Епоксидне в’яжуче для скло- і вуглепластика

Реферат: Винахід належить до галузі епоксидних в'яжучих для виготовлення композиційних конструкційних матеріалів і виробів для авіації, космічної промисловості, суднобудування та інших галузей техніки. Технічною задачею даного винаходу є підвищення показників модуля пружності, особливо за підвищених температур, температури склування і температури початку втрати маси на повітрі, а також відмова від використання легколетких органічних розчинників. Для вирішення поставленої технічної задачі запропоновано епоксидне в'яжуче для скло- і вуглепластиків, що включає епоксидну діанову смолу, поліфункціональну епоксидну смолу, бромвмісну епоксидну діанову смолу, отверджувач і органічний розчинник. Відповідно до запропонованого винаходу епоксидне в'яжуче як отверджувач і органічний розчинник містить диціановий естер бісфенолу Е за такого співвідношення компонентів, мас. ч.: епоксидна діанова смола, модифікована дигліцидиловим 19±0,1 етером діетиленгліколю епокситрифенольна смола 19±0,1 бромвмісна епоксидна діанова 19±0,1 смола диціановий естер бісфенолу Е 43±0,1 UA 104821 C2 (12) UA 104821 C2 UA 104821 C2 5 10 15 20 25 30 35 Винахід належить до галузі епоксидних в'яжучих для виготовлення композиційних конструкційних матеріалів і виробів для авіації, космічної промисловості, суднобудування та інших галузей техніки. Відоме епоксидне в'яжуче для склопластиків, що включає епоксидну діанову смолу, епокситрифенольну смолу, диціандіамід, біс(N, N-диметилкарбамідо)дифенілметан, органічний розчинник та хлор-мідний комплекс (патент РФ № 2172328). Недоліком відомого епоксидного в'яжучого є те, що полімер на його основі має невисокі міцнісні і термічні властивості, що не дозволяють використовувати його для виготовлення конструкційних матеріалів і виробів. Відоме епоксидне в'яжуче для препрегів, що включає епоксидну діанову смолу, дигліцидиловий етер діетиленгліколю (ДЕГ-1), отверджувач біс-N, N(диметилкарбамідо)дифенілметан, спирт, ацетон за співвідношення ДЕГ-1 і отверджувача, рівному (0,3-1,5):1 (патент РФ № 1445163). Відоме епоксидне в'яжуче характеризується самозатуханням, жіттездатністю не менше 6 місяців. Недоліком відомого в'яжучого є невисокі міцнісні і термічні властивості. Найбільш близьким аналогом запропонованого в'яжучого, прийнятим за прототип, є епоксидне в'яжуче такого складу, мас. ч.: епоксидна діанова смола, модифікована дигліцидиловим 19±0,1 етером діетиленгліколю епокситрифенольна смола 19±0,1 бромвмісна епоксидна діанова 19±0,1 смола біс-N, N3,1±0,05 (диметилкарбамідо)дифенілметан спирт 24±0,1 ацетон 16±0,1 дихлор-(біс)-2-меркапто-5трихлорацетиламіно-1,3.40,3-1,0 тіадіазол нікель (II) (патент РФ № 2028334). В'яжуче за прототипом характеризується безпористістю і покращеними фізико-хімічними властивостями після отвердіння. Недоліком сполучного за прототипом є невисокі значення модуля пружності, особливо за підвищених температур, температури склування і температури початку втрати маси на повітрі, а також необхідність використання легколетких органічних розчинників, що підвищує небезпеку в'яжучого для здоров'я технічного персоналу на виробництві і підвищує витрати виробництва, оскільки розчинники потрібно потім видаляти і утилізувати. Технічним завданням винаходу є підвищення показників модуля пружності, особливо за підвищених температур, температури склування і температури втрати маси на повітрі, а також відмова від використання легколетких органічних розчинників. Для вирішення поставленої технічної задачі запропоновано епоксидне в'яжуче для скло-і вуглепластиків, що включає епоксидну діанову смолу, поліфункціональну епоксидну смолу, бромвмісну епоксидну діанову смолу, отверджувач і органічний розчинник, відповідно до запропонованого винаходу епоксидне в'яжуче як отверджувач і органічний розчинник містить диціановий естер бісфенолу Е за наступного співвідношення компонентів, мас. ч.: епоксидна діанова смола, модифікована 19±0,1 дигліцидиловим етером діетиленгліколю епокситрифенольна смола 19±0,1 бромвмісна епоксидна 19±0,1 діанова смола диціановий естер бісфенолу 43±0,1 Е Суть запропонованого винаходу полягає в тому, що диціановий естер бісфенолу Е містить у структурі своєї молекули дві ціанатні групи, які здатні за підвищених температур реагувати з епоксидними групами епоксидних смол, що призводить до їх затвердження. Крім того, диціановий естер бісфенолу Е за підвищених температур піддається реакції поліциклотримерізації за своїми ціанатними групами, що призводить до утворення 1 UA 104821 C2 5 10 15 20 25 шестичленних гетероциклів (ціануратних). При цьому формується термостійкий високомодульний сітчастий поліціанурат, хімічно вбудований в структуру епоксидного в'яжучого. Авторами встановлено, що при цьому утворюється полімерна система, що характеризується наногетерогенністю. Додатково, диціановий естер бісфенолу Е, що має низьку в'язкість, служить в цьому в'яжучому розчинником, в якому легко розчиняються всі епоксидні смоли, що входять до цього в'яжучого. При цьому він не є легколетким і шкідливим для здоров'я і його не потрібно видаляти після затвердіння епоксидної композиції, тому що він сам реагує і хімічно вбудовується в структуру отриманого полімеру. Це забезпечує підвищення показників модуля пружності, особливо за підвищених температур, температури склування і температури початку втрати маси на повітрі затвердженого в'яжучого. Для підтвердження суті винаходу наводимо приклад здійснення. Приклад 1. У реактор з мішалкою поміщали 19 мас. ч. бромвмісної епоксидної смоли, 19 мас. ч. епокситрифенольної смоли ЕТФ, 19 мас. ч. смоли ЕД-20, модифікованої дигліцидиловим етером діетиленгліколю, і 43 мас. ч. диціанового естеру бісфенолу Е і перемішували за температури 100 °C протягом 20-25 хв. до повної гомогенізації. Гомогенну суміш поміщали між плоскими скляними пластинами, вкритими антиадгезійною плівкою і нагрівали за таким режимом: 150 °C - 5 год., 180 °C-3 год., 210 °C-1 год. У таблиці 1 наведено властивості в'яжучого за винаходом і за прототипом. З наведених у таблиці даних випливає, що заявлене в'яжуче має підвищені в порівнянні з прототипом температуру склування на 37 %, температуру початку інтенсивної втрати маси на повітрі на ~ 10 %, модуль пружності за 27 °C на 8 %, а за 150 °C - на 89 %. При цьому якщо в'яжуче за прототипом зберігає за 150 °C всього 9 % від значення модуля пружності за кімнатної температури, то запропоноване в'яжуче зберігає 73 % вихідного модуля пружності. Таким чином, застосування в'яжучого і виробів з нього дозволить підвищити надійність і ресурс виробів авіаційної і космічної техніки, суднобудування та інших галузей техніки. Таблиця №№ прикладу 1 Прототип Температура склування, °C 225 142 Властивості затвердженого в'яжучого Модуль пружності, МПа/відсоток Температура початку збереження, % інтенсивної втрати маси на повітрі, °C за 27 °C за 150 °C 388 2884/100 2110/73 341 2662/100 233/9 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 Епоксидне в'яжуче для скло- і вуглепластиків, що містить епоксидну діанову смолу, модифіковану дигліцидиловим етером діетиленгліколю, епокситрифенольну смолу, бромвмісну епоксидну смолу, отверджувач і органічний розчинник, яке відрізняється тим, що як отверджувач і органічний розчинник містить диціановий естер бісфенолу Е за такого співвідношення компонентів, мас. ч.: епоксидна діанова смола, модифікована дигліцидиловим 19±0,1 етером діетиленгліколю епокситрифенольна смола 19±0,1 бромвмісна епоксидна діанова 19±0,1 смола диціановий естер бісфенолу Е 43±0,1 Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2