Способ получения отвердителей эпоксидных смол
Изобретение относится к способу получения отвердителей эпоксидных смол и может применяться для получения эпоксидных композиций с улучшенными технологическими свойствами. Отвердители получают взаимодействием ди- или полиэпоксидных соединений с азотосодержащими соединениями. В качестве азотосодержащего компонента применяют смесь, состоящую из одного или двух соединений, имеющих в своей структуре один или несколько третичных атомов азота и одновременно одну или несколько функциональных групп -NCO, -ОН, -CH2OH (А) и соединения, содержащие наряду с третичным атомом азота первичную или вторичную аминогруппу (Б) в соотношении А:Б от 99:1 до 70:30. Взаимодействие компонентов осуществляют при соотношении эпоксидное соединение : азотосодержащий компонент от 90:10 до 50:50, перемешивая их при температуре от 40° до 220°С в течение от 10 минут до 150 минут. Изобретение позволяет повысить стабильность при хранении отвердителей, улучшить технологические свойства эпоксидных композиций и повысить прочностные показатели после климатического воздействия. 2 табл., 8 пр.
Изобретение относится к области получения отвердителей эпоксидных смол, применяемых для получения эпоксидных композиций с улучшенными технологическими свойствами и обеспечивающих получение композитных материалов с повышенными прочностными и теплофизическими показателями.
Известен способ получения отвердителей эпоксидных смол путем взаимодействия аминов, преимущественно первичных, с эпоксидными соединениями не менее чем 4÷6-кратным мольным избытком аминов от стехиометрического количества (аддуктов) (см. «Справочник по пластическим массам» под редакцией В.М.Катаева и др. М., Издательство «Химия», 1975, стр.219. Прототип).
Недостатками такого способа являются сравнительно малый срок хранения самих отвердителей и недостаточно удовлетворительные свойства получаемых с ними эпоксидных композиций, в первую очередь; низкая жизнеспособность при переработке, повышенная вязкость и недостаточное мере устранение их вредного воздействия на человека.
Кроме того, полимеры, полученные при отверждении эпоксидных смол аминоаддуктами, не имеют никаких преимуществ по эксплуатационным характеристикам перед полимерами, отвержденными исходными аминами. У них сравнительно невысокие прочностные и теплофизические показатели и ограниченная устойчивость к климатическому и ультрафиолетовому воздействию.
Целью заявляемого способа является получение отвердителей с повышенной стабильностью при хранении, обеспечивающих улучшение технологических свойств эпоксидных композиций и повышение прочностных показателей после климатического воздействия.
Поставленная цель достигается тем, что проводят взаимодействие ди- или полиэпоксидных соединений с азотосодержащими соединениями, причем в качестве азотосодержащего компонента применяют смесь, состоящую из одного или двух соединений, имеющих в своей структуре один или несколько третичных атомов азота и одновременно одну или несколько функциональных групп -NCO, -ОН, -CH2OH (А) и соединения, содержащего наряду с третичным атомом азота первичную или вторичную аминогруппу (Б) в соотношении А:Б от 99:1 до 70:30, а операцию взаимодействия осуществляют при соотношении эпоксидное соединение : азотосодержащий компонент от 90:10 до 50:50 путем перемешивания при температуре от 40° до 220°С в течение от 10 минут до 150 минут.
Пример 1.
В реактор, снабженный обогревом, охлаждением и скоростной мешалкой, загружают 50 массовых частей 2, 4, 6 - трис (диметиламинометил) - фенола марки УП-606/2, являющегося полным аналогом зарубежного продукта DMP-30 (А), и 40 массовых частей пирразола (Б), после чего температуру в реакторе поднимают до 90°С и при работающей мешалке (500 об/мин) загружают 290 массовых частей эпоксидного соединения - диглицидилового эфира 4,4'диоксидифенилсульфона и температуру поднимают до 120°С. Взаимодействие компонентов при этой температуре происходит в течение 80 минут.
Полученный отвердитель охлаждают и разливают в металлическую тару. Примеры 2÷8 осуществляют аналогично примеру 1, изменяя виды, количества компонентов и режимы их взаимодействия в соответствии с таблицей 1.
Свойства отвердителей в сочетании с эпоксидной смолой ЭД-20 приведены в таблице 2, показывающей преимущества перед прототипом.
| Таблица 2 | ||||||||||
| Свойства исходных отвердителей и отвержденных полимеров на основе эпоксидной диановой смолы марки ЭД-20 и отвердителей по заявляемому способу 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. | Стабильность отвердителей при хранении без изменения вязкости, месяцы | Не менее 12 | не более 3 | |||||||
| Жизнеспособность состава | Не менее суток | 30 мин | ||||||||
| 2 | смола+отвердитель в массе 200 г при 20°С, мин | |||||||||
| при 60°С, мин | Не менее 300 | 5 | ||||||||
| 3 | Пиковая температура экзотермической реакции отверждения при 60°С в образце кубической формы смолы с отвердителем в массе 1000 г | 150 | 145 | 148 | 135 | 140 | 135 | 155 | 135 | 280 |
| 4 | Предел прочности при статическом изгибе, МПа | |||||||||
| - исходного образца | 130 | 140 | 140 | 135 | 140 | 135 | 140 | 142 | 120 | |
| - после 12-месячного климатического воздействия на крыше здания в условиях г.Москвы | 120 | 135 | 145 | 138 | 142 | 130 | 135 | 138 | 60 |
Способ получения отвердителей эпоксидных смол, включающий операцию взаимодействия ди- или полиэпоксидных соединений с азотосодержащими компонентами, отличающийся тем, что в качестве азотосодержащего компонента применяют смесь, состоящую из одного или двух соединений, имеющих в своей структуре один или несколько третичных атомов азота и одновременно одну или несколько функциональных групп -NCO, -ОН, -СН2ОН (А), и соединения, содержащего наряду с третичным атомом азота первичную или вторичную аминогруппу (Б) в соотношении А:Б от 99:1 до 70:30, а операцию взаимодействия осуществляют при соотношении эпоксидное соединение: азотосодержащий компонент 90:10 ÷ 50:50 путем перемешивания при температуре от 40° до 220°С в течение 10 ÷ 150 мин.
