Епоксидне зв’язуюче з підвищеними фізико-механічними характеристиками, модифіковане 3,3′-(1,4-фенілен)біс(2-хлоропропанонітрилом)

Реферат: Епоксидне зв'язуюче з підвищеними фізико-механічними характеристиками, модифіковане 3,3'(1,4-фенілен)біс(2-хлоропропанонітрилом), до складу входить епоксидна діанова смола, модифікатор і отверджувач. Як модифікатор містить 3,3'-(1,4-фенілен)біс(2хлоропропанонітрил), який складається з елементів: С (56,94 %), Н (3,98 %), Сl (28,01 %), N (11,07 %). UA 89893 U (54) ЕПОКСИДНЕ ЗВ'ЯЗУЮЧЕ З ПІДВИЩЕНИМИ ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ, МОДИФІКОВАНЕ 3,3'-(1,4-ФЕНІЛЕН)БІС(2-ХЛОРОПРОПАНОНІТРИЛОМ) UA 89893 U UA 89893 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до галузі судно-, літако- і машинобудування, може використовуватися у вигляді матриці для полімеркомпозитних покриттів, що застосовуються для захисту від корозії деталей, які контактують з агресивними середовищами при звичайних та підвищених температурах. Для захисту від корозії та з метою поліпшення фізико-механічних і теплофізичних властивостей технологічного устаткування використовують полімеркомпозитні покриття, які містять у вигляді зв'язуючого епоксидні смоли. Для поліпшення тиксотропних та технологічних властивостей полімерних покриттів у епоксидні олігомери вводять модифікуючі добавки. Крім того, формування зв'язуючих у вигляді композицій, які містять модифікатори, забезпечує краще змочування наповнювача, підвищує рухливість макромолекул, що забезпечує вищий ступінь їх зшивання у зовнішніх поверхневих шарах матриці навколо дисперсних часток. Відома епоксидна композиція (пат. Японії № 63159424, опубл. в Р.Ж., 1989, № 11 "Епоксидна композиція"), що містить (мас. ч.): розчин епоксидної діанової смоли з метилтетрагідрофталевим ангідридом і 2-етил-4-метилімідазолом. Відомий матеріал має недолік у технології формування захисних покриттів, який зумовлений значною тривалістю технологічного процесу полімеризації і багатоступеневим режимом теплового зшивання. Відома полімерна композиція (а.с. № 1495345, опубл. в Р.Ж., 1990, № 4 "Полімерна композиція"), що містить: епоксидну діанову смолу, пластифікатор і отверджувач. Відома композиція має такі недоліки: недостатня теплостійкість під час експлуатації покриттів при високих температурах, незначні фізико-механічні властивості матеріалу. За технічною суттю найбільш близькою до епоксидного зв'язуючого, що заявляється, є епоксидний матеріал (пат. Японії № 63202624, опубл. в Р.Ж., 1989, № 11 "Епоксидний матеріал для формування"), що містить розчин епоксидної діанової смоли з отверджувачем в присутності прискорювача тверднення (модифікатор) - 0,05-1,00, який складається із суміші трифенілфосфіну - 10-90 і імідазолу - 90-10. Недоліком відомого матеріалу є незначні показники модуля пружності і руйнівного напруження при згинанні, що прискорює старіння матеріалу покриття і погіршує когезійні властивості епоксикомпозитів під час їхньої експлуатації. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення фізико-механічних властивостей матриці для формування композитів, які експлуатуються в умовах значного градієнта температур і циклічних навантажень, шляхом виконання епоксидного зв'язуючого з підвищеними фізико-механічними характеристиками, модифікованого 3,3'-(1,4-фенілен)біс(2хлоропропанонітрилом), що містить епоксидну діанову смолу, модифікатор і отверджувач, причому як модифікатор воно містить 3,3'-(1,4-фенілен)біс(2-хлоропропанонітрил), який складається з елементів: С (56,94 %), Н (3,9 8 %), Сl (28,01 %), N (11,07 %), з наступним співвідношенням компонентів, мас. ч.: епоксидна діанова смола 100 отверджувач 10-12 модифікатор: 3,3'-(1,4фенілен)біс(20,1-0,3. хлоропропанонітрил) Як основний компонент для полімерної матриці захисного покриття вибрано низькомолекулярну епоксидну діанову смолу ЕД-20, яка у скловидному стані характеризується поліпшеними адгезійними, фізико-механічними та теплофізичними властивостями. Для зшивання епоксидного зв'язуючого використовували отверджувач холодного тверднення - поліетиленполіамін (ПЕПА). Вміст отверджувача у матриці визначали на основі оптимального поєднання високих адгезійних властивостей з технологічністю виготовлення композиції. Введення отверджувача понад 12 мас. ч. на 100 мас. ч. ЕД-20 зумовлює передчасне старіння матеріалу і зниження його адгезійної міцності. Введення отверджувача до 10 мас. ч. на 100 мас. ч. ЕД-20 призводить до неповного зшивання матриці, що суттєво знижує фізикомеханічні властивості епоксидних матеріалів. Формування зв'язуючого на основі епоксидної діанової смоли ЕД-20 та модифікатора, що містить 3,3'-(1,4-фенілен)біс(2-хлоропропанонітрил) (0,1-0,3 мас. ч.), дозволяє підвищити адгезійні властивості епоксидних композицій та знизити залишкові напруження у процесі експлуатації покриття. Слід зазначити, що модифікатор 3,3'-(1,4-фенілен)біс(2-хлоропропанонітрил) має молекулярну масу 253,1272 і складається з наступних елементів: С (56,94 %), Н (3,98 %), Сl (28,01 %), N (11,07 %). Хімічна формула модифікатора: = C12H10C12N2. За структурою її можна навести у наступному вигляді 1 UA 89893 U N Cl Cl N 5 10 15 20 . Введення модифікатора понад 0,3 мас. ч. на 100 мас. ч. ЕД-20 зумовлює зниження фізикомеханічних характеристик матеріалів внаслідок недостатнього зшивання зв'язуючого. Введення модифікатора при концентраціях до 0,1 мас. ч. знижує міжмолекулярну взаємодію у полімерному зв'язуючому, що погіршує його когезійні властивості. Таким чином, порівняно з відомими технічними рішеннями заявлений об'єкт має суттєві відмінності, а отримання позитивного ефекту зумовлено усією сукупністю ознак. Епоксидне зв'язуюче формують і наносять на поверхню за наступною технологією. Дозування компонентів, підігрівання епоксидної смоли марки ЕД-20 до температури Т = 353373 K, витримка смоли при даній температурі упродовж τ = 15-20 хв., гідродинамічне суміщення епоксидної смоли і модифікатора упродовж часу τ = 8-10 хв. при оптимальних концентраціях, етерифікація компаунда при температурі Т = 333-353 K упродовж часу τ = 15-20 хв., що забезпечує краще суміщення компонентів, 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 = 24 год., підігрівання композиції до температури Т = 393 K 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 отверджувача, упродовж 60-80 хв. наносять на попередньо обезжирену поверхню методом пневматичного розпилення або використовують як зв'язуюче для полімеркомпозитних матеріалів. В таблиці наведено приклади конкретного використання композиції: технічні рішення згідно з заявкою, контрольні приклади прототипу, а також їхні порівняльні властивості. Таблиця Епоксидне зв'язуюче з підвищеними фізико-механічними характеристиками, модифіковане 3,3’-(1,4-фенілен)біс(2-хлоропропанонітрилом) № 1 Компоненти Композиція з винаходом, згідно І II III І 3 4 5 6 2 Епоксидна діанова 1 100 смола (ЕД-20) Отверджувач 2 10 ПЕПА 3 Модифікатор Суміш 4 трифенілфосфіну і імідазолу 3,3'-(1,4фенілен)біс(25 0,1 хлоропропанонітрил) Характеристики матеріалу Модуль пружності, 1 2,8 ГПа Руйнівні 2 9,6 напруження. МПа 25 Контрольні приклади II 7 III 8 IV V 9 10 Прототип VI VII VIII IX 11 12 13 14 X 15 І II 16 17 III 18 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 11 12 8 9 11 11 10 10 12 12 14 16 0,2 0,3 0,01 0,05 0,1 0,3 0,2 0,3 0,1 0,2 0,5 0,8 10 11 12 0,05 0,07 1,00 2,9 2,8 2,4 2,3 2,7 2,9 2,8 2,9 2,8 2,7 2,6 2,4 1,8 1,9 1,8 9,7 9,7 9,2 9,0 9,6 9,5 9,8 9,7 9,6 9,7 9,2 9,0 5,6 5,4 5,5 Заявлений склад композиції і спосіб формування епоксидного зв'язуючого має технікоекономічні переваги порівняно з прототипом: високі показники модуля пружності і руйнівного напруження при згинанні за рахунок раціонально підібраного складу інгредієнтів і підвищеної 2 UA 89893 U 5 рухливості макромолекул при полімеризації, кращого змочування металевої основи та інтенсивного перебігу релаксаційних процесів при експлуатації захисних покриттів; низька вартість, яка зумовлена використанням дешевих інгредієнтів композиції. Руйнівне напруження і модуль пружності матеріалу при згинанні визначали згідно з ГОСТом 4648-71 і ГОСТом 9550-81 відповідно. Параметри зразків: довжина l=120±2 мм, ширина b=15±0,5 мм, висота h=10±0,5 мм. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Епоксидне зв'язуюче з підвищеними фізико-механічними характеристиками, модифіковане 3,3'(1,4-фенілен)біс(2-хлоропропанонітрилом), до складу якого входить епоксидна діанова смола, модифікатор і отверджувач, яке відрізняється тим, що як модифікатор містить 3,3'-(1,4фенілен)біс(2-хлоропропанонітрил), який складається з елементів: С (56,94 %), Н (3,98 %), Сl (28,01 %), N (11,07 %), з наступним співвідношенням компонентів, мас. ч.: епоксидна діанова смола 100 отверджувач 10-12 модифікатор: 3,3'-(1,4фенілен)біс(20,1-0,3. хлоропропанонітрил) 15 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 3