Композиция для изготовления термоусаживающихся изделий

Изобретение относится к эпоксидной композиции для изготовления термоусаживающихся соединительных элементов при сооружении и ремонте газопроводов и водопроводов, соединении трубопроводов и стержневых конструкций из разнородных материалов в машиностроении, энергетике, связи и других отраслях промышленности. Полимерная композиция содержит следующее соотношение компонентов в мас.%: 80-90 эпоксидиановой смолы ЭД-20, 10-20 модификатора, отвердитель в стехиометрическом количестве. В качестве модификатора используют эпоксикаучук, выбранный из группы, включающей олигоэпоксиуретан марки ПЭФ-ЗАГ, низкомолекулярный каучук марки ПДИ-ЗА, или низкомолекулярный каучук ПДИ-1К. В качестве отвердителя используют диэтилентриаминометилфенол, или триэтаноламинотитанат, или изометилтетрагидрофталевый ангидрид. Изобретение позволяет увеличить температуру стеклования композиции, а также упростить ее состав с сохранением технологических и эксплуатационных свойств. 1 табл.

 

Изобретение относится к композициям из эпоксидных и производных эпоксидных смол, в частности к композициям для изготовления термоусаживающихся изделий, и может найти применение при изготовлении термоусаживающихся соединительных элементов для применения при сооружении и ремонте газопроводов и водопроводов, соединении трубопроводов и стержневых конструкций из разнородных материалов в машиностроении, энергетике, связи и других отраслях промышленности.

Известна эпоксидная композиция ангидридного отверждения для изготовления термоусаживающихся муфт, применяемых при герметизации соединений полиолефиновых труб, с применением эластичного эпоксидного клея (см. патент Украины №10299, МПК⁶ С 08 L 63/00, Бюл. 4, 1996 г.). В качестве эпоксидного полимера используется эпоксидная композиция, включающая ароматический сложный диглицидиловый эфир и блоколигомер из алифатической эпоксидной или эпоксидиановой смолы и кислого олигоэфира при их соотношении 3:2-2:1, соответственно.

Недостатком данной композиции является достаточно низкая температура стеклования базового состава (45-50°С), что обуславливает возможность временной релаксации при температуре окружающей среды 35-40°С предварительно деформированных изделий-муфт, которые стремятся принять исходные размеры (до деформирования). Этот серьезный недостаток ограничивает их применение в различных климатических зонах (по классификации проф. Зоткина) и сезонное использование данных термоусаживающихся эпоксидных муфт по их целевому назначению.

Кроме того, композиция имеет недостаточное относительное удлинение при разрыве и сравнительно высокие остаточные напряжения, что иногда приводит к растрескиванию заготовок муфт в процессе их деформирования.

Прототипом изобретения является эпоксидная композиция для изготовления соединительных элементов и способ их изготовления (см. патент RU 2141600 С1, МПК⁶ C 08 L 63/00), в которой в качестве эпоксидного полимера используют эпоксидную композицию с температурой стеклования Тс = 50-80°С, предельной деформацией в стеклообразном состоянии ε_с = 4-6%, в высокоэластичном состоянии ε_в = 65-80%, включающую жесткую и эластичную компоненты, при этом в качестве жесткой компоненты используют ароматический сложный диглицидиловый эфир (СДГЭ), в качестве эластичной компоненты - блоколигомер из алифатической эпоксидной или эпоксидиановой смолы и кислого олигоэфира при их соотношении 3:2-2:1, соответственно. Известная композиция состоит (мас.ч.) из:

- СДГЭ фталевой или гидрофталевой кислоты 73-85;

- блоколигомер алифатической эпоксидной смолы и кислого

олигоэфира в виде олигодиэтиленгликольсебацианата 13-24;

- эпоксидиановая смола (м. м. 390-430) 2-3;

- изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид (изо-МТГФА) 56-85;

- трис(диметиламинометил) фенол 0,5-0,9.

Термоусаживающиеся муфты, изготовленные из данной эпоксидной композиции, обладают достаточно сбалансированным комплексом прочностных и упругодеформационных свойств, что обеспечивает муфто-клеевому соединению полиэтиленовых труб герметичность и достаточную прочность в радиальном и продольном направлениях.

Недостатком прототипа является сложный состав, включающий в себя дорогостоящие и дефицитные эпоксидные олигомеры, ограниченно выпускаемые в опытных условиях в Украине (опытный завод УкрНИИпластмасс, г. Донецк). Также к недостаткам следует отнести низкую температуру стеклования - до 80°С, что ограничивает диапазон применения изделия.

Результат достигается тем, что в композиции для изготовления термоусаживающихся муфт, включающей эпоксидную смолу, модификатор и отвердитель, в качестве модификатора служит эпоксикаучук, выбранный из группы, включающей олигоэпоксиуретан марки ПЭФ-3АГ, низкомолекулярный каучук каучук марки ПДИ-3А, низкомолекулярный каучук марки ПДИ-1К, а в качестве отвердителя содержит диэтилентриаминометилфенол, или триэтаноламинотитанат, или изо-метилтетрагидрафталевый ангидрид.

Для получения композиции использовались:

Диановая эпоксидная смола ЭД20 - ГОСТ10587-84

В качестве модификатора:

Олигоэпоксиуретан (ПЭФ-3 АГ) - ТУ38.50302-89

Олигодиенэпоксид (ПДИ-3 А) - ТУ38.103410-85

Каучук низкомолекулярный (ПДИ-1К) - ТУ38.103342-88

Отвердители:

Диэтилентриаминометилфенол (УП-583Д) -ТУ6-05-241-331-82

Триэтаноламинотитанат (ТЭАТ) -МРТУ 6-09-74-62

Изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид (изо-МТГФА) - ТУ6-09-3321-73.

Композицию для изготовления термоусаживающихся муфт готовили следующим образом: проводили совмещение ингредиентов композиции при температуре 40-60°С. Отверждение образцов для формирования сетчатой структуры осуществляли с использованием аминного отвердителя (УП-583Д) при температуре 18°С в течение 24 часов или в термошкафу при температуре 100°С в течении 3 часов; при использовании ТЭАТ - в термошкафу при температуре 120°С в течение 3 часов, при использовании изо-МТГФА - в термошкафу в две стадии при температуре 80°С - 1 час, 120°С - 3 часа. Указанные температурные режимы обеспечивают формирование предельно отвержденного полимера.

Составы и некоторые свойства исследованных композиций представлены в таблице, где ε_в% - деформация в высокоэластическом состоянии, Е_вэ - модуль высокоэластичности, M_с - молекулярная масса сегмента, Т_с - температура стеклования, t_y - время усадки, Т_у - температура усадки муфт, Е_у - модуль упругости в радиальном направлении, Е_х - модуль упругости в осевом направлении, σ_р - разрушающее напряжение при внутреннем давлении.

Композиция включает эпоксидные олигомеры, обеспечивающие возможность получения в эпоксидном полимере "жестких" и "эластичных" блоков. При введении реакционноспособных каучуков в жесткую стеклообразную матрицу получают продукт с пониженной хрупкостью, повышенной деформацией в высокоэластичном состоянии, удлинением при разрыве и работой разрушения, также возрастает ударная прочность.

Состав композиции на основе эпоксикаучуковых олигомеров достаточно прост. Использованы серийно-выпускаемые низкомолекулярные каучуки "ПЭФ-3АГ – ТУ 38.50302-89, ПДИ-3А – ТУ 38.103410-85, ПДИ-1К – ТУ 38.103342-88".

Композиция для изготовления термоусаживающихся изделий, включающая эпоксидную смолу, модификатор и отвердитель, отличающаяся тем, что содержит в качестве модификатора эпоксикаучук, выбранный из группы, включающей олигоэпоксиуретан марки ПЭФ-ЗАГ, низкомолекулярный каучук марки ПДИ-ЗА или низкомолекулярный каучук ПДИ-1К, а в качестве отвердителя - диэтилентриаминометилфенол, или триэтаноламинотитанат, или изометилтетрагидрофталевый ангидрид при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Эпоксидиановая смола ЭД-20 80-90

Эпоксикаучук 10-20

Отвердитель Стехиометрия