Епоксидна композиція

Реферат: Епоксидна композиція для вібропоглинаючих конструкцій містить дигліцидиловий ефір 4,4'діокси-1,1'-динафтилметан, модифікуючий олігомер епоксидований продукт дегідрохлорування хлорвмісного поліефіра, пластифікатор диметакрилат(бістриетиленгліколь)фталат, отверджувач мета-фенілендіамін і наповнювач - порошок графіту. UA 90348 U (54) ЕПОКСИДНА КОМПОЗИЦІЯ UA 90348 U UA 90348 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до отримання полімерних матеріалів на основі епоксидних зв'язуючих, які призначені для виготовлення елементів вібропоглинаючих технологічних конструкцій, зокрема для виробництва вібропоглинаючих опорних стійок, посилення несучих конструкцій будівель і споруд і захисту технологічного устаткування в судо-, машино- і приладобудуванні. Відомі вібропоглинаючі матеріали з підвищеною температурою експлуатації, які розроблені на основі епоксидно-фенольних блок-співполімерів [Патент США № 2816084, 1957, Novacki J. Coating compositions containing an epoxy resin]. Такі матеріали характеризуються високим поглинанням вібрації в звуковому діапазоні частот при температурі 100 °C, зниженою горючістю і можливістю варіювання їх механічних властивостей в широких межах температур. Але при температурах, близьких до 0 °C, матеріал різко втрачає вібропоглинаючу здатність, що обмежує його застосування в польових умовах як опорних елементів зовнішніх установок виробничого технологічного устаткування. Відоме застосування епоксидних композицій для отримання вібропоглинаючих мастик для віброізоляції комунікаційного устаткування елементів радіоелектронного устаткування на основі галогенвмісного епоксидного олігомера промислової марки Е-181 [Справочник по пластическим массам // Под ред. В.М. Катаева - М: Химия, 1975. - С. 209]. При затвердінні олігомера Е-181 малеїновим ангідридом отримують блокові поліепоксиди із задовільними характеристиками міцності і підвищеною демпфуючою здатністю при кімнатній і зниженій температурі. Але даний матеріал володіє низькою теплостійкістю - температура склування не перевищує 30-38 °C і низьким модулем пружності в склоподібному стані. Тому даний матеріал може ефективно знижувати вібрацію технологічного устаткування лише при великій товщині. Найбільш близькою до запропонованої за технічною суттю і результатом, що досягається, є модифікована епоксидна композиція, яка отримана на основі епоксидного олігомера ЕД-20, модифікуючого олігомера Е-181 - епоксидованого продукту дегідрохлорування хлорвмісного поліефіру, пластифікатора МГФ-9 - диметакрилат(біс-триетиленгліколь)-фталату, отверджувача - мета-фенілендіаміну (МФДА) і наповнювача - порошок графіту [Трепелкова Л.И., Горячева В.Г., Палей М.И. и др. Модифицированные эпоксидные олигомеры с высокими демпфирующими свойствами // Пластические массы, - 1973. - № 3. - С. 36-39] при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: епоксидний олігомер 23-24 модифікуючий епоксидний 10-11 олігомер пластифікатор 10-11 отверджувач 9-9,5 графіт решта. Найближчий аналог за стандартних умов випробувань (20 °C) має підвищену демпфуючу здатність - коефіцієнт механічних втрат складає ~ 0,55 і задовільним комплексом експлуатаційних характеристик. У цих умовах міцність стандартних зразків на розтягування, стиснення і вигин складає 50 МПа, 140 МПа і 40 МПа, відповідно, що дозволяє використовувати матеріал як вібропоглинаючий і віброізолюючий для елементів конструкцій. Основним недоліком матеріалу є різке зниження його демпфуючої здатності в частотному діапазоні дії 20-200 Гц при знижених температурних умовах навколишнього середовища. При цьому коефіцієнт механічних втрат не перевищує значень: 0,2 при 10 °C, 0,12 при 0 °C і 0,1 при 10 °C, що обмежує його застосування в холодний період року як вібропоглинаючих елементів технологічного устаткування і конструкцій. Задача корисної моделі є розробка епоксидної композиції, в якої шляхом підбору компонентів була б забезпечена її демпфуюча здатність, що дозволяє отримати на її основі технологічні конструкції з підвищеним рівнем стабільності вібропоглинаючої спроможності. Поставлена задача вирішується тим, що в епоксидній композиції для вібропоглинаючих конструкцій, що містить епоксидний олігомер, модифікуючий олігомер - епоксидований продукт дегідрохлорування хлорвмісного поліефіру, пластифікатор диметакрилат(бістриетиленгліколь)фталат, отверджувач - мета-фенілендіамін і наповнювач - порошок графіту, згідно з корисною моделлю, як епоксидний олігомер містить дигліцидиловий ефір 4,4'-діокси1,1'-динафтилметан формули: 1 UA 90348 U CH2 CH2 CH CH2 O O CH2 CH CH2 O 5 10 15 20 O при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: дигліцидиловий ефір 4,4'діокси-1,1'-динафтилметан 20,5-22 модифікуючий епоксидний олігомер 10,3-11 пластифікатор 10,3-11 отверджувач 8,6-9,1 графіт решта. Відмінною ознакою від найближчого аналогу є використання у композиції, замість промислового епоксидіанового олігомера ЕД-20, епоксидованого 4,4'-діокси-1,1'динафтилметану (дигліцидилового ефіру 4,4'-діокси-1,1'-динафтилметану), що приводить до підвищення рівня розсіювання у матеріалі механічної енергії при динамічних діях в діапазоні знакозмінних температур. Як епоксидний олігомер використовують дигліцидиловий ефір 4,4'-діокси-1,1'динафтилметан, який отримують таким чином. У реактор, який обладнаний мішалкою, холодильником, краплинною воронкою, термометром і введенням аргону, завантажують мас.ч.: їдкого натрію (30) у вигляді 2 н. розчину в метанолі і при перемішуванні додають порціями 4,4'діокси-1,1'-динафтилметан (100), який заздалегідь синтезований по методиці [Н. Доналдсон. Химия и технология соединений нафталинового ряда // Под ред. А.И. Королева. - М.: Госхимиздат, 1963. - С. 554]. Після повного розчинення 4,4'-діокси-1,1'-динафтилметану через краплинну лійку додають протягом 2-х годин при температурі 22-24 °C епіхлоргідрин (600). При цьому випадає в осад хлористий натрій. Осад відокремлюють, а з фільтрату під вакуумом відгоняють метанол і епіхлоргідрин, який не вступив в реакцію, підтримуючи температуру у водяній сорочці реактора не вище 50 °C. Продукт в реакторі розчиняють в толуолі, витримують 2 години і потім при температурі 130 °C відгоняють толуол. Отримують 112 мас. ч. дигліцидилового ефіру 4,4'-діокси-1,1'-динафтилметану з епоксидним числом 21,1 і в'язкістю при 50 °C 82 Па с. Отриманий продукт добре розчиняється в спиртах, кетонах, гліколях і легко поєднується з епоксидними смолами і епоксидованими з'єднаннями. Будова отриманої речовини доведена ЯМР 13С -, ІК- і УФ - спектрами. Склад запропонованої композиції наведено у таблиці 1. 25 Таблиця 1 Компоненти Дигліцидиловий ефір 4,4'діокси-1,1'-динафтилметан (синтезований) Епоксидний олігомер Е-181 ТУ 2225-606-11131395-2003 Пластифікатор МГФ-9 СТО 81270164-3-207 Отверджувач МФДА ТУ 622362-95 Графіт (порошок) ГОСТ 1702281 Вміст компонентів у складі запропонованої композиції, мас. % 1 2 3 Контрольні з використанням запропонованого олігомера, мас. % 4 5 20,5 21 22 20 22,5 10,3 10,5 11 10,1 11,6 10,3 10,5 11 10,1 11,6 8,6 8,8 9,1 8,4 9,5 50,3 49,2 46,9 51,4 44,8 2 UA 90348 U 5 10 Методика приготування композиції для отримання блокових зразків конструкційних систем, що імітують елементи, з підвищеними вібропоглинаючими характеристиками ілюструється на прикладі 1. Приклад 1 20,5 мас. %. дигліцидилового ефіру 4,4'-діокси-1,1'-динафтилметану змішують з 10,3 мас. %. епоксидного олігомера Е-181, нагрівають до температури 70-75 °C і після повного поєднання, порціями, вводять порошок графіту (50,3 мас. %.) і пластифікатор МГФ-9 (10,3 мас. %.). Суміш охолоджують до кімнатної температури і додають отверджувач в кількості 8,6 мас. %. Готову композицію виливають в прогрітий до 100 °C форми і отверджують за режимом: 120 °C - 25 годин. Приклади 2-5 здійснюються аналогічно прикладу 1 і відрізняються кількістю компонентів в епоксидній композиції. Властивості кожної композиції порівняно з відомою наведені в таблиці 2. Таблиця 2 Властивості 1 Коефіцієнт механічних втрат (tg) при °С: 20 10 0 -10 Динамічний модуль пружності, (МПа), при °С: 20 10 0 -10 Руйнуюче напруження *, МПа: - при розтягуванні - при стисненні - при зсуві Ударна міцність*, МПа Показники для складу композиції Що пропонується Відомої** 2 3 4 5 0,58 0,42 0,37 0,22 0,64 0,47 0,32 0,21 0,6 0,5 0,3 0,2 0,47 0,26 0,17 0,09 0,63 0,19 0,13 0,12 0,6 0,2 0,12 0,1 1,19 1,21 1,24 1,27 1,22 1,23 1,24 1,26 1,21 1,23 1,25 1,26 1,21 1,24 1,27 1,28 1,18 1,2 1,21 1,22 1,21 1,23 1,24 1,26 48 145 41 3,1 52 147 42 3,5 51 144 41 3,2 45 142 37 2,8 41 128 32 2,2 50 140 40 3,2 Примітка *) За нормальних умов (20-22 °C); **) Середні значення показників відомої композиції 15 20 25 Істотною відмінністю складу епоксидної композиції, який заявляється, від відомого найближчого аналога є наявність в ньому як епоксидного олігомера дигліцидилового ефіру 4,4'діокси-1,1'-динафтилметану, що дозволяє підвищити його демпфуючу здатність при низьких температурах. Наряду з цим фізико-механічні властивості отриманого полімеру в межах співвідношення, яке заявляється, реалізуються на рівні найближчого аналога. Виходити за межі нижнього (композиція 1) і верхнього (композиція 3) значень вмісту епоксидного олігомера 20,5-22 мас. %. у епоксидній композиції недоцільно, оскільки при цьому властивості останньої погіршуються. Таким чином, запропонована епоксидна композиція для виготовлення елементів вібропоглинаючих конструкцій забезпечує підвищення її демпфуючої здатності, що приводить до збільшення надійності та довговічності несучих конструкцій будівель і споруд та захисту технологічного устаткування при значних динамічних навантаженнях. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Епоксидна композиція для вібропоглинаючих конструкцій, що містить епоксидний олігомер, модифікуючий олігомер - епоксидований продукт дегідрохлорування хлорвмісного поліефіру, пластифікатор диметакрилат(біс-триетиленгліколь)фталат, отверджувач мета-фенілендіамін і наповнювач - порошок графіту, яка відрізняється тим, що як епоксидний олігомер містить дигліцидиловий ефір 4,4'-діокси-1,1'-динафтилметан формули: 3 UA 90348 U CH2 CH2 CH CH2 O O O CH2 CH CH2 O , при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: дигліцидиловий ефір 4,4'-діокси1,1'-динафтилметан 20,5-22 модифікуючий епоксидний олігомер 10,3-11 пластифікатор 10,3-11 отверджувач 8,6-9,1 графіт решта. 4 UA 90348 U Комп’ютерна верстка В. Мацело 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 5