Полімерна композиція з підвищеними фізико-механічними характеристиками

Полімерна композиція з підвищеними фізикомеханічними характеристиками, що містить епоксидну діанову смолу, поліетиленполіамш і дисперсний наповнювач, яка відрізняється тим, що вона додатково містить пластифікатор, а як дисперсний наповнювач - карбід титану, диборид титану і аеросил при наступному співвідношенні компонентів, мас ч епоксидна діанова смола 100 пластифікатор 50 - 70 поліетиленполіамш 15-17 Винахід відноситься до області машинобудування, може використовуватися для підвищення фізико-механічних характеристик та поліпшення експлуатаційних властивостей деталей технологічного устаткування в різних галузях промисловості З метою підвищення фізико-механічних характеристик технологічного устаткування використовують полімеркомпозитні покриття, які містять в якості в'яжучого епоксидні смоли та дисперсні наповнювачі При формуванні покриттів з високими експлуатаційними характеристиками уводять дисперсні наповнювачі з достатньо великою твердістю, МІЦНІСТЮ, теплостійкістю та корозійною тривкістю Відоме захисне покриття (пат Японії № 63202624, 22 08 88 "Епоксидний матеріал для формування") містить (мас %) розчин епоксидної смоли з твердником (новолачна фенольна смола) в присутності прискорювача тверднення - 0 05 - 1, що складається з трифенілфосфіну - 90 та імідазолу - 90 - 10 Даний матеріал має недолік в технологічному формуванні захисного покриття на деталі складного профілю через недостатні реологічні властивості Відома композиція для покриттів (а с № 1148855, опубл в Б И , 1985, № 13 "Композиція для покриттів"), що містить епоксидно-діанову смолу, кислий глифталевий діефір в якості твердника і мінеральний наповнювач - карбід кремнію, кварцева мука або порошок андезиту Недоліком даної композиції є недостатня когезійна МІЦНІСТЬ на межі поділу фаз, високі показники внутрішніх напружень, що прискорює старіння матеріалу покриття Відома антикорозійна композиція (пат Японії № 152574, 10 08 85 "Протикорозійна фарба") містить (мас %) епоксидна смола - 100, стиролбутадіенова смола- 100, мінерал на основі пдратованого силікату Мд, пдратованої магнезії і силікату АІ (100 - 0 1 мкм) - 0 5 - 50 Недоліком даної композиції є недостатня седиментаційна СТІЙКІСТЬ наповнювача у матеріалі, що позначається на фізикомеханічних властивостях покриття За технічною суттю найбільш близькою до композиції, яка заявляється, є клейова композиція (патент України № 18620, кл C09J163/02, опубл в "Промислова власність України", 1997, № 6), що містить епоксидну діанову смолу, поліетиленполіамш і дисперсний наповнювач Відома композиція характеризується значними внутрішніми напруженнями та недостатньо високими показниками фізико-механічних характеристик матеріалу, що зумовлено незначною когезійною МІЦНІСТЮ системи та тиксотропними властивостями В основу винаходу поставлено задачу підвищення фізико-механічних властивостей та зниження внутрішніх напружень у захисних покриттях технологічного устаткування, шляхом виконання полімерної композиції з підвищеними фізикомеханічними характеристиками, що містить епоксидну діанову смолу, поліетиленполіамш і дисперсний наповнювач, причому вона додатково містить дисперсний наповнювач карбід титану, 63 - 80 мкм диборид титану, ЗО - 40 мкм аеросил 100-120 30-50 1 -З ю 57994 пластифікатор, а в якості дисперсного наповнювача - карбід титану, диборид титану і аеросил при наступному співвідношенні компонентів, мас ч епоксидна діанова смола 100 пластифікатор 50 - 70 поліетиленполіамін 15-17 дисперсний наповнювач карбід титану, 63 - 80мкм 100 -120 диборид титану, ЗО - 40мкм ЗО - 50 аеросил 1- З Як базовий компонент для полімерної матриці захисного покриття вибрано низькомолекулярну епоксидно-діанову смолу ЕД-16 (ГОСТ 10687-76), яка у скловидному стані характеризується високими фізико-механічними властивостями та адгезійною МІЦНІСТЮ до чорних металів і сплавів Уведення, як пластифікатора, аліфатичної смоли ДЕГ-1 (ТУ 6-05-1645-73) при концентрації до 50мас ч призводить до зменшення інтенсивності дифузійних процесів у системі та адсорбційної взаємодії, а збільшення концентрації пластифікатора понад 70мас ч зумовлює зниження релаксаційних характеристик полімеркомпозиту та збільшення тривалості тверднення покриття Для зшивання епоксидного в'яжучого використовували твердник холодного стверджування поліетиленполіамін (ПЕПА) (ТУ 6-02-594-73) Вміст твердника у матриці визначали на основі оптимального поєднання високих фізико-механічних властивостей з технологічністю виготовлення композиції Уведення твердника понад 17мас ч на ЮОмасч ЕД-16 зумовлює передчасне старіння матеріалу та зниження когезії Уведення твердника до 15масч на ЮОмасч ЕД-16 призводить до неповного зшивання матриці З метою підвищення фізико-механічних властивостей композиції в якості основного наповнювача використано частинки карбіду титану (100 120масч) дисперсністю 63 - 80мкм Для поліпшення когезійної МІЦНОСТІ гетерогенної системи та зниження показників внутрішніх напружень в якості додаткового компоненту використано дрібнодисперсний диборид титану (ЗО - 40мкм) Крім того, уведення аеросилу дозволяє значно підвищити седиментаційну СТІЙКІСТЬ наповненого матеріалу, покращити тиксотропні характеристики, що суттєво підвищує експлуатаційні властивості розробле ної композиції Уведення даних наповнювачів при концентраціях за межами оптимальних значень не є доцільним через погіршення експлуатаційних властивостей захисного покриття Виконання захисного покриття товщиною 2 - 4мм дозволяє суттєво підвищити фізико-механічні характеристики технологічного устаткування та знизити внутрішні напруження на поверхні деталей машин і механізмів Таким чином, у порівнянні 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, змішування епоксидної і аліфатичної смол з підігрівом їх на водяній ванні до температури 323 - ЗЗЗК і охолодження суміші до 293 - ЗОЗК, добавляють наповнювач, після перемішування композиції вводять твердник (ПЕПА) Полімеризацію проводять при температурі 373 - 378К протягом 2 5 - 3 Огод 3 метою зниження внутрішніх напружень у композитних матеріалах полімеризовані покриття витримують 12годин при температурі 293 ± ЗК з наступною термообробкою за режимом Т = 333 ± 2К, х = 2 0 ± 0 5 год В таблиці наведено приклади конкретного використання композиції технічні рішення згідно з заявкою, контрольні приклади прототипу, а також їхні порівняльні властивості Твердість композитів визначали методом вдавлювання стальної кульки діаметром 5мм в поверхню зразка згідно ГОСТ 4670-77 Руйнівне напруження композитів при згинанні визначали згідно ГОСТ 4648-71 Внутрішні напруження визначали консольним методом МІЦНІСТЬ покриття при ударі досліджували при допомозі маятникового копра згідно ГОСТ 4765-73 Шкала вимірюваного приладу відградуйована так, що нуль знаходиться внизу, а максимальне значення відповідає висоті підйому маятника після руйнування зразка При відомому куті підйому шкала вимірювального приладу фіксує робочий кут проходження маятника після руйнування зразка, розміри якого становили 60 х 10 х 8мм Таблиця № Компоненти 1 2 Епоксидна смола (ЕД16) Пластифікатор (ДЕГ-1) Поліетиленполіамін Дисперсний наповнювач Карбід титану, 63 80мкм Диборид титану, ЗО 40мкм Аеросил 1 2 3 4 5 6 Композиція ЗГІДНО з винаходом І II III 3 4 5 Контрольні приклади І 6 II 7 прототип III 8 IV 9 V 10 VI 11 VII 12 VIII 13 IX 14 X 15 І 16 II 17 Ill 18 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 50 15 60 16 70 17 ЗО 10 40 12 60 15 60 17 50 16 70 16 50 17 70 15 85 18 100 20 5 7 10 100 110 120 60 80 110 110 110 110 120 100 140 160 ЗО 40 50 10 20 ЗО 50 40 40 40 40 60 70 1 2 3 05 3 1 1 3 1 3 4 6 57994 Продовження таблиці Композиція ЗГІДНО № 1 7 1 2 3 4 Компоненти з винаходом І II III 3 4 5 2 Природна суміш оксидних сполук Характеристики композитного Ударна в'язкість, 56 2 кДж/м Руйнівне напруження 78 при згинанні, МПа Твердість, HRB 44 Внутрішні напруження, 20 МПа Контрольні приклади І 6 II 7 III 8 IV 9 V 10 VI 11 VII 12 прототип VIII 13 IX 14 X 15 І 16 II 17 III 18 25 45 60 матеріалу 59 58 48 47 54 53 55 52 55 52 50 46 37 41 42 77 79 70 73 74 76 78 72 76 73 71 68 42 45 40 45 47 36 42 43 44 44 42 45 44 46 41 32 35 36 21 24 23 22 24 19 20 23 21 25 26 22 32 34 34 Заявлений склад композиції і спосіб формування захисного покриття має техніко-економічні переваги порівняно з прототипом високі фізикомеханічні характеристики за рахунок раціонально підібраного гранулометричного складу наповнювачів, а також внаслідок використання в якості основного наповнювача карбіду титану, підвищені Комп'ютерна верстка А Крулевський тиксотропні властивості та седиментаційна СТІЙКІСТЬ за рахунок уведення дрібнодисперсних час тинок дибориду титану та аеросилу, які внаслідок взаємодії з епоксидною матрицею забезпечують оптимальну когезійну МІЦНІСТЬ гетерогенної систе ми Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна