Способ получения отвердителей эпоксидных смол
Изобретение относится к способу получения отвердителей эпоксидных смол, включающему операцию взаимодействия аминов с монокарбоновыми кислотами. Способ характеризуется тем, что в качестве аминного компонента применяют смесь, состоящую из первичного ароматического амина или смеси ароматических аминов (А), вторичного алифатического аминоспирта (Б) и третичного алифатического аминоспирта (В) в массовом соотношении А:Б:В от 98:0,2:1,8 до 80:5:15. В свою очередь монокарбоновую кислоту (Г) вводят в виде 25÷80% раствора в одноатомном алифатическом или ароматическом спирте, или их эфире с моно- или дикарбоновой кислотой, в соотношении (А+Б+В):Г от 90:10 до 60:40 в пересчете на 100% кислоту. Затем осуществляют процесс взаимодействия путем перемешивания в реакторе при температуре от 50 до 130°С в течение от 20 до 120 минут и скорости мешалки от 100 до 3000 оборотов в минуту. Получаемые указанным способом отвердители имеют повышенную стабильность при хранении. 7 пр., 2 табл.
Изобретение относится к области получения отвердителей эпоксидных смол, применяемых при приготовлении заливочных и пропиточных компаундов, связующих для армированных композитов, лакокрасочных материалов и других целей.
Ближайшим прототипом заявляемого изобретения является способ получения отвердителей эпоксидных смол, включающий процесс взаимодействия амина с салициловой кислотой (Патент RU 2207379).
Недостатками прототипа являются короткий срок хранения получаемых отвердителей - 1÷2 месяца, низкая жизнеспособность содержащих его эпоксидных композиций, а также сравнительно высокое снижение прочностных и диэлектрических показателей после одновременного воздействия 100% влажности и повышенных температур.
Целью заявляемого изобретения является повышение стабильности при хранении получаемых отвердителей, улучшение технологических свойств отверждаемых композиций и повышение прочностных и диэлектрических показателей после длительного одновременного воздействия 100% влажности и повышенных температур.
Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа получения отвердителя эпоксидных смол, включающего операцию взаимодействия аминов с монокарбоновыми кислотами, в качестве аминного компонента применяют смесь, состоящую из первичного ароматического амина или смеси ароматических аминов (А), вторичного алифатического аминоспирта (Б) и третичного алифатического аминоспирта (В) в массовом соотношении А:Б:В от 98:0,2:1,8 до 80:5:15, а монокарбоновую кислоту (Г) вводят в виде 25÷80% раствора в одноатомном алифатическом или ароматическом спирте, или их эфире с моно- или дикарбоновой кислотой, в соотношении (А+Б+В):Г от 90:10 до 60:40 в пересчете на 100% кислоту, при этом процесс взаимодействия осуществляют путем перемешивания в реакторе при температуре от 50°C до 150°C в течение от 20 до 120 минут и скорости мешалки от 100 до 3000 оборотов в минуту.
Пример 1.
В реактор, снабженный обогревом, охлаждением и скоростной мешалкой, поочередно загружают 3 ингредиента, входящих в аминный компонент, - метафенилендиамин (А), вторичный аминоспирт - диизопропаноламин (Б) и третичный аминоспирт - N,N' диизопропанилэтаноламин (В) в массовом соотношении А:Б:В=88:2,6:9,4. Смесь перемешивают при 100°C в течение 5 минут при 1500 оборотах в минуту работающей мешалки. Затем в реактор добавляют масляную кислоту (Г) в виде 50% раствора в этиловом спирте в соотношении (А+Б+В):Г=75:25 в пересчете на 100% кислоту и, поддерживая температуру 100°C при работающей мешалке, осуществляют взаимодействие в течение 60 минут.
Полученный продукт сливают в металлические емкости и хранят в складских условиях. Допустимый проверенный срок хранения 6 месяцев.
Примеры 2÷7 осуществляют аналогично примеру 1 с изменением состава, и параметров в соответствии с таблицей 1.
Свойства составов, содержащих отвердители по примерам 1÷7 и эпоксидную диановую смолу марки ЭД-20 и ее американский аналог DER-331 представлены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||||||||
| Свойства отвердителей, получаемых по заявляемому способу, и эпоксидной композиции на основе диановой смолы ЭД-20 (числитель) и ее американского аналога DER-331 (знаменатель) | |||||||||
| № п/п | Наименование показателя | Величина показателя по примерам 1÷7 и прототипа | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | прототип | ||
| 1. | Срок хранения отвердителя в складских условиях | Не менее 6 месяцев | 1 месяц | ||||||
| 2. | Жизнеспособность композиции | ||||||||
| при 20°C, мин | 120 | 100 | 110 | 120 | 140 | 90 | 130 | 130 | |
| при 60°C, мин | |||||||||
| 3. | Время отверждения при 20°C, час | 14 | 12 | 12 | 10 | 24 | 8 | 24 | 24 |
| 4. | Показатели отвержденных композиций в холодном состоянии; предел прочности | ||||||||
| - при растяжении, МПа; |
|
|
98 | 100 | 105 | 96 | 95 |
|
|
| - при сжатии, МПа; |
|
|
165 | 155 | 160 | 165 | 165 |
|
|
| - удельное электрическое сопротивление; |
|
|
9·1015 | 8,50·1014 | 9·1014 | 8·1014 | 6·1014 |
|
|
| -тангенс угла диэлектрических потерь |
|
|
0,013 | 0,012 | 0,014 | 0,012 | 0,012 |
|
|
| 5. | Отвержденные композиций после 30 суток воздействия Т=80°C и 100% влажности: | ||||||||
| - при растяжении, МПа; |
|
|
96 | 105 | 94 | 96 | 98 |
|
|
| - при сжатии, МПа |
|
|
170 | 165 | 170 | 160 | 158 | 110 120 | |
| 6 | Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом·см |
|
|
4·1014 | 5·1014 | 2·1014 |
|
||
| Угол диэлектрических потерь |
|
|
0,020 | 0,021 | 0,022 | 0,021 | 0,020 |
|
Способ получения отвердителей эпоксидных смол, включающий операцию взаимодействия аминов с монокарбоновыми кислотами, отличающийся тем, что в качестве аминного компонента применяют смесь, состоящую из первичного ароматического амина или смеси ароматических аминов (А), вторичного алифатического аминоспирта (Б) и третичного алифатического аминоспирта (В) в массовом соотношении А:Б:В от 98:0,2:1,8 до 80:5:15, а монокарбоновую кислоту (Г) вводят в виде - 25÷80%-ного раствора в одноатомном алифатическом или ароматическом спирте или их эфире с моно- или дикарбоновой кислотой в соотношении (А+Б+В):Г от 90:10 до 60:40 в пересчете на 100%-ную кислоту, затем осуществляют процесс взаимодействия путем перемешивания в реакторе при температуре от 50 до 130°С в течение от 20 до 120 мин и скорости мешалки от 100 до 3000 об/мин.
