Епоксидна композиція

Реферат: Епоксидна композиція на основі епоксидно-діанової смоли ЕД-20 містить модифікатор ДЕГ-1 та отверджувач. Вона включає як отверджувач поліетиленполіамін та додатково містить епоксидно-діанову смолу ЕД-16. UA 69653 U (54) ЕПОКСИДНА КОМПОЗИЦІЯ UA 69653 U UA 69653 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до композицій високомолекулярних сполук, зокрема модифікованих епоксидних смол та амінних отверджувачів, що можуть бути використані для одержання зносо- і корозійностійких захисних покриттів, клеїв, герметиків та компаундів. Для отримання полімерних композитів як матеріал основи використовують епоксидні смоли, для структурування яких застосовують амінні, ангідридні та кремнійорганічні каталізаториотверджувачі. При цьому додаткове введення в полімерну систему модифікаторів підвищує рухливість сегментів макромолекул, ініціює необхідні конформаційні перетворення, забезпечує однорідність та компактність розташування інгредієнтів системи. Відома полімерна композиція, що містить (мас. ч.): епоксидно-діанову смолу - 100, отверджувач - 8-10 та антипірен - 5-10 (А.С. СРСР № 1495345, C08L63/00, 1990 p.). Недоліками даної композиції є недостатня довговічність під час експлуатації покриттів при перепадах температур та незначні показники фізико-механічних характеристик матеріалу, що зумовлено низькою когезійною міцністю системи та тиксотропними властивостями. Відома також полімерна композиція для захисних покриттів, що містить (мас. ч.): епоксиднодіанову смолу - 5-70 мас. ч., низькомолекулярний карбоксилатний каучук - 5-30 мас. ч. та амінний отверджувач поліетиленполіамін - 2-35 мас. ч. (а. с. СРСР № 509623, C08L 13/00, 1976 p.). Для таких покриттів характерні низькі зносо- і корозійна стійкість внаслідок недостатньої пластичності, адгезійної міцності та висока в'язкість композиції, що погіршує технологічність формування системи. За технічною суттю найбільш близькою до композиції, яка заявляється, є епоксидна композиція, що містить (мас. ч.): епоксидно-діанову смолу - 100, олігомер діетиленгліколю ДЕГ1-17,0-24,0 та отверджувач діетилентриамін ДЕТА - 23,0-29,0 (див. пат. України на корисну модель № 48406, C08L 63/00, 2010 p.). Суттєвим недоліком даної композиції є громіздка технологія формування захисних покриттів, що зумовлена значною тривалістю технологічного процесу полімеризації, а також недостатні адгезійна міцність та зносостійкість системи. Задачею, на яку спрямована корисна модель, що заявляється, є підвищення фізикомеханічних та експлуатаційних характеристик технологічного устаткування, яке працює в умовах циклічних навантажень та впливу хімічно-активного середовища шляхом зміни складу епоксидної композиції. Поставлена задача вирішується таким чином. Епоксидна композиція на основі епоксидно-діанової смоли ЕД-20 та модифікатора ДЕГ-1, згідно з корисною моделлю, що заявляється, вона включає як отверджувач поліетиленполіамін та додатково містить епоксидно-діанову смолу ЕД-16, при такому співвідношенні інгредієнтів, мас. ч.: епоксидно-діанова смола ЕД-20 100 епоксидно-діанова смола ЕД-16 10-40 олігомер діетиленгліколю ДЕГ-1 10-30 поліетиленполіамін 10-14. Застосування методики багатофакторного планування експерименту та статистичної обробки експериментальних даних дозволили встановити, що найвищі адгезійна міцність, а також зносо- та корозійна стійкість притаманні полімерній композиції в даному діапазоні концентраційного співвідношення. Як базовий компонент для полімерної матриці використано низькомолекулярний епоксиднодіановий олігомер ЕД-20 з високими фізико-механічними властивостями. Для зшивання епоксидного в'яжучого використовували низькотемпературний отверджувач поліетиленполіамін (ПЕПА). Вміст отверджувача у матриці визначали на основі оптимального поєднання високих фізико-механічних властивостей з технологічністю виготовлення композиції. Введення отверджувача понад 14 мас, ч. на 100 мас. ч. ЕД-20 призводить до зниження руйнівного напруження та модуля пружності при згинанні. Введення отверджувача до 10 мас. ч. на 100 мас. ч. ЕД-20 призводить до неповного структурування полімерної системи, що суттєво знижує міцніші та експлуатаційні характеристики епоксидних композицій. Формування полімеру на основі епоксидно-діанової смоли ЕД-20, отверджувача ПЕПА та модифікатора ДЕГ-1 (10-30 мас. ч.) при додатковому використанні епоксидно-діанової смоли ЕД-20 (10-40 мас. ч.), дозволяє максимально поліпшити реологічні властивості епоксидних композицій при формуванні, підвищити адгезійну міцність, зносостійкість та знизити залишкові напруження в сформованій системі. Досягнуте поліпшення властивостей полімерної композиції дозволяє збільшити термін експлуатації одержаних матеріалів та покриттів на їх основі. 1 UA 69653 U 5 10 15 20 25 Композицію формують за такою технологією: підготовка і дозування компонентів; почергове введення в епоксидний олігомер модифікатора і отверджувача (кількісний вміст компонентів, згідно з формулою корисної моделі); перемішування композиції для досягнення однорідної консистенції; вакуумування композиції протягом 40-60 хв.; термічна обробка; контроль якості сформованої композиції. На етапі перемішування здійснюється додаткова комплексна ультразвукова та ультрафіолетова обробка системи. Технологія отримання композицій реалізується методом пневматичного розпилення або формування тиском у відповідності із в'язкістю та сферою застосування матеріалу. Полімеризація здійснюється за ступінчастим температурним режимом: 0,5-1,5 год. при 333К + 0,5-1,5 год. при 393К + 1,0-2,0 год. при 463К з наступним охолодженням на спокійному повітрі. Це дозволяє зменшити внутрішні напруження при появі первинних вузлів зшивання, надалі прискорити структуроутворюючий процес і максимально підвищити ступінь зшивання системи на завершальному етапі. Епоксидна композиція, що заявляється, може бути використана в машинобудуванні як матеріал з високими адгезійно-когезійними міцнісними характеристиками. Матеріал з описаними властивостями отримується в повному діапазоні співвідношень компонентів, що подані у таблиці. В таблиці наведені також приклади конкретного виконання композицій. Для визначення фізико-механічних та експлуатаційних властивостей полімерної композиції використовували стандартні методики. Виходячи з порівняльних результатів (найближчий аналог - патент № 48406), наведених в таблиці видно, що присутність в композиції епоксидно-діанових смол ЕД-20, ЕД-16 та модифікатора ДЕГ-1 сприяють підвищенню адгезійно-міцнісних та експлуатаційних характеристик системи заявленого складу за рахунок покращення реологічних властивостей композиції, зокрема внаслідок підвищеної рухливості сегментів макромолекул при полімеризації та кращого змочування металевої основи, а також максимального структурування полімерної композиції при поєднанні термічної та фізичної модифікації. Таблиця № п/п 1 2 3 4 5 1 2 3 Компоненти Епоксидна смола ЕД-20 Олігомер діетиленгліколю ДЕГ-1 Отверджувач ПЕПА Епоксидна смола ЕД-16 Отверджувач діетилентриамін ДЕТА Характеристики композиційного матеріалу: Внутрішні напруження, МПа Адгезійна міцність при розриві, МПа Відносна зносостійкість* Композиція згідно Найближчий Контрольні приклади корисної моделі аналог Прикл. 1 Прикл. 2 Прикл. 3 1 2 4 5 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 30 20 10 35 20 15 10 5 10 10 12 20 14 40 9 5 3,24 3,47 3,32 3,66 3,32 3,28 3,35 3,44 3,8 65,6 66,0 67,4 57,0 63,4 66,5 68,1 59,8 60,1 63,9 62,5 1,5 1,4 1,3 0,9 1,3 1,4 1,5 1,3 0,7 10 12 14 15 15 25 35 45 17 20 24 23 26 29 3,9 3,95 0,8 0,6 * зносостійкість відносно сталі Ст.3 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Епоксидна композиція на основі епоксидно-діанової смоли ЕД-20, що містить модифікатор ДЕГ1 та отверджувач, яка відрізняється тим, що вона включає як отверджувач поліетиленполіамін та додатково містить епоксидно-діанову смолу ЕД-16, при такому співвідношенні компонентів, мас. ч.: епоксидно-діанова смола ЕД-20 100 епоксидно-діанова смола ЕД-16 10-40 олігомер діетиленгліколю ДЕГ-1 10-30 поліетиленполіамін 10-14. 2 UA 69653 U Комп’ютерна верстка Л. Купенко 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 3