбід бору (модифікований), 10- 40 20 мкм Контрольні приклади прототип Характеристики композитного матеріалу: Модуль пружності 3,9 3,9 4,0 3,4 3,5 3,7 3,8 3,7 3,8 3,6 3,9 3,6 3,5 2,4 2,5 2,3 при згинанні, ГПа Термічний коефіцієнт лінійного роз- 2,56 2,22 2,34 2,47 2,34 2,54 2,67 2,52 2,64 2,71 2,39 2,78 2,91 5,67 6,22 6,14 -1 ширення, К Модуль пружності композитів при згинанні визначали згідно з ГОСТ 9550-81. Термічний коефіцієнт лінійного розширення композита визначали за зміною довжини зразків при зміні температури в стаціонарних умовах згідно з ГОСТ 15173-70. Довжина досліджуваних зразків складала 50±5 мм. Кількість зразків для кожної партії вибирали не менше трьох. Як видно з таблиці оптимальний вибір інгредієнтів дозволяє порівняно з прототипом підвищити Комп’ютерна верстка М. Мацело модуль пружності при згинанні епоксикомпозитів та зменшити термічний коефіцієнт лінійного розширення композита. Крім того, низька вартість та доступність компонентів і матеріалів розробленого покриття порівняно з прототипом зумовлює більш широке його використання у промисловості для підвищення ресурсу роботи технологічного устаткування. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601