Епоксидна композиція

Реферат: Епоксидна композиція на основі епоксидно-діанової смоли ЕД-20, модифікатора ДЕГ-1 та отверджувача. Як отверджувач діетилентриамін містить ізо-метилтетрагідрофталевий ангідрид (ізо-МТГФА) та прискорювач отверднення триетаноламін (ТЕА), при такому співвідношенні компонентів, мас. ч.: епоксидно-діанова смола ЕД-20 100 олігомер діетиленгліколю ДЕГ-1 10-40 отверджувач ізо-МТГФА 40-60 прискорювач отверднення TEA 4-10. UA 80728 U (54) ЕПОКСИДНА КОМПОЗИЦІЯ UA 80728 U UA 80728 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі одержання композицій високомолекулярних сполук, зокрема модифікованих епоксидних смол та ангідридних отверджувачів, що можуть бути використані для одержання полімерних зв'язуючих, клеїв, герметиків та компаундів. Для отримання полімерних композитів як матеріал основи використовують епоксидні смоли, для структурування яких застосовують амінні, ангідридні та кремнієорганічні 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, C08L13/00, 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 матеріалу, який заявляється, є епоксидна композиція, що містить (мас. ч.): епоксидно-діанову смолу -100, олігомер діетиленгліколю ДЕГ1-17,0-24,0 та отвердник діетилентриамін ДЕТА - 23,0-29,0 (див. пат. України на корисну модель №48406, C08L63/00, 2010 p.). Суттєвим недоліком даного матеріалу є громіздка технологія формування композицій, 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 функціональних характеристик матеріалу 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 містить як отверджувач ізометилтетрагідрофталевий ангідрид та додатково містить прискорювач отверднення триетаноламін при такому співвідношенні компонентів, мас. ч.: епоксидно-діанова смола ЕД-20100; олігомер діетиленгліколю ДЕГ-1-10-40; отверджувач ізо-МТГФА - 40-60; прискорювач отверднення TEA-4-10. Застосування методики багатофакторного планування експерименту та статистичної обробки експериментальних даних дозволили встановити, що найвищі адгезійна міцність, а також зносостійкість 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 зв'язуючого використовували отверджувач - ізо-метилтетрагідрофталевий ангідрид (ізо-МТГФА). Вміст отверджувача у матриці визначали на основі оптимального поєднання високих фізико-механічних властивостей з технологічністю виготовлення композиції. Введення отверджувача понад 60 мас. ч. на 100 мас. ч. ЕД-20 призводить до зниження руйнівного напруження та модуля пружності при згинанні. Введення отверджувача до 40 мас. ч. на 100 мас. ч. ЕД-20 призводить до неповного структурування полімерної системи, що суттєво знижує міцнісні характеристики епоксидних композицій. З метою підвищення адгезійної міцності на границі фаз зв'язуюче-наповнювач використано епоксидний олігомер ЕД-20, який модифікували дигліцидиловим ефіром діетиленгліколю ДЕГ-1, а для прискорення співполімеризації полімерного зв'язуючого застосовували триетаноламін. Модифікування епоксидного олігомеру проводили методом етерифікації епоксидної смоли в присутності ДЕГ-1 протягом 3,0 годин. Формування полімеру на основі епоксидно-діанової смоли ЕД-20, отверджувача ізо-МТГФА та модифікатора ДЕГ-1 (10-40 мас. ч.) при додатковому використанні каталізатора TEA (410 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 полімеркомпозиційних матеріалів на їх основі. 1 UA 80728 U 5 10 15 20 25 Композицію формують за такою технологією: підготовка і дозування компонентів; почергове введення в епоксидний олігомер модифікатора, отверджувача і каталізатора (кількісний вміст компонентів згідно з формулою винаходу); перемішування композиції для досягнення однорідної консистенції; вакуумування композиції протягом 40-60 хв; термічна обробка; контроль якості сформованої композиції. На етапі перемішування здійснюють додаткову комплексну ультразвукову та ультрафіолетову обробку системи. Технологію отримання композицій реалізують методом пневматичного розпилення або формування тиском у відповідності із в'язкістю та сферою застосування матеріалу. Полімеризацію здійснюють за ступінчастим температурним режимом: 0,5-1,5 год. при 333 K + 2,5-3,5 год. при 393 K 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 отримують в повному діапазоні співвідношень компонентів, що надані 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 (прототип - патент №48406), наведених в таблиці видно, що присутність в композиції модифікатора ДЕГ-1, отверджувача ізо-МТГФА та прискорювача отверднення TEA сприяють підвищенню функціональних 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 Компоненти Композиція згідно з Контрольні приклади корисною моделлю Прототип Прикл. Прикл. Прикл. 1 2 3 4 5 1 2 3 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 Епоксидна смола ЕД-20 Олігомер діетиленгліколю 2 40 ДЕГ-1 3 Отверджувач ізо-МТГФА 40 4 Каталізатор TEA 4 Отверджувач діетилентриамін 5 ДЕТА Характеристики матеріалу: 1 Внутрішні напруження, МПа 3,3 Адгезійна міцність при 2 63,9 розриві, МПа 3 Відносна зносостійкість* 1,2 1 25 10 45 35 20 15 5 17 20 24 50 7 60 10 35 3 45 5 50 7 55 9 65 12 23 26 29 3,27 3,38 3,44 3,31 3,26 3,39 3,48 3,8 64,2 63,5 59,1 62,2 64,0 63,7 60,8 60,1 63,9 62,5 1,3 1,1 0,9 1,1 1,3 1,2 1,0 0,7 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, модифікатора ДЕГ-1 та отверджувача, яка відрізняється тим, що вона як отверджувач діетилентриамін містить ізометилтетрагідрофталевий ангідрид (ізо-МТГФА) та додатково містить прискорювач отверднення триетаноламін (ТЕА), при такому співвідношенні компонентів, мас. ч.: епоксидно-діанова смола ЕД-20 100 олігомер діетиленгліколю ДЕГ-1 10-40 отверджувач ізо-МТГФА 40-60 прискорювач отверднення TEA 4-10. 2 UA 80728 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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