Полимерная композиция
Владельцы патента RU 2471830:
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)
Изобретение относится к негорючим полимерным композициям холодного отверждения и может применяться для местного упрочнения конструкций в зонах установки крепежа, заполнения пустот в деталях из полимерных композиционных материалов, заделки торцов и упрочнения участков сотовых конструкций, используемых в авиационной технике. Композиция содержит (мас.ч.): эпоксидный олигомер 29-35, олигоамидоамин 4-7, полые стеклянные микросферы 25-33, аммоний фосфорнокислый 15-21,5, алифатический амин 8-12, катализатор 0,5-1, каучук 3-6 и порошкообразный наполнитель 2,5-3,5. Изобретение позволяет получить полимерную композицию, отверждающуюся в течение 6-12 часов при комнатной температуре и обладающую более высокой прочностью при сжатии и ударной вязкостью. 6 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.
Изобретение относится к негорючим полимерным композициям холодного отверждения с наполнителем в виде полых стеклянных микросфер, предназначенным для местного упрочнения конструкций в зонах установки крепежа, заполнения пустот в деталях из полимерных композиционных материалов (в том числе для ремонтных работ), заделки торцов и упрочнения участков сотовых конструкций, используемых в авиационной технике.
Известна композиция холодного отверждения, содержащая резольную фенолоформальдегидную смолу, отвердитель - продукт взаимодействия сульфофенолмочевины, формальдегида и ортофосфорной кислоты, пластификатор - смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, и полые микросферы (патент РФ №2186799).
Композиция предназначена для местного упрочнения конструкций в зонах установки крепежа, заделки торцев и заполнения пустот в деталях из полимерных композиционных материалов.
Недостатками этой композиции является низкая прочность при сжатии после отверждения в течение 6-12 часов при комнатной температуре и низкая ударная вязкость.
Известна полимерная композиция, включающая эпоксидную смолу, амидоамин, активный разбавитель, полые стеклянные микросферы, силику коллоидную и стеклянные волокна, предназначенная для создания изоляционных слоев на поверхности металлических конструкций (заявка WO 99/57182).
Недостатком этой композиции является то, что она обладает недостаточно высокой прочностью при сжатии и является сгорающей.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является полимерная композиция следующего состава, мас.ч.:
| Эпоксидная смола | 32-35 |
| Олигоамидоамин | 20-23 |
| Полые стеклянные микросферы | 26-30 |
| Аммоний фосфорнокислый | 16-18 |
| Порошок отвержденной | |
| фенолформальдегидной смолы | 5-15 |
(патент РФ №2220990).
Композиция служит для заполнения участков сотовых конструкций, используемых в авиационной технике.
Недостатком композиции прототипа является то, что она обладает низкой прочностью при сжатии после отверждения в течение 6-12 часов при комнатной температуре. Время отверждения указанной композиции при комнатной температуре составляет 24-72 ч. Также данная композиция характеризуется низкой ударной вязкостью.
Технической задачей изобретения является получение полимерной композиции, отверждающейся в течение 6-12 часов при комнатной температуре и обладающей более высокой прочностью при сжатии и ударной вязкостью.
Для решения поставленной технической задачи предложена полимерная композиция, содержащая эпоксидный олигомер, олигоамидоамин, полые стеклянные микросферы, аммоний фосфорнокислый, содержащая дополнительно алифатический амин, катализатор, каучук и порошкообразный наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Эпоксидный олигомер | 29,0-35,0 |
| Олигоамидоамин | 4,0-7,0 |
| Полые стеклянные микросферы | 25,0-33,0 |
| Аммоний фосфорнокислый | 15,0-21,5 |
| Алифатический амин | 8,0-12,0 |
| Катализатор | 0,5-1,0 |
| Каучук | 3,0-6,0 |
| Порошкообразный наполнитель | 2,5-3,5 |
В качестве эпоксидного олигомера используют продукт на основе эпихлоргидрина и дефенилолпропана - эпоксидную диановую смолу или диглицидиловый эфир резорцина.
В качестве олигоамидоамина используют продукт конденсации полиэтиленполиамина с димеризованными метиловыми эфирами жирных кислот соевого масла или продукт конденсации полиэтиленполиамина с синтетическими жирными кислотами льняного масла.
В качестве алифатического амина используют продукт конденсации формальдегида и фенола с диэтилентриамином или продукт взаимодействия фенола, формальдегида и этилендиамина.
В качестве катализатора используют 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол или N,N-диэтилэтанамин.
В качестве каучука используют олигобутадиеновый полимер с функциональными группами или хлорсодержащий полимер.
В качестве порошкообразного наполнителя используют двуокись титана пигментную белую с окисью хрома пигментной или пигментом жаростойким.
Авторами установлено, что применение в качестве отверждающей системы олигоамидоамина, алифатического амина и катализатора позволяет повысить скорость протекания процесса отверждения, обеспечивает высокое качество структуры, что в сочетании с использованием в составе композиции эластифицирующей добавки - каучука и высокодисперсного порошкообразного наполнителя обеспечивает высокую прочность при сжатии после отверждения в течение 6-12 часов при комнатной температуре и позволяет повысить ударную вязкость композиции.
В качестве эпоксидной диановой смолы используют, например, смолу марки ЭД-20 по ГОСТ 10587-84, в качестве диглицидилового эфира резорцина используют, например, смолу УП-637 по ТУ 6-05-241-194-79.
В качестве олигоамидоамина может быть использована, например, смола ПО-300 по ТУ 2224-092-05034239-96 или смола Л-20 по ТУ 6-06-1123-98.
В качестве алифатического амина может быть использован, например, Этал-47F5 по ТУ 2257-475-18826195-02 или АФ-2 по ТУ 2494-511-00203521-94.
В качестве катализатора может быть использован, например, 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол (УП-606/2) по ТУ 6-00209817.035-96 или N,N-диэтилэтанамин (ТЭА) по ТУ 2636-314-05808008-2000.
В качестве каучука может быть использован, например, СКН-30КТР «А» по ТУ 38.103474-86 или СКН-11ХР по ТУ 4-03227-76.
В качестве порошкообразного наполнителя может быть использована двуокись титана пигментная белая марки Р-02 по ГОСТ 9808-84, окись хрома пигментная ОХП-1 по ГОСТ 2912-79, пигмент жаростойкий №685 по ТУ 2364-017-00303835-96.
Примеры осуществления.
Пример 1. Полимерную композицию готовили следующим образом. В чистую фарфоровую или полимерную емкость ввели 32 г эпоксидного олигомера - смолы УП-637, 6 г каучука СКН-30КТР «А», 0,75 г катализатора ТЭА, 6 г олигоамидоамина - смолы ПО-300, 10 г алифатического амина - продукта Этал-47F5 и перемешивали. В приготовленное связующее вводили 18,5 г аммония фосфорнокислого, 2 г двуокиси титана Р-02 и 1 г окиси хрома ОХП-1. После этого добавляли 28 г полых стеклянных микросфер и перемешивали до получения однородной массы. Изготовление образцов для испытаний осуществляли механическим путем из отвержденных заготовок.
Полимерные композиции по примерам 2 и 3 получали аналогичным образом. Составы полимерных композиций по примерам 1-3 и по прототипу приведены в таблице 1, свойства - в табл.2 и 3.
| Таблица 1 | ||||
| Наименование компонентов | Состав, мас.ч., по примерам | Прототип | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Эпоксидный олигомер: Эпоксидная диановая смола ЭД-20 Диглицидиловый эфир резорцина - смола УП-637 |
- | 29,0 | 35,0 | 32,0 |
| 32,0 | - | - | - | |
| Олигоамидоамин: | ||||
| Смола ПО-300 | 6,0 | 4,0 | - | 20,0 |
| Смола Л-20 | - | - | 7,0 | - |
| Алифатический амин: Продукт Этал-47F5 |
||||
| 10,0 | 12,0 | - | - | |
| Продукт АФ-2 | - | - | 8,0 | - |
| Каучук: | ||||
| СКН-30КТР «А» | 6,0 | 6,0 | - | - |
| СКН-11ХР | - | - | 3,0 | - |
| Катализатор: | ||||
| УП-606/2 | - | 0,5 | 1,0 | - |
| ТЭА | 0,75 | - | - | - |
| Полые стеклянные микросферы | 28,0 | 25,0 | 33,0 | 26,0 |
| Аммоний фосфорнокислый | 18,5 | 21,5 | 15,0 | 16,0 |
| Порошкообразные наполнители: | ||||
| Двуокись титана Р-02 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | |
| Окись хрома ОХП-1 | 1,0 | - | 0,5 | - |
| Пигмент жаростойкий №685 | - | 1,5 | - | - |
| Порошок отвержденной фенолформальдегидной смолы | - | - | - | 5,0 |
| Таблица 2 | ||||
| Время отверждения при комнатной температуре, ч | Прочность при сжатии, МПа | |||
| Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Прототип | |
| 6 | 30 | 31 | 30 | Не отвержден |
| 8 | 37 | 39 | 34 | Не отвержден |
| 12 | 41 | 46 | 40 | 17 |
| 24 | 49 | 49 | 47 | 42 |
| Таблица 3 | |
| № п/п | Ударная вязкость, кДж/м2 |
| Пример 1 | 3,2 |
| Пример 2 | 3,5 |
| Пример 3 | 2,8 |
| Прототип | 2,2 |
Результаты проведенных испытаний предлагаемой полимерной композиции показывают, что она отверждается в течение 6-12 часов при комнатной температуре и обладает более высокой прочностью при сжатии и ударной вязкостью.
Прочность при сжатии предлагаемой полимерной композиции по сравнению с полимерной композицией-прототипом после отверждения в течение 12 часов увеличилась в среднем в 2,49 раза, а после отверждения в течение 24 ч - в 1,15 раза. Ударная вязкость композиции увеличилась в среднем в 1,44 раза.
Использование предлагаемой полимерной композиции, обеспечивающей высокий уровень прочностных характеристик уже через 6-12 часов отверждения, позволит значительно сократить время выполнения технологических операций с сотовыми панелями с полимерной композицией как в условиях производства, так и ремонтных работ изделий авиационной техники.
1. Полимерная композиция, содержащая эпоксидный олигомер, олигоамидоамин, полые стеклянные микросферы, аммоний фосфорнокислый, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алифатический амин, катализатор, каучук и порошкообразный наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Эпоксидный олигомер | 29,0-35,0 |
| Олигоамидоамин | 4,0-7,0 |
| Полые стеклянные микросферы | 25,0-33,0 |
| Аммоний фосфорнокислый | 15,0-21,5 |
| Алифатический амин | 8,0-12,0 |
| Катализатор | 0,5-1,0 |
| Каучук | 3,0-6,0 |
| Порошкообразный наполнитель | 2,5-3,5 |
2. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидного олигомера используют продукт на основе эпихлоргидрина и дефенилолпропана - эпоксидную диановую смолу или диглицидиловый эфир резорцина.
3. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве олигоамидоамина используют продукт конденсации полиэтиленполиамина с димеризованными метиловыми эфирами жирных кислот соевого масла или продукт конденсации полиэтиленполиамина с синтетическими жирными кислотами льняного масла.
4. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве алифатического амина используют продукт конденсации формальдегида и фенола с диэтилентриамином или продукт взаимодействия фенола, формальдегида и этилендиамина.
5. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве катализатора используют 2,4,6 трис(диметиламинометил)фенол или N,N-диэтилэтанамин.
6. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве каучука используют олигобутадиеновый полимер с функциональными группами или хлорсодержащий полимер.
7. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве порошкообразного наполнителя используют двуокись титана пигментную белую с окисью хрома пигментной или пигментом жаростойким.
