Способ получения катализатора отверждения



Способ получения катализатора отверждения
Способ получения катализатора отверждения
Способ получения катализатора отверждения
Способ получения катализатора отверждения

 


Владельцы патента RU 2614437:

Акционерное Общество "Ивановские строительные материалы и абразивы" (АО "ИСМА") (RU)

Изобретение относится к способу получения катализатора отверждения, который может быть использован в промышленности абразивных изделий и других отраслях, применяющих эпоксидные и фенолоформальдегидные связующие в композитах кислотного отверждения в качестве полимерных связующих в порошковых материалах, компаундах, покрытиях, герметиках и др. Способ получения катализатора отверждения заключается в том, что вначале получают эпоксидные и кислотные электрокорунды распределением эпоксидных олигомеров и обезвоженной ортофосфорной кислоты по поверхности абразивного порошка электрокорунда нормального, при их соотношении, масс. %: электрокорунд/эпоксиды - 70/30÷95,2/4,8, электрокорунд/кислота - 86/14÷80/20. Молярное соотношение эпоксидных олигомеров и обезвоженной ортофосфорной кислоты составляет от 3:1 до 9:1. Обезвоженную ортофосфорную кислоту получают взаимодействием ее водного раствора с изометилтетрагидрофталевым ангидридом при эквимолярном соотношении ангидрид/вода. В качестве эпоксидных олигомеров используют новолачные полиэпоксидные или полиэпоксидные, модифицированные жирными кислотами таллового масла – эпоксиэфирные олигомеры. Далее эпоксидный и кислотный электрокорунды смешивают и вводят в состав формовочных смесей. Затем осуществляют бакелизацию-отверждение в неизотермическом режиме нагреванием сырых абразивных кругов, полученных на основе вышеуказанной формовочной смеси. Изобретение позволяет повысить жизнеспособность катализатора, улучшить комплекс физико-механических свойств бакелитовых абразивных изделий - отрезных кругов по металлу, включая коэффициент резания, торцевое биение, испытательную разрывную скорость. 3 табл.

 

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано в лакокрасочной промышленности, промышленности абразивных изделий и других отраслях, применяющих эпоксидные и фенолоформальдегидные связующие в композитах кислотного отверждения в качестве полимерных связующих в порошковых материалах, компаундах, покрытиях, герметиках и др.

Известен способ получения абразивных изделий [Патент №2516551 РФ, МПК C08L 61/10, С08К 3/34, С08К 5/09. Связующее для изготовления абразивного инструмента / Бибакова Т.А.; заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество "Метафракс" (RU). - №2012145648/05; заявл. 25.10.2012; опубл. 20.05.2014, Бюл. №14. - 7 с.] на фенолоформальдегидном связующем при катализе процесса отверждения бензойной кислотой. Связующее содержит, масс. ч.: фенольный новолачный олигомер, смешанный с 8-13% гексаметилентетрамина - 100, бензойную кислоту - 0,5-1,0, порошковый вспученный перлит - 0,5-1,0.

Недостатками аналога, полученного с применением данного катализатора, является низкий коэффициент резания и высокое торцевое биение абразивного инструмента.

Известен способ получения катализатора-отвердителя путем взаимодействия ортофосфорной кислоты с уксусным ангидридом [А.с. 1819889 СССР, МПК C08G 59/40. Отвердитель для эпоксидных смол / П.В. Николаев; заявитель Ивановский химико-технологический институт. - №4912985; заявл. 20.02.1991; опубл. 07.06.93, Бюл. №21]. Способ осуществляется путем взаимодействия водной ортофосфорной кислоты с уксусным ангидридом за счет порционного введения кислоты в ангидрид.

Недостатком катализатора-аналога является резкий запах, обусловленный наличием уксусной кислоты в нем.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, т.е. прототипом, является способ получения катализатора отверждения эпоксиднофенольных композиций [Пат. 2424848 РФ, МПК C08G 59/40, B01J 31/06. Способ получения катализатора отверждения / Николаев П.В., Константинова Е.П., Барабанщикова Ю.Ю.; заявитель и патентообладатель - государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет". - №2010100272/04; заявл. 11.01.2010; опубл. 27.07.2011, Бюл №21. - 7 с.]. Способ осуществляется путем взаимодействия эпоксидных соединений с обезвоженной ортофосфорной кислотой при молярном соотношении исходных компонентов: 1 моль обезвоженной ортофосфорной кислоты на 3-9 моль эпоксидных групп. Процесс обезвоживания проводят следующим образом: в реактор помещают рецептурное количество серной кислоты и вводят в него порционно пентоксид фосфора при температуре 50-90°C. Контроль процесса ведут по содержанию обезвоженной кислоты. Далее в кислоту или ее смесь с серной кислотой вводят реакционноспособный растворитель, нагревают до 70°C и в раствор кислоты вводят раствор эпоксидного соединения при температуре не выше 100°C.

Недостатками прототипа является то, что в составе катализатора содержатся органические растворители, что ограничивает возможности его применения в композитах по технологии, не предусматривающей сжигание органических растворителей. Кроме того, применение катализатора, полученного по данному способу, не позволяет достичь всего необходимого комплекса свойств композитов и изделий, отверждаемых в присутствии данного катализатора, а также его недостаточная жизнеспособность.

Техническим результатом изобретения является улучшение комплекса физико-механических свойств бакелитовых абразивных изделий - отрезных кругов по металлу, включающего коэффициент резания, торцевое биение, испытательную - разрывную скорость, при сохранении других технико-экономических параметров изделий (размеры, класс неуравновешенности, повреждение кромок, ударная нагрузка), получаемых методом холодного прессования формовочных масс и последующего горячего отверждения сырых кругов, повышение жизнеспособности катализатора.

Указанный результат достигается тем, что в способе получения катализатора отверждения, заключающемся во взаимодействии смесей эпоксидных олигомеров с обезвоженной ортофосфорной кислотой при молярном соотношении реагентов 3:1 - 9:1, согласно изобретению, предварительно, до взаимодействия, эпоксидные соединения и кислоту распределяют по поверхности абразивного порошка - электрокорунда нормального, при соотношении, масс. %: электрокорунд/эпоксид - 70/30÷95,2/4,8, электрокорунд/кислота - 86/14÷80/20 с получением эпоксидных и кислотных электрокорундов, при этом применяют обезвоженную ортофосфорную кислоту, получаемую взаимодействием ее водного раствора с изометилтетрагидрофталевым ангидридом при эквимолярном соотношении ангидрид/вода, а в качестве эпоксидных олигомеров используют выбранные из новолачных полиэпоксидных или полиэпоксидных, модифицированных жирными кислотами таллового масла - эпоксиэфирных; взаимодействие эпоксидных олигомеров с кислотой осуществляют в процессе бакелизации-отверждения в неизотермическом режиме нагрева сырых абразивных кругов, получаемых с введенными в состав формовочных смесей эпоксидными и кислотными электрокорундами.

В качестве полиэпоксидных применяют новолачные полиэпоксиды марок Epoxy novolac DEN 438, Ероху Resin NPPN 631, их смеси с алифатическими олигомерами Л-503, Л-703, ДЭГ-1, МЭГ-1 или эпоксиэфиры ЭЭ DEN 438, ЭЭ NPPN 631/Л-503, ЭЭ NPPN 631.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Предварительно получают обезвоженную ортофосфорную кислоту и кислотный электрокорунд на ее основе. Для этого в трехгорлую колбу с обогревом и механической мешалкой загружают 250 г изометилтетрагидрофталевого ангидрида, нагревают содержимое колбы до 75-90°C и порционно массой по 15-35 г вводят 151,5 г ортофосфорной кислоты с концентрацией 82% масс., что обеспечивает эквимолярность соотношения ангидрид-вода, поддерживая температуру не выше 95°C. После введения последней порции кислоты содержимое реактора нагревают при перемешивании до полного обезвоживания системы. Контроль обезвоживания ведут по методике [Васильев В.П. Аналитическая химия. В 24, ч. 1 Гравиметрический и титриметрический методы анализа. Учебн. для химико-технол. спец. вузов. – М.: Высшая школа, 1989. - 320 с.]. Процесс обезвоживания считают законченным, если содержание ортофосфорной кислоты в пробе соответствует обезвоживанию системы и образованию расчетного количества 100%-ной кислоты.

Далее полученную обезвоженную ортофосфорную кислоту распределяют по поверхности абразивного порошка - электрокорунда нормального зернистостью F36 и F40 с соотношением 50/50 масс. %, при соотношении, масс. %: электрокорунд/кислота - 86/14 - 80/20, с получением кислотного электрокорунда. Для этого в фарфоровую ступку с пестиком загружают 14 г полученной смеси электрокорундов (а в случае промышленного производства - в соответствии с расчетной загрузкой - в смеситель для сыпучих компонентов) загружают порции электрокорундов и такое же количество обезвоженной ортофосфорной кислоты. Перемешивают содержимое ступки до однородного состояния и вводят вторую порцию - 28 г смеси электрокорундов, снова перемешивают содержимое до состояния однородности и вводят последнюю порцию смеси электрокорундов массой 44 г. Окончательным перемешиванием усредняют систему - распределяют кислоту по поверхности электрокорунда. В итоге получают кислотный электрокорунд, содержащий 86% электрокорундов и 14% кислоты. Аналогично получают кислотный электрокорунд, содержащий 80% электрокорундов и 20% кислоты.

Рецептуры кислотного электрокорунда приведены в таблице 1.

Полученный кислотный электрокорунд имеет высокую жизнеспособность - до 1 года.

Аналогично кислотному получают эпоксидный электрокорунд. Для этого в смеситель - фарфоровую ступку с пестиком (а в случае промышленного производства - в смеситель для сыпучих компонентов загружают в соответствии с расчетной загрузкой) загружают 2,5 г электрокорунда F- 36, 2,5 г электрокорунда F - 40 или их смесь массой 5 г с одинаковым содержанием компонентов 50/50 масс. %. В смесь электрокорундов массой 5,0 г вводят такое же количество (5,0 г) эпоксидного олигомера NPPN 631. Перетирают пестиком содержимое ступки до однородного состояния. Затем вводят вторую порцию электрокорундов массой 10 г и вновь перемешивают содержимое ступки до однородности. Третью порцию в 20 г и последующие порции в 40 г и 25 г электрокорундов вводят также с предварительным усреднением содержимого ступки или смесителя. В итоге образуется эпоксидная смесь электрокорундов, содержащая на своей поверхности эпоксидный олигомер в виде адсорбированной пленки.

Рецептуры эпоксидных электрокорундов приведены в таблице 2.

Полученный эпоксидный электрокорунд так же, как и кислотный, имеет высокую жизнеспособность - до 3-х месяцев.

Химическое взаимодействие эпоксидных соединений и обезвоженной ортофосфорной кислоты происходит в процессе использования полученного катализатора. Реакции образования катализатора начинаются при введении его первого компонента - эпоксидного электрокорунда - во второй компонент - кислотный электрокорунд. Смешанные в рецептурном соотношении электрокорунды (эпоксидный и кислотный) вводят в состав формовочной смеси, которую подвергают холодному прессованию и последующему горячему отверждению - бакелизации.

Кислотный и эпоксидный электрокорунды можно ввести в состав формовочной массы по отдельности, причем кислотный электрокорунд (первый компонент) вводят на стадии грунтования электрокорунда резольным олигомером, а эпоксидный электрокорунд (второй компонент катализатора отверждения) - на стадии введения порошкового фенольного связующего (СФП) совместно с целевыми добавками.

Для исключения реакций кислотного электрокорунда с эндотермическими соединениями формовочных смесей: с сульфидом железа, криолитом и наполнителем - мелом, в кислотный электрокорунд инкрустируют порошковое фенольное связующее.

Заданное молярное соотношение 3:1 - 9:1 достигается введением расчетного количества электрокорундов, содержащих известное количество кислоты и эпоксидных соединений в кислотном и эпоксидном электрокорундах соответственно.

Полученные катализаторы испытывали в составе формовочных масс, предназначенных для отрезных кругов по металлу тип 41 на основе электрокорунда нормального зернистостями F36 и F46 при соотношении 50/50 и звуковом индексе 41-43. При этом наблюдали влияние катализатора на жизнеспособность и свойства отрезных абразивных кругов. Отвержденные круги испытывали на соответствие показателям ГОСТ 21963-2002: наружный диаметр (п. 4.3), высота круга (п. 4.3), торцевое биение (п. 4.5), класс неуравновешенности (п. 4.7), повреждение кромок (п. 4.9).

Испытательную (разрывную) скорость определяли по ГОСТ Р 52588-2011, ГОСТ 21963-2002 (п. 4.11).

Ударную нагрузку - Impact test Nm определяли по международному стандарту DIN EN 12413-2007.

Одноточечную нагрузку - Single point side lood test N определяли по международному стандарту DIN EN 12413-2007.

Коэффициент резания определяли по ГОСТ 21963-2002 (п. 4.12, 6.6).

Результаты сравнительных испытаний отрезных кругов по металлу тип 41 со звуковым индексом 41-43: электрокорунд нормальный зернистостью F36-F46 с соотношением 50/50 приведены в таблице 3.

Как видно из таблицы 3, по свойствам отрезных кругов по металлу с применением заявляемого катализатора в интервале заявляемых параметров способа получения и применения катализатора отверждения, поставленная задача достигается, а именно повышается коэффициент резания, уменьшается торцевое биение, возрастает испытательная (разрывная) скорость.

Другие свойства отрезных абразивных кругов остаются на уровне прототипа: наружный диаметр 230±30 мм, высота круга 2,10±0,3 мм, класс неуравновешенности 2, повреждение кромок 2.

Кроме того, заявляемый катализатор отверждения, как и катализатор по прототипу, позволяет получать формовочные массы с повышенной жизнеспособностью и сегрегационной устойчивостью - однородностью формовочных масс.

Способ получения катализатора отверждения, заключающийся во взаимодействии смесей эпоксидных олигомеров с обезвоженной ортофосфорной кислотой при молярном соотношении реагентов 3:1-9:1, отличающийся тем, что предварительно, до взаимодействия, эпоксидные соединения и кислоту распределяют по поверхности абразивного порошка - электрокорунда нормального, при соотношении, масс. %: электрокорунд / эпоксид - 70/30÷95,2/4,8, электрокорунд / кислота - 86/14÷80/20, с получением эпоксидных и кислотных электрокорундов, при этом применяют обезвоженную ортофосфорную кислоту, получаемую взаимодействием ее водного раствора с изометилтетрагидрофталевым ангидридом при эквимолярном соотношении ангидрид / вода, а в качестве эпоксидных олигомеров используют выбранные из новолачных полиэпоксидных или полиэпоксидных, модифицированных жирными кислотами таллового масла - эпоксиэфирных; взаимодействие эпоксидных олигомеров с кислотой осуществляют в процессе бакелизации-отверждения в неизотермическом режиме нагрева сырых абразивных кругов, получаемых с введенными в состав формовочных смесей эпоксидными и кислотными электрокорундами.



 

Похожие патенты:

Изобретение раскрывает способ пропитки реакторов с воздушным сердечником или деталей реакторов с воздушным сердечником, включающий следующие стадии: i) изготовление реактора с воздушным сердечником или детали реактора с воздушным сердечником, ii) нанесение системы пропитки на реактор с воздушным сердечником или деталь реактора с воздушным сердечником, причем вышеупомянутая система пропитки включает: a) один или несколько компонентов, представляющих собой полиглицидиловый простой эфир полифенола; b) один или несколько пластификаторов, выбранных из полипропиленгликоля или полиэтиленгликоля; c) дициандиамид и d) один или несколько ускорителей, выбранных из группы, которую составляют имидазол, производные имидазола, производные мочевины и их смеси, iii) отверждение пропитки реактора с воздушным сердечником или пропитки детали реактора с воздушным сердечником.

Изобретение относится к области создания легких высокопрочных водостойких органокомпозитов на основе волокнистых наполнителей из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) и полимерного связующего и может быть использовано в элементах конструкций в различных областях техники: авиационной, машино-судостроительной, химической, оборонной и др. Предлагается высокопрочный водостойкий органокомпозит, выполненный из волокнистого наполнителя на основе высокопрочных высокомодульных многофиламентных полиэтиленовых волокон и полимерного связующего на основе эпоксидной смолы с аминным отвердителем.

Изобретение относится к композициям порошкового покрытия, которые могут быть отверждены при более низких температурах, а также к способу нанесения покрытия на изделия.
Настоящее изобретение относится к покрытию, предназначенному для защиты от ударов, и может применяться для защиты чувствительных деталей кораблей, поездов, самолетов и автомобилей.

Изобретение относится к вариантам композиции конструкционного клея и к подложке с покрытием. По первому варианту композиция содержит (а) первый компонент, содержащий: эпокси-аддукт, представляющий собой продукт реакции реагентов, включающих первое эпоксидное соединение, полиол и ангидрид и/или двухосновную кислоту, а также второе эпоксидное соединение, (b) при необходимости, частицы каучука, имеющие структуру ядро/оболочка, (с) второй компонент, который химически взаимодействует с первым компонентом, и (d) частицы графенового углерода.

Изобретение относится к полимерным композициям для получения препрегов и изделий из композиционного материала. Предложена полимерная композиция, включающая в состав эпоксидную смолу с вязкостью 100-10000 Па·с, защищенный изоцианат, полибутадиен с концевыми гидроксильными группами, содержащий гидроксильные группы в количестве 0,65-0,95 миллиэкв/г, причем отношение эквивалентного количества изоцианатных групп к эквивалентному количеству ОН-групп полимера находится в диапазоне 0,60-1,1, и латентный сшивающий реагент, выбранный из дицианамида и диаминофенилсульфона.

Изобретение относится к области композиций эпоксидной смолы. Двухкомпонентная композиция эпоксидной смолы для покрытий состоит из компонента смолы K1, содержащего по меньшей мере одну эпоксидную смолу и по меньшей мере один альдегид, и компонента отвердителя K2, содержащего по меньшей мере один полиамин А1, содержащий по меньшей мере одну первичную аминогруппу, причем отношение числа альдегидных групп в компоненте смолы K1 к числу первичных аминогрупп в компоненте отвердителя K2 составляет от 0,1 до 1,1.

Настоящее изобретение относится к смесям нового вида с содержанием цианамида и по меньшей мере одного производного мочевины, жидким отвердителям для эпоксидных смол, а также к композициям эпоксидной смолы с содержанием жидких отвердителей для изготовления волокнистых композитных материалов.

Настоящее изобретение касается стабильной полиизоцианатной композиции, способа изготовления такой композиции, отверждаемой композиции, в которой используется стабильная полиизоцианатная композиция по настоящему изобретению, способа изготовления такой отверждаемой композиции, полиизоциануратного материала, изготовленного или получаемого из такой отверждаемой композиции, и способа изготовления таких полиизоциануратных материалов.

Настоящее изобретение относится к аддуктам в качестве отвердителей, используемых в термоотверждаемых эпоксидных системах, и к композиции, включающей отвердитель; и более конкретно, настоящее изобретение касается содержащего оксазолидоновый цикл аддукта, где указанный аддукт используют в качестве отвердителя, и композиции, изготовленной из указанного аддукта.

Окислительная десульфуризация (ОДС) представляет собой привлекательную альтернативу технологии гидродесульфуризации (ГДС) благодаря ее более низкой потребности в энергии для удаления термостойких соединений серы, таких как дибензотиофен (ДБТ), из более тяжелых фракций нефти.

Изобретение относится к катализатору для гидроаминирования жидких ацетиленовых углеводородов амином. Данный катализатор содержит наночастицы благородного металла на мезопористом носителе.
Изобретение относится к способу получения высокопористого носителя катализатора. Данный способ включает пропитку ретикулированного пенополиуретана керамическим шликером, содержащим инертный наполнитель, включающий электрокорунд, дисперсный порошок оксида алюминия с добавками, и раствор поливинилового спирта, сушку и обжиг с получением высокопористой блочно-ячеистой матрицы, обработку полученной высокопористой блочно-ячеистой матрицы алюмозолем, ее сушку, прокаливание и охлаждение с получением пористого носителя.

Изобретение относится к способу синтеза главным образом линейных и насыщенных углеводородов С5+. Способ заключается в приведении в контакт загрузки, содержащей синтез-газ, по меньшей мере с одним катализатором, активная фаза которого содержит по меньшей мере один металл группы VIII, нанесенный на носитель, состоящий по меньшей мере из одного оксида, при этом указанный катализатор получают способом, включающим в себя по меньшей мере: i) по меньшей мере одну стадию приведения в контакт по меньшей мере указанного носителя по меньшей мере с одним раствором, содержащим по меньшей мере один предшественник указанного металла группы VIII, ii) по меньшей мере одну стадию приведения в контакт по меньшей мере указанного носителя по меньшей мере с одним органическим соединением, образованным по меньшей мере одним циклическим олигосахаридом, состоящим по меньшей мере из 6 остатков глюкопиранозы, объединенных α-(1,4)-связями, iii) по меньшей мере одну стадию прокаливания для получения по меньшей мере указанного металла указанной группы VIII в форме оксида.
Изобретение относится к способу приготовления катализатора для окисления водорода, состоящего из носителя с промежуточным покрытием из γ-оксида алюминия и активной части, содержащей каталитически активный металл - палладий.

Группа изобретений относится к каталитическим материалам для химических реакторов. Данные каталитические материалы содержат гибридные неорганические/полимерные носители и иммобилизованные на них предварительно полученные молекулярные катализаторы.

Изобретение относится к катализаторам, используемым в процессах каталитической переработки тяжелого нефтяного сырья. Данный катализатор содержит активный компонент, выбираемый из соединений никеля, кобальта, молибдена, вольфрама или любой их комбинации, который нанесен на неорганический пористый носитель.

Изобретение относится к катализаторам на основе перфторированного сополимера и мезопористого алюмосиликата, способу приготовления катализатора и способу олигомеризации альфа-олефинов, более конкретно альфа-олефинов с числом атомов углерода, превышающим или равным 6, предпочтительно между 8 и 14.

Изобретение относится к устройству для переэтерификации органической кислоты сложным эфиром, которое включает по меньшей мере один реактор с неподвижным слоем катализатора и по меньшей мере одну дистилляционную колонну, где по меньшей мере один трубопровод между реактором и дистилляционной колонной оснащен средством для повышения давления, а головная часть дистилляционной колонны соединена с разделителем фаз, который в свою очередь, соединен с указанным реактором, и поток к реактору пропускают через теплообменник для регулирования температуры реакции.
Наверх