Полимерная радиопрозрачная композиция
Владельцы патента RU 2570446:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") (RU)
Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям, в частности к полимерным радиопрозрачным композициям, предназначенным для устранения поверхностных дефектов радиопрозрачных обтекателей из ПКМ, и может быть использовано в изделиях ГА и других конструкциях из ПКМ. Полимерная радиопрозрачная композиция включает эпоксидный олигомер, модификатор-полиэфир, пигменты и органический растворитель. Композиция дополнительно содержит наполнитель - стеклянные микросферы и отвердитель - смесь полиэтиленполиамина и 50% раствора гексаметилендиамина или 2-метилпентаметилендиамина в изопропиловом спирте (при следующем соотношении компонентов, мас.%: эпоксидный олигомер 19-29; модификатор 20,7-31; пигменты 11,5-18,3; наполнитель 3-10; отвердитель 1-5; органический растворитель 21-35. В качестве пигментов композиция содержит смесь диоксида титана с оксидом хрома, или с цинковыми белилами, или с оксидом хрома. В качестве полиэфира полимерная композиция содержит полиэфир, представляющий собой продукт поликонденсации этиленгликоля и глицерина с себациновой кислотой. В качестве органического растворителя могут быть использованы этилгликольацетат, бутилацетат, ксилол, метилэтилкетон или их смесь в соотношении 4:4:1:1. Техническим результатом настоящего изобретения является понижение водопоглощения и повышение грибостойкости при сохранении адгезионных свойств полимерной композиции.3 з.п. ф-лы, 2 табл,1 пр.
Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям, в частности к полимерным эрозионностойким радиопрозрачным композициям, предназначенным для выравнивания эрозионных дефектов на поверхности радиопрозрачных деталей из полимерных композиционных материалов (ПКМ), в частности антенных обтекателей изделий ГА и других конструкций.
Известны полимерные композиции марки ХП-0064 на основе хлор-сульфированного полиэтилена (ХСПЭ) и грунт-шпатлевка PR-143 на основе эпоксидной смолы (фирмы PPG рекламные материалы 2010 г.), содержащие отвердитель и легколетучие соединения.
Известные композиции обладают адгезией к ПКМ (углепластик марки ВКУ-47И и стеклотекстолит марки СТ-69Н) - 1 балл, в исходном состоянии и после воздействия воды (в течение 14 сут) и влаги (в течение 30 сут) при φ=(95±2) %, однако недостатками известных композиций являются низкая эрозионная стойкость (4 цикла) и грибостойкость (балл 3-4).
Известна полимерная композиция для эрозионностойкого радиопрозрачного покрытия, включающая, мас.%: раствор в органическом растворителе хлорсульфированного полиэтилена (10-25%), 62,9-78,6, микросферы 3-15, пигмент 1-7, отвердитель силоксанового типа 10,5-21,5, органический растворитель - остальное.
Недостатками известной полимерной композиции являются невысокие эрозионная стойкость и грибостойкость.
Известна полимерная композиция холодного отверждения для атмосферостойких покрытий с высокой адгезией к лакокрасочным покрытиям (ЛКП), и полимерным композиционным материалам (ПКМ), с повышенной водостойкостью, а также обеспечивающая требуемую радиопрозрачность в диапазоне длин волн 2-70 см. Композиция включает следующее соотношение компонентов, в мас.ч.: 9,8-23,5 сополимера трифторхлорэтилена с винилиденфторидом, 1,0-2,58 эпоксидной диановой смолы, 0,8-2,0 аминоэтоксисилана, 0,6-10,0 пигментов, 40,0-45,0 бутилацетата, 12,0-13,5 этилацетата, 16,0-18,0 ацетона, 12,0-13,5 толуола в качестве органических растворителей. Дополнительно композиция может содержать наполнитель - тальк молотый в количестве 0,10-0,12 масс.ч. В качестве аминоэтоксисилана композиция содержит γ-аминопропилтриэтокси-силан, или 1-аминогексаметилен-6-аминометилен-триэтоксиаминосилан или диэтиламинометилентриэтоксисилан. В качестве пигментов композиция содержит диоксид титана, или пигмент голубой фталоцианиновый, или пигмент красный 5С, или оксид цинка или их смеси или цветные смесевые синтетические неорганические пигменты. Установлено, что дополнительное введение эпоксидной диановой смолы и аминоэтоксисилана позволяет создать полимерную композицию холодного отверждения для покрытий с высокой адгезией к лакокрасочным покрытиям (ЛКП) и ПКМ, с повышенной атмосферостойкостью и водостойкостью, а также обеспечить требуемую радиопрозрачность покрытий в диапазоне длин волн 2-70 см (RU 2333925, опубл. 20.09.2008).
Недостатком известной композиции для атмосферостойкого покрытия является пониженное содержание нелетучих веществ (до 54%), что приводит к увеличению токсичности лакокрасочной композиции.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является эпоксидная композиция, модифицированная силоксаном, включающая в мас.ч.: 30-32 линейного силоксана с молекулярной массой 110000, 47-49 растворителя, ксилола, 5,4-6,1 сополимера поли(бисфенол А-со-эпихлоргидрина) с концевыми глицидиловыми группами, Epon 1001-Х-75, 3,2-3,9 диоксида кремния, 0,068-0,081 катализатора - дибутилоловодилаурината, 2,1-3,5 активного вещества водорода, Epicure 3164 - полиамин (US 6706405, опубл. 16.03.2004).
Недостатками известной композиции являются невысокая жизнеспособность и грибостойкость.
Технической задачей изобретения является создание полимерной радиопрозрачной композиции, обладающей высокими адгезионными и физико-механическими характеристиками на уровне прототипа.
Техническим результатом настоящего изобретения является понижение водопоглощения и повышение грибостойкости при сохранении адгезионных свойств полимерной композиции.
Поставленная техническая задача достигается тем, что предложена полимерная радиопрозрачная композиция, включающая эпоксидный олигомер, полиэфир, пигменты и органический растворитель, которая дополнительно содержит наполнитель - стеклянные микросферы и отвердитель - смесь полиэтиленполиамина и 50% раствора гексаметилендиамина или 2-метилпентаметилендиамина в изопропиловом спирте (отвердитель №1 ТУ 6-10-1263) при следующем соотношении компонентов, мас.%.:
| Эпоксидный олигомер | 19-29 |
| Модификатор-полиэфир | 20,7-31 |
| Пигменты | 11,5-18,3 |
| Наполнитель | 3-10 |
| Отвердитель | 1-5 |
| Органический растворитель | 21-35 |
Предпочтительно, в качестве пигментов композиция содержит смесь диоксида титана с оксидом хрома, или с цинковыми белилами, или с оксидом хрома.
Предпочтительно, в качестве полиэфира полимерная композиция содержит полиэфир, представляющий собой продукт поликонденсации этиленгликоля и глицерина с себациновой кислотой.
Предпочтительно, в качестве органического растворителя могут быть использованы этилгликольацетат, бутилацетат, ксилол, метилэтилкетон или их смесь в соотношении 4:4:1:1.
Установлено, что за счет введения полиэфира в предлагаемую композицию происходит наиболее равномерное распределение компонентов в эпоксидном олигомере, позволяющее сформировать наиболее качественное лакокрасочное покрытие (однородное, без шагрени, подтеков и шероховатостей), что приводит к повышению водостойкости, адгезионных и физико-механических свойств.
Отверждение полимерной композиции достигается за счет введения в нее указанного отвердителя, содержащего катализатор отверждения - смесь ПЭПА с отвердителем №1. В результате реакции конденсации отвердителя с функциональными группами модифицированного низкомолекулярным полиэфиром эпоксидного олигомера с образованием трехмерной пространственной структуры.
Радиопрозрачность достигается за счет модификации пленкообразователя, получения трехмерного сшитого полимера, а также введения пигментов-наполнителей в полимерную композицию.
Технический результат не будет достигаться, если пленкообразующего вещества будет меньше минимального количества в рецептуре полимерной композиции, вследствие чего ухудшаются физико-механические свойства (твердость, эластичность пленки при изгибе, прочность пленки при ударе) покрытия. Превышение количества пленкообразователя в рецептуре приведет к увеличению минимальной температуры пленкообразования, вследствие чего увеличивается время и температура сушки ЛКП.
Технический результат не будет достигаться, если пигментов и наполнителей будет меньше минимального количества по рецептуре, вследствие чего снижаются кроющая способность (укрывистость) и насыщенность цвета покрытия. Превышение количества пигментов и наполнителей в рецептуре полимерной композиции приведет к ухудшению блеска, стабильности состава, прочности, а также снижает защитные свойства ЛКП.
Технический результат не будет достигаться, если катализатора отверждения будет меньше минимального количества по рецептуре полимерной композиции, вследствие чего ухудшается адгезия. Превышение количества отвердителя в рецептуре полимерной композиции приведет к замедлению процесса высыхания и отверждения пленки.
В качестве эпоксидного олигомера использован раствор Э-41р по ТУ 6-10-607.
В качестве пигментов использованы диоксид титана ГОСТ 9808, оксид хрома ГОСТ 2912, цинковые белила ГОСТ 202.
В качестве модификатора использован полиэфир ГОСТ 22234.
В качестве наполнителя - стеклянные микросферы ТУ 6-48-91.
В качестве отвердителя использована смесь ПЭПА ТУ 6-02-594 и отвердителя №1 ТУ 6-10-1263 в массовом соотношении, см. табл. 1.
Примеры осуществления
Пример 1
Раствор эпоксидного олигомера Э-41р, полиэфир, пигменты, наполнитель, органический растворитель, в количествах, указанных в таблице 1, загрузили в бисерную мельницу. Перемешивали до получения однородной полимерной композиции. Добавили отвердитель и нанесли композицию на окрашиваемую поверхность.
Примеры 2-5 проводили аналогично примеру 1.
Пример 6 (прототип)
Раствор эпоксидного олигомера (Э-41р), модификатор, пигменты, разбавитель загрузили в бисерную мельницу и провели диспергирование компонентов до степени дисперсности 25-40 ед. по методу «Клина». Полученный состав нанесли на подложку из ПКМ и выдержали при (20±2)°C 7 суток.
Составы предлагаемой полимерной композиции и прототипа приведены в таблице 1, свойства - в таблице 2.
Определение характеристик композиции проводили по действующей на лакокрасочные материалы нормативно-технической документации.
Адгезионные и физико-механические свойства предлагаемой композиции находятся на уровне прототипа. Адгезионные свойства (ГОСТ 15140), балл - 1, эластичность пленки при изгибе (ГОСТ Р 52740), мм - 1, прочность пленки на удар (ГОСТ 4765), Дж - 5.
Как видно из данных, приведенных в таблице 2, предлагаемая полимерная композиция является эрозионностойкой радиопрозрачной композицией, отверждается при (80±2)°C не более 180 мин, а прототип - при (20±2)°C более суток. По сравнению с прототипом предлагаемая композиция имеет повышенную эрозионную стойкость (не менее 8 циклов вместо 7) и грибостойкость (1-2 балла вместо 3-4) и при этом не уступает прототипу по адгезионным и физико-механическим показателям. Предлагаемая полимерная композиция позволяет сформировать наиболее качественное лакокрасочное покрытие (однородное, без шагрени, подтеков и шероховатостей).
Применение полимерной композиции обеспечит повышение межремонтного срока эксплуатации радиопрозрачных обтекателей из ПКМ в 1,5-2 раза за счет применения эрозионностойкой радиопрозрачной шпатлевки с повышенной в 2 раза эрозионной стойкостью по сравнению с применяемой в настоящее время для обтекателей гражданской авиационной техники шпатлевкой ХП-0064.
1. Полимерная радиопрозрачная композиция для полимерных композиционных материалов включает эпоксидный олигомер, полиэфир, пигменты и органический растворитель, отличающаяся тем, что дополнительно содержит наполнитель - стеклянные микросферы и отвердитель - смесь полиэтиленполиамина и 50% раствора гексаметилендиамина или 2-метилпентаметилендиамина в изопропиловом спирте при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Эпоксидный олигомер | 19-29 |
| Модификатор-полиэфир | 20,7-31 |
| Пигменты | 11,5-18,3 |
| Наполнитель | 3-10 |
| Отвердитель | 1-5 |
| Органический растворитель | 21-35 |
2. Полимерная радиопрозрачная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве пигментов композиция содержит смесь диоксида титана с оксидом хрома, или с цинковыми белилами, или с оксидом хрома.
3. Полимерная радиопрозрачная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве полиэфира полимерная композиция содержит полиэфир, представляющий собой продукт поликонденсации этиленгликоля и глицерина с себациновой кислотой.
4. Полимерная радиопрозрачная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве органического растворителя могут быть использованы этилгликольацетат, бутилацетат, ксилол, метилэтилкетон или их смесь в соотношении 4:4:1:1.
