Епоксидна клейова композиція

Реферат: UA 81297 U UA 81297 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі одержання композицій високомолекулярних сполук, зокрема модифікованих епоксидних смол та ангідридних отверджувачів, що можуть бути використані для одержання клеїв, полімерних зв'язуючих, герметиків та компаундів. Для отримання полімерних композитів як матеріал основи використовують епоксидні смоли, для структурування яких застосовують амінні, ангідридні та кремнійорганічні каталізаториотвердники. 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, C08L 63/00, 1990 р.). 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 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, C08L 63/00, 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. Відома епоксидна композиція на основі епоксидно-діанової смоли ЕД-20 та модифікатора ДЕГ-1, а також отверджувача, згідно з корисною моделлю, що заявляється, вона містить як модифікатор, синтетичний нітрильний каучук СКН-26, а як отверджувач містить ізометилтетрагідрофталевий ангідрид, при цьому вона додатково містить прискорювач отверднення триетаноламін, при такому співвідношенні компонентів, мас. ч.: епоксидно-діанова смола ЕД-20-100; модифікатор СКН-26-5-40; отвердник 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 отвердника у матриці визначали на основі оптимального поєднання високих фізико-механічних властивостей з технологічністю виготовлення композиції. Введення отвердника 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 ударо- і тріщиностійкості, демпфуючих властивостей матеріалу, а також адгезійної міцності на границі фаз зв'язуюче - наповнювач використано епоксидний олігомер ЕД-20, який модифікували синтетичним нітрильним каучуком СКН-26, а для прискорення сополімеризації полімерного зв'язуючого застосовували триетаноламін. При вмісті СКН-26 в кількості 5-15 мас.ч. при розриві і зсуві поряд із значним збільшенням еластичності відбувається суттєве підвищення міцнісних характеристик, що пов'язано із зменшенням величини внутрішніх напружень за рахунок покращення релаксаційних процесів в системі, а також внаслідок утворення в окремих ланках епоксиполімеру гнучких поперечних містків. Збільшення роботи руйнування в цьому випадку пояснюється утворенням мікрогетерофазної структури, в якій окрема фаза каучуку, що виділилися в процесі затверднення, рівномірно розподіляються в матриці епоксидного полімеру. При цьому основна функція каучукової фази 1 UA 81297 U 5 10 15 20 25 30 35 полягає в дисипації енергії руйнування матеріалу в вершині зростаючої тріщини. Однак існування другої фази не є достатньою умовою для забезпечення високого модифікуючого ефекту, необхідний також певний хімічний зв'язок між частинками каучуку і епоксидною матрицею, який досягається шляхом підвищення температури затверднення композиції до 433453 К. Формування полімеру на основі епоксидно-діанової смоли ЕД-20, отверджувача ізо-МТГФА та модифікатора СКН-26 (5-40 мас. ч.) при додатковому використанні каталізатора TEA (4-10 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. Композицію формують за такою технологією: підготовка і дозування компонентів; почергове введення в епоксидний олігомер модифікатора, отверджувача і каталізатора (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 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 К+2,5-3,5 год. при 453К з наступним охолодженням на спокійному повітрі. Це дозволяє зменшити внутрішні напруження при появі первинних вузлів зшивання, надалі прискорити структуроутворюючий процес і максимально підвищити степінь зшивання системи на завершальному етапі. Епоксидна клейова 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 епоксидної клейової композиції використовували стандартні методики. Виходячи з порівняльних результатів (прототип - патент № 48406), наведених в таблиці видно, що присутність в композиції модифікатора СКН-26, 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 епоксидно клейової композиції при поєднанні термічної та фізичної модифікації. Таблиця № п/п 1 2 3 4 5 6 1 2 3 Композиція згідно з Контрольні приклади корисною моделлю Прикл.1 Прикл.2 Прикл.3 1 2 3 4 5 Епоксидна смола ЕД-20 100 100 100 100 100 100 100 100 Модифікатор СКН-26 40 25 5 45 30 20 10 3 Олігомер діетиленгліколю ДЕГ-1 Отверджувач ізо40 50 60 35 45 50 55 65 МТГФА Каталізатор TEA 4 7 10 3 5 7 9 12 Отверджувач діетилентриамін ДЕТА Характеристики матеріалу: Внутрішні напруження, 3,5 3,28 3,2 3,48 3,41 3,36 3,3 3,4 МПа Адгезійна міцність при 61,9 62,8 63,8 59,2 62,1 63,0 63,9 61,7 розриві, МПа Відносна зносостійкість* 1,2 1,3 1,4 1,1 1,2 1,3 1,4 1,2 Компоненти * зносостійкість відносно сталі Ст. 3. 2 Прототип 100 100 100 17 20 24 23 76 29 3,8 3,9 3,95 60,1 63,9 62,5 0,7 0,8 0,6 UA 81297 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Епоксидна клейова композиція на основі епоксидно-діанової смоли ЕД-20, модифікатора та отверджувача, яка відрізняється тим, що вона як модифікатор містить синтетичний нітрильний каучук СКН-26, а як отверджувач містить ізометилтетрагідрофталевий ангідрид та при цьому вона додатково містить прискорювач отверднення триетаноламін, при такому співвідношенні компонентів, мас. ч.: епоксидно-діанова смола ЕД-20 100 модифікатор СКН-26 5-40 отверджувач ізо-МТГФА 40-60 прискорювач отверднення TEA 4-10. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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