Полимерная композиция и изделие, содержащее покрытие из нее

 

Изобретение относится к области создания наполненных полимерных композиций с пониженной горючестью на основе фенолоформальдегидных смол, которые могут быть использованы в качестве материалов интерьера, покрытий и выравнивающих составов в конструкциях из полимерных и металлических конструкционных материалов в машино- и судостроении, авиационной промышленности и строительстве. Технической задачей изобретения является создание трудносгорающей полимерной композиции, обладающей жизнеспособностью, позволяющей автоматизировать процесс нанесения композиции на защищаемые поверхности изделий, повышенными прочностью, эластичностью и коррозионной стойкостью, низкими дымо- и тепловыделением. Полимерная композиция содержит связующее - фенолоформальдегидную смолу, отвердитель, пластификатор, наполнитель, аэросил, двуокись титана, разбавитель - 2'-оксо-2-метилфуран или низковязкие моноглицидиловые эфиры, в качестве отвердителя используют отвердитель аминного типа и/или изо-метил-тетрагидрофталевый ангидрид, в качестве пластификатора - эфиры фосфорной или метилфосфорной кислоты. Изделие содержит покрытие из данной полимерной композиции. В качестве наполнителя используют гидроокись алюминия, электрокорунд, тальк, слюду, микросферы. Композиция может содержать бромсодержащее соединение в количестве 5-25 мас.ч. 2 c. и 2 з.п.ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к химии полимеров, а именно к области создания наполненных полимерных композиций с пониженной горючестью на основе фенолоформальдегидных смол, которые могут быть использованы в машино- и судостроении, авиационной промышленности и строительстве в качестве материалов для изделий интерьера.

Известен состав полимерной композиции для выравнивания кузовов автомобилей на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1 со стиролом в качестве активного разбавителя, модифицированной термоэластопластом и дибутилфталатом, наполненной аэросилом, свинцовым суриком, тальком, оксидом цинка и отверждаемой перекисью бензоила в присутствии катализатора - диметиланилина (Патент РФ RU № 2016029).

Однако эта композиция относится к классу горючих материалов с выделением при горении большого количества токсичных продуктов и не может быть использована в качестве интерьерного материала.

Известен состав гелькоутного покрытия на основе полиэфира, модифицированного эпоксидной смолой (20-30%), и заполнителя, включающего электрокорунд в порошковой форме (70-80%). В качестве активного разбавителя используется стирол, а отвердителями являются органические перекиси в сочетании с катализаторами аминного типа. Покрытие применяется в панелях бетона, металлических конструкциях, для выравнивания поверхностей плавательных бассейнов, кузовов автомобилей (Патент США №5688851).

Известен способ получения профилированных изделий с внешним покрытием на основе ненасыщенной полиэфирной смолы (100 в.ч.) с активным разбавителем - стиролом, тиксотропными и минеральными добавками (20-40 в.ч.) и катализатором отверждения (1-5 в.ч.) (Патент США №5904986). Покрытие применяется в качестве наружного водостойкого слоя в изделиях для ванных комнат, в корпусах лодок, в панелях зданий и транспорта.

Однако эти покрытия обладают чрезвычайно низкой жизнеспособностью после введения катализатора и отвердителя (2-25 мин при температуре 20-50°С) и относятся к группе сгорающих материалов.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению, принятому за прототип, является полимерная композиция, представляющая собой связующее на основе фенолоформальдегидной смолы резольного типа, пластифицированное смесью диоксановых спиртов и их высококипящих полиэфиров, наполненное полыми микросферами и отверждаемое кислотным отвердителем марки ВАГ-3, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Фенолоформальдегидная смола

(марка СФЖ-306) 100

Отвердитель - продукт взаимодействия сульфофенолмочевины, формальдегида и ортофосфорной кислоты (марка ВАГ-3) 8-10

Пластификатор - смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров (марка ЭДОС) 15-25

Наполнитель - полые микросферы (марка МС-ВП-А9) 40-50

(Патент РФ №2186799).

Данная полимерная композиция относится к классу трудносгорающих и слабодымящих материалов и предназначена для местного упрочнения конструкций в зонах установки крепежа, заделки и выравнивания торцов и заполнения пустот в деталях из полимерных композиционных материалов, в том числе для ремонтных работ.

Недостатком полимерной композиции является низкая, не более 2 ч, жизнеспособность при температуре 20°С, что не позволяет автоматизировать процесс нанесения полимерной композиции в случае выравнивания и заполнения пустот в деталях из полимерных композиционных материалов (ПКМ), особенно крупногабаритных.

Наличие в составе данной композиции отвердителя ярко выраженного кислотного характера приводит к повышению коррозионной активности самой композиции, что ограничивает возможность ее применения в контакте с металлическими композиционными материалами и не позволяет обеспечить ступенчатый режим отверждения.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание трудносгорающей полимерной композиции, обладающей жизнеспособностью, позволяющей автоматизировать процесс нанесения композиции на защищаемые поверхности изделий, повышенными прочностью, эластичностью и коррозионной стойкостью, низкими дымо- и тепловыделением.

Для решения поставленной задачи предложена полимерная композиция, содержащая связующее - фенолоформальдегидную смолу, отвердитель, пластификатор, наполнитель, отличающаяся тем, что в фенолоформальдегидную смолу дополнительно вводят разбавитель – 2’-оксо-2-метилфуран или низковязкие моноглицидиловые эфиры, в качестве отвердителя используют отвердитель аминного типа и/или изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид, в качестве пластификатора - эфиры фосфорной или метилфосфорной кислоты и она дополнительно содержит аэросил и двуокись титана при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Связующее - фенолформальдегидная смола 50-80

Разбавитель 20-50

Отвердитель 3-25

Пластификатор 10-30

Наполнитель 5-30

Аэросил 1-10

Двуокись титана 5-20

и изделие, содержащее покрытие из данной полимерной композиции.

В качестве наполнителя используют гидроокись алюминия, электрокорунд, тальк, слюду, микросферы. В случае применения заявляемой композиции для крупногабаритных листовых материалов в состав дополнительно вводят бромсодержащие соединения в количестве 5-25 мас.ч.

Применение в качестве активного разбавителя 2’-оксо-2-метилфypaна или низковязких моноглицидиловых эфиров позволяет, с одной стороны, существенно снизить вязкость фенолоформальдегидного связующего, что, в свою очередь, дает возможность ввести в композицию достаточно большое количество наполнителей и, с другой стороны, вступать в химическое взаимодействие по функциональным группам

или

с активными центрами фенолоформальдегидной смолы.

Применение отвердителей как аминного типа, так и изо-метилтетра-гидрофталевого ангидрида позволяет получить композицию с высокой жизнеспособностью, обеспечить ступенчатый режим отверждения и коррозионную стойкость материала.

Использование в качестве пластификаторов эфиров фосфорной или метилфосфорной кислоты способствует снижению внутренних напряжений в композиции, увеличению эластичности покрытия, а также одновременно позволяет им выступать в роли антипиренов, снижающих горючесть материала.

Применение в качестве наполнителей в предлагаемой композиции гидроокиси алюминия, электрокорунда, микросфер, талька, слюды улучшает огнестойкость материала, уменьшает выделение токсичного дыма, повышает жесткость, снижает пик тепловыделения и усадку.

Использование двуокиси титана и тиксотропной добавки аэросила обеспечивает растекаемость, укрывистость и смачиваемость поверхности оснастки и позволяет автоматизировать процесс нанесения полимерной композиции методом пневматического распыления.

Введение бромсодержащих соединений в предлагаемую композицию снижает тепловыделение и оказывает дополнительный пластифицирующий эффект, что позволяет применять композицию в крупногабаритных листовых материалах.

Примеры осуществления.

Пример 1.

Получение связующего.

В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, загружают 40 мас.ч. 2’-оксо-2-метилфурана (ГОСТ 10930-74), затем в колбу вводят 60 мас.ч. связующего на основе резольной фенолоформальдегидной смолы марки ФПР-520 (ТУ 1-595-25-436-96), перемешивают до полного растворения компонентов и реакционную массу сливают в стеклянную тару.

Получение полимерной композиции.

В приготовленное низковязкое связующее последовательно вводят 18,5 мас.ч. пластификатора трифенилфосфата (ТУ 6-06-241-92), 12,3 мас.ч. гидроокиси алюминия (ТУ 6-09-3714-74), 20 мас.ч. двуокиси титана марки РО-2 (ГОСТ 9808-74), 6,1 мас.ч. аэросила марки А-300 (ТУ 6-09-573-87) и 3,0 мас.ч. отвердителя 2,4,6-трис-(диметиламинометил)фенола марки УП-606/2 (ТУ 6-09-4136-75), и все компоненты тщательно перемешивают до однородного состояния. Полученную полимерную композицию наносят на поверхность листового композиционного материала.

Пример 2.

Получение связующего.

Аналогично примеру 1 получают связующее при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Фенолоформальдегидная смола новолачного типа марки СФ-010 (ГОСТ 18694-80) 50

Разбавитель 2’-оксо -2-метилфуран 50

Получение полимерной композиции.

Аналогично примеру 1 получают полимерную композицию при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Пластификатор марки Фосдиол “А”

(ТУ 6-02-1329-86) 30

Двуокись титана марки РО-2 8

Слюда молотая марки СММ-160 (ГОСТ 855-74) 8

Электрокорунд марки ЭБ-99 (ГОСТ 3647-80) 8

Тальк (ГОСТ 879-52) 8

Аэросил марки А-300 1

Отвердитель гексаметилентетрамин (ГОСТ 1381-73) 25

Тетрабромдифенилолпропан (ТУ 6-09-3906-77) 25

Полученную полимерную композицию используют для заделки торца трехслойной сотовой панели, для заделки трещин, а также в качестве сотового полимерного заполнителя в местах болтового скрепления сот.

Пример 3.

Получение связующего.

Аналогично примеру 1 получают связующее при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Фенолоформальдегидная смола резольного типа марки ФПР-520 70

Фурфурилглицидиловый эфир (ТУ 6-09-08-409-76) 30

Получение полимерной композиции.

Аналогично примеру 1 получают полимерную композицию при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Трифенилфосфат 25

Гидроокись алюминия 5

Дибромдигидроксибутен (ТУ 6-18-22-96-86) 9

Двуокись титана марки РО-2 7

Аэросил марки А-300 10

Изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид (ТУ 6-09-3321-90) 15

2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол 3

Полученную полимерную композицию наносят на поверхность формообразующей оснастки для изготовления изделий сложной конфигурации.

Пример 4.

Получение связующего.

Аналогично примеру 1 получают связующее при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Фенолоформальдегидная смола резольного

типа марки ФПР-520 80

Моноглицидиловый эфир бутанола марки УП-624 (ТУ 2225-555-00203521-99) 20

Получение полимерной композиции.

Аналогично примеру 1 получают полимерную композицию при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Пластификатор Фостетрол (ТУ 6-02-1022-80) 10

Полые микросферы (ТУ 6-48-5786902-35-89) 30

Двуокись титана марки РО-2 5

Изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид 10

Диглицидиловый эфир тетрабром-

дифенилолпропана (ТУ 6-05-1689-79) 5

Полученную полимерную композицию наносят на трехслойную сотовую панель двойной кривизны.

Свойства полимерных композиций приведены в табл. 2, где примеры 1,2,3 и 4 - предлагаемые, 5 - прототип.

Из приведенной табл. 2 следует, что полимерная композиция предлагаемого состава обладает жизнеспособностью в 3-4 раза выше прототипа, прочностью при сжатии и статическом изгибе в 2 раза выше, чем у прототипа, и значительно меньшим показателем тепловыделения, что чрезвычайно важно для материалов интерьера пассажирских самолетов. Кроме того, предлагаемая композиция является нейтральной (рН водной вытяжки составляет от 6,6 до 7,2 ед.) по отношению к прототипу, величина рН которой составляет 4 ед., т.е. дает кислую реакцию.

Таким образом, предлагаемая полимерная композиция обладает повышенной жизнеспособностью, повышенной прочностью, эластичностью и коррозионной стойкостью, низкими горючестью, дымо- и тепловыделением, что позволяет применять ее в качестве выравнивающих составов в конструкциях из полимерных и металлических композиционных материалов и в качестве материалов для изделий интерьера, в авиации, машино- и судостроении и строительстве.

Формула изобретения

1. Полимерная композиция, содержащая связующее, фенолоформальдегидную смолу, отвердитель, пластификатор и наполнитель, отличающаяся тем, что в связующее дополнительно введен разбавитель – 2’-оксо-2-метилфуран или низковязкие моноглицидиловые эфиры, в качестве отвердителя используют отвердитель аминного типа и/или изометилтетрагидрофталевый ангидрид, в качестве пластификатора - эфиры фосфорной или метилфосфорной кислоты и она дополнительно содержит аэросил и двуокись титана при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Связующее – фенолформальдегидная смола 50 - 80

Разбавитель 20 - 50

Отвердитель 3 - 25

Пластификатор 10 - 30

Наполнитель 5 - 30

Аэросил 1 - 10

Двуокись титана 5 - 20

2. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя используют гидроокись алюминия, электрокорунд, тальк, слюду, микросферы.

3. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в нее дополнительно вводят бромсодержащее соединение в количестве 5-25 мас.ч.

4. Изделие, отличающееся тем, что оно содержит покрытие из полимерной композиции по любому из пп.1-3.