Епоксидний нанокомпозит з підвищеними фізико-механічними характеристиками

Реферат: Епоксидний нанокомпозит з підвищеними фізико-механічними характеристиками містить епоксидну смолу, твердник і наповнювач. Як епоксидну смолу він містить епоксидно-діанову смолу. Як наповнювач - нанонаповнювач спеченого композита (ННСК) з наступним співвідношенням компонентів, мас. ч.: епоксидно-діанова смола 100 твердник 9-11 наповнювач: нанонапонювач спеченого 0,04-0,06. композита (ННСК), 50-60 нм UA 89900 U (12) UA 89900 U UA 89900 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області судно-, літако- і машинобудування, може використовуватися для захисту від корозії деталей, які контактують з агресивними середовищами при звичайних та підвищених температурах. Для захисту від корозії та з метою підвищення фізико-механічних характеристик технологічного устаткування використовують полімеркомпозитні покриття, які містять як зв'язуюче епоксидні смоли та нанодисперсні наповнювачі. При формуванні покриттів з високими експлуатаційними характеристиками вводять нанодисперсні наповнювачі з достатньо великою хімічною та фізичною активністю до міжфазової взаємодії. 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. СРСР № 1148855, кл. опубл. в Б.И., 1985, № 13 "Композиція для покриттів"), що містить епоксидно-діанову смолу, кислий глифталевий діефір як твердник і мінеральний наповнювач - карбід кремнію, кварцова мука або порошок андезиту. Недоліком даної композиції є недостатня адгезійна міцність на межі поділу фаз, високі показники залишкових напружень, що прискорює старіння матеріалу покриття. Відома антикорозійна композиція (пат. Японії № 152574, кл. 10.08.85 "Протикорозійна фарба") містить (мас. %): епоксидна смола - 100, стиролбутадієнова смола - 100, мінерал на основі гідратованого силікату Mg, гідратованої магнезії і силікату Аl (100-0,1 мкм) – 0,5-50. Недоліком даної композиції є недостатня седиментаційна стійкість наповнювача у матеріалі, що позначається на фізико-механічних властивостях покриття. За технічною суттю найбільш близьким до композита, який заявляється, є склад (а.с. СРСР № 1175945, кл. опубл. в Б.И., 1985, № 32 "Склад для протикорозійних покриттів"), що містить (мас. ч.): епоксидну смолу, твердник і наповнювач. Відомий композит має такі недоліки: низькі показники фізико-механічних властивостей, що зумовлено недостатньою когезійною міцністю системи та її тиксотропними властивостями. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення показників фізико-механічних властивостей захисних покриттів, які експлуатуються в умовах контакту з агресивними середовищами, шляхом виконання епоксидного нанокомпозита з підвищеними фізикомеханічними характеристиками, що містить епоксидну смолу, твердник і наповнювач, причому як епоксидну смолу він містить епоксидно-діанову смолу, а як наповнювач - нанонаповнювач спеченого композита (ННСК) з наступним співвідношенням компонентів, мас. ч.: епоксидно-діанова смола 100 твердник 9-11 наповнювач: нанонаповнювач спеченого 0,04-0,06. композиту (ННСК), 50-60 нм З метою підвищення модуля пружності і руйнівного напруження при згинанні композита і, водночас, когезійної міцності системи як наповнювач використано частки нанонаповнювача спеченого композита (ННСК) з дисперсністю 50-60 нм. Крім того, введення ННСК за оптимального вмісту дозволяє значно підвищити седиментаційну стійкість наповненого матеріалу, покращити його тиксотропні характеристики, що суттєво підвищує експлуатаційні властивості розробленого композита. Таким чином, у порівнянні з відомими технічними рішеннями заявлений об'єкт має суттєві відмінності, а отримання позитивного ефекту зумовлено усією сукупністю властивостей компонентів. Композит формують і наносять на поверхню за такою технологією. Дозування компонентів, підігрівання епоксидної смоли марки ЕД-20 до температури Т=353373 К, витримка смоли при даній температурі упродовж τ=15-20 хв., гідродинамічне суміщення епоксидної смоли і нанонаповнювача ННСК упродовж часу τ=8-10 хв. при оптимальних концентраціях, етерифікація композиції при температурі Т=343-353 К упродовж часу τ=15-20 хв., ультразвукова обробка суміші упродовж часу τ=1,5-2,0 хв. охолодження суміші упродовж часу τ=50-60 хв. до кімнатної температури, введення отверджувача (ПЕПА), вакуумування композиції упродовж часу τ=40-60 хв., витримування композиції на повітрі упродовж часу τ=24год., підігрівання композиції до температури Т=393 К і її витримування при даній температурі упродовж часу τ=2 год., охолодження композиції і її витримування на повітрі упродовж часу τ=24 год. Отриману композицію, після введення твердника, упродовж 60-80 хв. наносять на попередньо обезжирену поверхню методом пневматичного розпилення. 1 UA 89900 U 5 10 Заявлений склад композиту має техніко-економічні переваги порівняно з прототипом: високі показники модуля пружності і руйнівного напруження при згинанні за рахунок раціонально підібраного складу інгредієнтів, а також внаслідок використання в якості нанонаповнювача ННСК, який внаслідок взаємодії з епоксидною матрицею забезпечують оптимальну когезійну міцність гетерогенної системи. В таблиці 1 наведено приклади конкретного використання композиту: технічні рішення згідно з заявкою, контрольні приклади прототипу, а також їхні порівняльні властивості. Руйнівне напруження і модуль пружності матеріалу при згинанні визначали згідно ГОСТу 4648-71 і ГОСТу 9550-81 відповідно. Параметри зразків: довжина l=120±2 мм, ширина b=15±0,5 мм, висота h=10±0,5 мм. Таблиця 1 Епоксидний нанокомпозит з підвищеними фізико-механічними характеристиками № Компоненти Композиція згідно з корисною моделлю І II III 3 4 5 Контрольні приклади І II III IV V VI VII VIII IX 2 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Епоксидна смола 1 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 (ЕД-20) 2 Фенольна смола 3 Твердник (ПЕПА) 9 10 11 10 10 9 11 10 10 9 11 10 Наповнювач Нанонапонювач спеченого 4 0,04 0,05 0,06 0,01 0,02 0,06 0,04 0,04 0,06 0,05 0,05 0,08 композиту (ННСК), 50-60 нм 5 Ферит, 63 мкм Суміш ванадію і 7 молібдену Характеристики композитного матеріалу Модуль пружності 1 3,7 3,6 3,7 3,4 3,5 3,6 3,7 3,5 3,6 3,6 3,7 3,3 при згинанні, ГПа Руйнівне 2 напруження при 98 100 97 78 93 96 99 98 100 99 100 82 згинанні, МПа 1 А.с 1175945 X 15 І II 16 17 III 18 100 100 100 100 10 0,10 70 90 110 16 18 20 150 200 200 5 6 7 3,2 2,4 2,3 2,4 74 3,4 3,8 3,9 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Епоксидний нанокомпозит з підвищеними фізико-механічними характеристиками, що містить епоксидну смолу, твердник і наповнювач, який відрізняється тим, що як епоксидну смолу він містить епоксидно-діанову смолу, як наповнювач - нанонаповнювач спеченого композита (ННСК) з наступним співвідношенням компонентів, мас. ч.: епоксидно-діанова смола 100 твердник 9-11 наповнювач: нанонапонювач спеченого 0,04-0,06. композита (ННСК), 50-60 нм Комп’ютерна верстка С. Чулій 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