Епоксидне зв’язуюче, модифіковане 1,4-біс-(n,n-діетилдитіокарбамато)бензолом

Реферат: Епоксидне зв'язуюче, модифіковане 1,4-біс-(N,N-діетилдитіокарбамато)бензолом, до складу якого входить епоксидна діанова смола, модифікатор і отверджувач. Як модифікатор містить 1,4-біс-(N,N-діетилдитіокарбамато)бензол, який складається з елементів: С (51,57 %), Н (6,49 %), N (7,52 %), S (34,42 %). UA 89894 U (54) ЕПОКСИДНЕ ЗВ'ЯЗУЮЧЕ, МОДИФІКОВАНЕ 1,4-БІС-(N,N-ДІЕТИЛДИТІОКАРБАМАТО)БЕНЗОЛОМ UA 89894 U UA 89894 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до області 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: епоксидну діанову смолу 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 високі показники залишкових напружень, що прискорює старіння матеріалу покриття і погіршує адгезійні властивості епоксикомпозитів під час їхньої експлуатації. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення адгезійної міцності і зниження залишкових напружень у матриці для формування композитів, які експлуатуються в умовах значного градієнту температур і циклічних навантажень, шляхом виконання епоксидного зв'язуючого, модифіковане 1,4-біс-(n,n-діетилдитіокарбамато)бензолом, що містить епоксидну діанову смолу, модифікатор і отверджувач, причому як модифікатор воно містить 1,4-біс-(N,Nдіетилдитіокарбамато)бензол, який складається з елементів: С (51,57 %), Н (6,49 %), N (7,52 %), S (34,42 %), з наступним співвідношенням компонентів, мас. ч.: епоксидна діанова смола 100 отверджувач 10-12 модифікатор: 1,4-біс-(N,Nдіетилдитіокарбамато)бензол 0,3-0,5. 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 1,4-біс-(N,N-діетилдитіокарбамато)бензол (0,3-0,5 мас. ч.) дозволяє підвищити адгезійні властивості епоксидних композицій та знизити залишкові напруження у процесі експлуатації покриття. Слід зазначити, що модифікатор l, 4-бic-(N,N-діетилдитіокарбамато)бензол має молекулярну масу 372,63516 і складається з наступних елементів: С (51,57 %), Н (6,49 %), N (7,52 %), S (34,42 %). Хімічна формула модифікатора: = C16H24N2S4. За структурою її можна навести у наступному вигляді 1 UA 89894 U S CH3 N H3C S S CH3 N S H3C 5 10 15 20 Введення модифікатора понад 0,5 мас. ч. на 100 мас. ч. ЕД-20 зумовлює зниження тиксотропних характеристик матеріалів внаслідок недостатнього зшивання зв'язуючого. Введення модифікатора при концентраціях до 0,3 мас. ч. знижує міжмолекулярну взаємодію у полімерному зв'язуючому, що погіршує його адгезійні 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 твердника, упродовж 60-80 хв. наносять на попередньо обезжирену поверхню методом пневматичного розпилення або використовують як зв'язувач 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, модифіковане 1,4-біс-(N,N-діетилдитіокарбамато)бензолом № Компоненти 1 2 Епоксидна діанова смола 1 (ЕД-20) 2 Отверджувач - ПЕПА Суміш трифенілфосфіну і імідазолу 1,4-біс-(N,N5 діетилдитіокарбамато)бензол 4 1 Адгезійна міцність, МПа 2 Залишкові напруження, МПа 25 30 35 Композиція згідно з винаходом І II III 3 4 5 Контрольні приклади І 6 II 7 III 8 Прототип IV V VI VII VIII IX X І II III 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 10 11 12 8 9 11 11 10 10 12 12 14 16 10 11 12 Модифікатор 0,3 0,4 - 0,05 0,07 1,00 0,5 0,1 0,2 0,3 0,5 0,4 0,5 0,3 0,4 0,7 0,9 Характеристики матеріалу 25,1 25,3 25,6 22,5 20,9 24,8 25,0 25,2 24,9 25,1 24,6 23,1 22,7 16,2 16,8 16,7 1,6 1,5 1,6 2,0 2,1 1,5 1,6 1,4 1,7 1,7 1,6 1,9 1,8 2,4 2,5 2,4 Заявлений склад композиції і спосіб формування епоксидного зв'язуючого має технікоекономічні переваги порівняно з прототипом: високі адгезійні властивості за рахунок раціонально підібраного складу інгредієнтів і низькі показники залишкових напружень внаслідок підвищеної 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. Дослідження адгезійної міцності проводили згідно з ГОСТ 14760-69 шляхом вимірювання опору відриву клейових з'єднань стальних зразків на розривній машині Р-5 при швидкості навантаження 10 Н/с. Для визначення залишкових напружень у зв'язуючому використовували консольний метод. Покриття формували на стальній основі. Після затверджування захисного покриття за 2 UA 89894 U описаними вище напружень. температурно-часовими параметрами знімали показники залишкових ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Епоксидне зв'язуюче, модифіковане 1,4-біс-(N,N-діетилдитіокарбамато)бензолом, до складу якого входить епоксидна діанова смола, модифікатор і отверджувач, яке відрізняється тим, що як модифікатор містить 1,4-біс-(N,N-діетилдитіокарбамато)бензол, який складається з елементів: С (51,57 %), Н (6,49 %), N (7,52 %), S (34,42 %) з наступним співвідношенням компонентів, мас. ч.: епоксидна діанова смола 100 отверджувач 10-12 модифікатор: 1,4-біс-(N,Nдіетилдитіокарбамато)бензол 0,3-0,5. 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