Эпоксидная композиция
Изобретение относится к получению эпоксидных композиций для изготовления высокопрочных полимерных материалов. Композиция на основе смеси ди- и полиэпоксидных смол и модификаторов. Модификаторы - продукты эпоксидирования 2÷4 атомных спиртов в соотношении от 99:1 до 1:99. Отвердитель - продукт взаимодействия кислоты (А) - соединение общей формулы R2-R1-COOH, где R1 - алифатический, циклоалифатический, ароматический углеводородный или гетероциклический фрагмент, R2 - заместитель - Cl, -F, -NH2, -NH-, -ОН, -СН=СН-, -СН=СН2, амина (Б) - ди-или полиамин алифатического, циклоалифатического или ароматического типа совместно с многоатомным спиртом с содержанием гидроксилов от 2 до 6 в одной молекуле (В). Соотношение А:Б:В от 70:29:1 до 20:70:10. Компоненты перемешивают в среде эфира ди- или трикарбоновой кислоты и одноатомного спирта при температуре от 20 до 80°С в течение от 10 до 120 минут. Полученный тройной продукт взаимодействия совмещают с эвтектической смесью ароматических аминов с температурой плавления от -10°С до 90°С при соотношении продукт взаимодействия : эвтектическая смесь ароматических аминов от 5:95 до 95:5. Композиция содержит (мас.ч.): смоляная часть - 100, отвердитель - 20÷100. Изобретение позволяет получить композиции с повышенной жизнеспособностью, пониженной пиковой температурой при отверждении. 2 табл., 8 пр.
Изобретение относится к области получения эпоксидных композиций, предназначенных для изготовления высокопрочных полимерных материалов, с повышенной деформационной теплостойкостью и может быть использовано в качестве связующего в армированных пластиках, применяемых в аэрокосмической, судостроительной, химической, электротехнической и других отраслях промышленности.
Ближайшим прототипом заявляемого изобретения является семейство эпоксидных композиций на основе смеси эпоксидных смол и продуктов эпоксидирования алифатических 2- 4-атомных спиртов с использованием в качестве отвердителей смеси аминов с салициловой кислотой (см. В.А.Лапицкий, А.А.Крицук. Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и стеклопластиков, Киев, Наукова думка, 1986 г., с 26-27).
Недостатками таких композиций являются низкая жизнеспособность при переработке, высокая пиковая температура экзотермической реакции в процессе отверждения в больших массах материала, а также сравнительно невысокие прочностные показатели получаемых изделий при температурах свыше 100°С.
Целью настоящего изобретения является эпоксидная композиция с улучшенными технологическими свойствами - повышенной жизнеспособностью при переработке и пониженной пиковой температурой экзотермической реакции в процессе отверждения, а также повышение статических прочностных показателей получаемых полимеров после кавитационного воздействия воды и повышение удельной ударной вязкости. Поставленная цель достигается тем, что заявляемая композиция на основе смеси эпоксидных смол и продуктов эпоксидирования 2-4 атомных спиртов в соотношении от 99:1 до 1:99 в качестве отвердителя содержит продукт, полученный взаимодействием кислоты (А) и амина (Б) совместно с многоатомным спиртом с содержанием гидроксилов от 2 до 6 в одной молекуле (В) в соотношении А:Б:В от 70:29:1 до 20:70:10 путем перемешивания компонентов в среде эфира ди- или трикарбоновой кислоты и одноатомного спирта при температуре от 20 до 80°С в течение от 10 до 120 минут с использованием в качестве кислоты соединений общей формулы R2-R1-COOH, где R1 - алифатический, циклоалифатический, ароматический углеводородный или гетероциклический фрагмент, R2 - заместитель - Cl, -F, -NH2, -NH-, -ОН, -СН=СН-, -СН=СН2, в качестве амина используют ди- или полиамин алифатического, циклоалифатического или ароматического типа, а полученный тройной продукт взаимодействия совмещают с эвтектической смесью ароматических аминов с температурой плавления от -10°С до +90°С при соотношении продукт взаимодействия : эвтектическая смесь ароматических аминов от 5:95 до 95:5, при этом композиция содержит в массовых частях:
смоляная часть - 100
отвердитель - 20÷100.
Пример 1. Получение отвердителя.
В реактор, снабженный обогревом, охлаждением и мешалкой, загружают 45 мас.ч. транс-4-аминометил-циклогексан-1-карбоновой кислоты (А), содержащей в своей структуре циклоалифатический углеводородный фрагмент (R1) и замеситель - СН2-NH2, (R2), после чего загружают последовательно 70 массовых частей дибутилового эфира декандикарбоновой кислоты 55 мас.ч. технического продукта - парааминобензиланилина(Б) и 5 мас.ч. глицерина (В) и при температуре 45°С перемешивают в течение 65 минут при скорости мешалки 1000 оборотов в минуту. К полученному таким образом тройному продукту взаимодействия добавляют эвтектическую смесь ароматических аминов метафенилендиамина (МФДА) и 4,4 диаминодифенилметана (ДАДФМ). Соотношение МФДА: 4,4 ДАДФМ 60:40. Тройной продукт взаимодействия и эвтектическую смесь берут в соотношении 50:50 и перемешивают при 45°С и 1000 оборотах в минуту в течение 20 минут.
Получение композиции.
В другой реактор, снабженный обогревом и мешалкой, загружают 70 массовых частей эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и 30 массовых частей продукта эпоксидирования трехатомного спирта-этриола. Смола ЭЭТ-1 с содержанием 25% эпоксидных групп. Смесь перемешивают при 70°С в течение 20 минут, скорости 60 оборотов в минуту, после чего загружают 60 массовых частей отвердителя и при 70°С перемешивают в течение 65 минут.
Примеры 2-8 осуществляют с изменением компонентов и параметров в соответствии с таблицой 1.
Свойства композиции по примерам 1-8, в сравнении с прототипом, приведены в таблице 2, данные которой подтверждают ее преимущества.
| Таблица 2 | ||||||||||
| Свойства заявляемой эпоксидной композиции по примерам 1-8 в сравнении с прототипом. | ||||||||||
| № п/п | Наименование показателя | Величина показателей по примерам | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | прототип | ||
| 1 | Жизнеспособность композиции при температуре 60°С в массе 200 г, мин | 80 | 120 | 90 | 80 | 75 | 140 | 160 | 140 | 50 |
| 2 | Пиковая температура экзотермической реакции отверждения в массе 1000 г, (одинаковых размеров кубик) | 160 | 150 | 180 | 180 | 190 | 140 | 140 | 180 | 240 |
| 3 | Сохранение прочностных показателей после кавитационного воздействия воды 60 дней | |||||||||
| - предел прочности при статическом изгибе, % | 95 | 98 | 96 | 98 | 100 | 96 | 100 | 98 | 45 | |
| - прочность при сжатии, % | 100 | 98 | 100 | 100 | 96 | 100 | 98 | 96 | 52 | |
| 4 | Удельная ударная вязкость, кДж/мин | 50 | 45 | 48 | 52 | 54 | 42 | 46 | 48 | 15÷20 |
Эпоксидная композиция на основе смеси ди- и полиэпоксидных смол и модификаторов - продуктов эпоксидирования 2÷4 атомных спиртов, отличающаяся тем, что смолу и модификатор применяют в соотношении от 99:1 до 1:99, а в качестве отвердителя применяют продукт, полученный взаимодействием кислоты (А) и амина (Б) совместно с многоатомным спиртом с содержанием гидроксилов от 2 до 6 в одной молекуле (В) и в соотношении А:Б:В от 70:29:1 до 20:70:10 путем перемешивания компонентов в среде эфира ди- или трикарбоновой кислоты и одноатомного спирта при температуре от 20 до 80°С в течение от 10 до 120 мин с использованием в качестве кислоты соединений общей формулы R2-R1-COOH, где R1 - алифатический, циклоалифатический ароматический углеводородный или гетероциклический фрагмент, R2 - заместитель - Cl, -F, -NH2, -NH-, -ОН, -СН=СН-, -СН=СН2, в качестве амина используют ди- или полиамин алифатического, циклоалифатического или ароматического типа, а полученный тройной продукт взаимодействия совмещают с эвтектической смесью ароматических аминов с температурой плавления от -10°С до 90°С при соотношении продукт взаимодействия : эвтектическая смесь ароматических аминов от 5:95 до 95:5, при этом композиция содержит, мас.ч.:
| смоляная часть | 100 |
| отвердитель | 20÷100 |
