Эпоксидная композиция

Изобретение относится к полимерным композициям на основе эпоксиангидридной смеси, которые могут быть использованы в различных отраслях машиностроения, строительства, а также в производстве стеклопластика. Эпоксидная композиция содержит эпоксиангидридную смесь и наночастицы оксида алюминия с размерами 5-20 нм при следующем соотношении компонентов (мас.%): эпоксиангидридная смесь 70,0-99,5, наночастицы оксида алюминия 0,5-30,0. Композицию предварительно обрабатывают ультразвуком при частоте 22 кГц в течение времени, обеспечивающего равномерное распределение наночастиц в объеме композиции. Эпоксиангидридная смесь содержит эпоксидную диановую смолу ЭД-20, ангидридный отвердитель - изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид (изо-МТГФА), пластификатор ЭДОС, ускоритель УП-606/2 при соотношении (мас.ч.) эпоксидная диановая смола ЭД-20:изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид (изо-МТГФА):пластификатор ЭДОС:ускоритель УП-606/2 - 100:80:5:1,5 соответственно. Техническим результатом настоящего изобретения является создание эпоксидной композиции с повышенными трибологическими и механическими свойствами, а также повышение качественных характеристик изделий из композиции и расширение сферы применения композита за счет однородности структуры. 1 табл., 9 пр.

 

Изобретение относится к полимерным композициям на основе эпоксиангидридной смеси, которые могут быть использованы в различных отраслях машиностроения, строительства, а также в производстве стеклопластика.

Среди материалов, обеспечивающих повышение износостойкости, все более заметную роль играют полимеры и композиционные материалы на их основе, в частности эпоксидные композиты, которые отличаются высокими физико-механическими и адгезионными свойствами. Наиболее существенную роль в придании композитам механических заданных свойств играет наполнитель; свойства дисперсно-упрочненного композита во многом определяются природой и дисперсностью наполнителя; для создания абразивостойкой композиции в большинстве случаев в качестве наполнителя используются оксиды металлов и кремния.

Известна эпоксидная композиция, включающая эпоксидную диановую смолу, отвердитель изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид, 2,4,6-трис-(диметиламинометил)фенол и модификатор эпоксиуретановую смолу [RU 2345106 С1, 27.01.2009].

Недостатком композиции является недостаточная стойкость к абразивному износу (снижению истираемости).

Известна эпоксидная композиция, включающая эпоксидную диановую смолу, изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид, триэтаноламин, оксид алюминия и дополнительно эпоксидную алифатическую смолу [SU 1541227 А1, 07.02.1990].

Недостатком композиции является невысокая прочность, так как размер частиц оксида алюминия находится в пределах десятков мкм, и это приводит к образованию дефективных участков из-за того, что частицы не могут свободно располагаться в межструктурных пространствах полимера.

В работе [Ненашев М.И. и др. Триботехнические свойства нанокомпозитов на основе эпоксидной смолы // Известия Самарского научного центра РАН. 2011. Т. 13. №4 (3). С. 839-841] исследовано влияние порошков слюды, корунда, резины, дисульфида вольфрама, фторопласта и ультрадисперсного алмаза на изнашивание эпоксидных композиционных материалов. Результаты исследований показали, что наименьшим износом обладает эпоксидный композиционный материал, наполненный порошком резины, фторопласта и корунда.

Недостатком работы является отсутствие детальных исследований ультрадисперсного порошка оксида алюминия, которые, в свою очередь, ограничивают сферу применения в различных отраслях машиностроения из-за высокой склонности к разрушению.

Наиболее близкой к заявленной композиции является эпоксидная композиция [RU 2160291 С1, 10.12.2000], включающая эпоксиангидридную смесь и ультрадисперсный порошок оксида алюминия.

Составы на основе известного связующего могут быть использованы в качестве связующего для производства стеклопластиковых материалов, но не могут быть использованы для получения изделий с высокими трибологическими свойствами, так как ультрадисперсные порошки с диаметром частиц 20-30 нм распределяются в межструктурных пространствах полимера при малом добавлении такого порошка, что не достаточно для абразивостойкости.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание эпоксидной композиции с повышенными трибологическими и механическими свойствами, а также повышение качественных характеристик изделий из композиции и расширение сферы применения композита за счет однородности структуры.

Технический результат достигается тем, что эпоксидная композиция, содержащая эпоксиангидридную смесь и частицы оксида алюминия, отличается от аналога тем, что композиция наполнена наночастицами оксида алюминия с размерами 5-20 нм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

эпоксиангидридная смесь 70-99,5
наночастицы оксида алюминия 0,5-30,0,

при этом композицию предварительно обрабатывают ультразвуком при частоте 22 кГц в течение времени, обеспечивающего равномерное распределение наночастиц в объеме композиции.

Эпоксиангидридная смесь содержит эпоксидную диановую смолу ЭД-20, ангидридный отвердитель - изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид (изо-МТГФА), пластификатор ЭДОС, ускоритель УП-606/2 при соотношении эпоксидная диановая смола ЭД-20:изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид (изо-МТГФА):пластификатор ЭДОС:ускоритель УП-606/2 - 100:80:5:1,5 соответственно.

Наночастицы обладают высокой поверхностной энергией, что приводит к высокой степени их агломерации. Существует проблема равномерного распределения наночастиц в объеме композиций. Заявленное изобретение решает эту проблему. Обработка ультразвуком наполненной наночастицами оксида алюминия эпоксиангидридной смеси при определенных условиях обеспечивает равномерное распределение частиц в объеме композиции.

Применение наночастиц оксида алюминия для создания композитов на основе эпоксиангидридной смеси дает ряд преимуществ: нанокомпозиты имеют однородную структуру; нанопорошок оксида алюминия проявляет «нехарактерные» свойства для составляющих их материалов, т.к. наночастицы оксида алюминия обладают специфическим набором кислотно-основных свойств (точка нулевого заряда, константы поверхностного комплексообразования (рКа), формирующие заряд и потенциал поверхности), обусловливающей их физико-химическую активность, что обеспечивает расширение сферы применения заявленной композиции.

Точка нулевого заряда для оксида алюминия рН=8.2 лежит в щелочной области, т.е. на поверхности преобладают центры, являющиеся донорами электронов: Al-O- (кислоты Льюиса). Известно, что кислоты Льюиса вызывают процессы гомополимеризации эпоксидного олигомера, увеличивая тем самым жесткость граничного слоя в композите.

Выполнение композиции согласно изобретению позволило повысить трибологические, механические свойства и качественные показатели композита за счет однородности структуры.

Способ осуществлялся следующим образом.

Эпоксидную композицию берут при следующем соотношении компонентов, мас.%:

эпоксиангидридная смесь 70-99,5
наночастицы оксида алюминия 0,5-30,0

Наночастицы оксида алюминия имеют размеры 5-20 нм [Сафронов А.П. и др. Самостабилизация водных суспензий наночастиц оксида алюминия, полученных электровзрывным методом // Журнал физической химии. 2011. Т. 84. №12. С. 2319-2324].

Наполненную композицию для обеспечения равномерного распределения частиц в объеме эпоксиангидридной смеси и повышения качества обрабатывали ультразвуком. Распределение наночастиц оксида алюминия в полимерной матрице проводили с помощью ультразвукового генератора IL - 10-0.1 с частотой 22 кГц, с мощностью 1000 Вт.

Свойства полученных композиционных материалов исследовали и характеризовали с помощью стандартных методик. Разрушающее напряжение при растяжении и изгибе определяли соответственно по ГОСТу 11262-80 и 4648-71 с помощью испытательной машины ИР 5057-50. Истираемость определяли по ГОСТу 11012-69.

Температура стеклования была определена по данным дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Свойства композита, полученного из наполненной эпоксиангидридной смеси с добавкой наночастиц оксида алюминия приведены в таблице 1.

Примеры осуществления.

Пример 1.

Предварительно готовят эпоксиангидридную смесь. Берут:

- эпоксидная диановая смола (ЭД-20) - 100 мас.ч.;

- изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид (изо-МТГФА) -80 мас.ч.;

- пластификатор (ЭДОС) -5 мас.ч.;

- ускоритель (УП-606/2) - 1,5 мас.ч.

Компоненты перемешивают механической мешалкой в течение 30 мин.

Полученную смесь наполняют наночастицами оксида алюминия с размерами 5-20 нм. Берут 99.5 мас.% приготовленной эпоксиангидридной смеси и добавляют 0,5 мас.% наночастиц оксида алюминия и эту смесь подвергают ультразвуковому воздействию с помощью ультразвукового генератора IL при частоте 22 кГц в течение 15 мин. После чего эту смесь заливают в металлические формы и отверждают по ступенчатому режиму: 100°C - 1 ч, 160°C - 3 ч, 100°C - 1 ч. Свойства и характеристики полученной композиции приведены в табл. 1.

Примеры 2-9 осуществляют аналогично примеру 1, свойства и характеристики полученных композиций указаны в таблице 1.

Проведенные исследования показали, что модификация стандартной эпоксиангидридной смеси на основе ЭД-20 и изо-МТГФА наноструктурированным оксидом алюминия позволяет значительно повысить однородность структуры, модуль упругости (на 14%) и износостойкость (в 2 раза) полученного материала по сравнению с аналогом [Ненашев М.И. и др. Триботехнические свойства нанокомпозитов на основе эпоксидной смолы // Известия Самарского научного центра РАН. 2011. Т. 13. №4 (3). С. 839-841]. Содержание наночастиц оксида алюминия в смеси зависит от требуемых потребительских и/или эксплуатационных свойств конечных изделий и составляет от 0.5-30%. Дальнейшее повышение количества наночастиц в смеси не приводит к улучшению свойств изделий (композита).

Применение ультразвукового воздействия на любые наполненные смеси на основе эпоксидиановых олигомеров обеспечивает равномерное распределение наночастиц оксида алюминия в объеме композиции.

Таким образом, использование заявляемого изобретения позволит повысить качество изделий за счет улучшенных трибологических, механических свойств и характеристик эпоксидной композиции, которые могут быть использованы в машиностроении, строительстве.

Эпоксидная композиция, содержащая эпоксиангидридную смесь и наночастицы оксида алюминия, отличающаяся тем, что композиция наполнена наночастицами оксида алюминия с размерами 5-20 нм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

эпоксиангидридная смесь 70-99,5
наночастицы оксида алюминия 0,5-30,0,

при этом эпоксиангидридная смесь содержит эпоксидную диановую смолу ЭД-20, ангидридный отвердитель - изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид (изо-МТГФА), пластификатор ЭДОС, ускоритель УП-606/2 при массовом соотношении эпоксидная диановая смола ЭД-20:изо-МТГФА:пластификатор ЭДОС:ускоритель УП-606/2 - 100:80:5:1,5 соответственно, композицию предварительно обрабатывают ультразвуком при частоте 22 кГц в течение времени, обеспечивающего равномерное распределение наночастиц в объеме композиции.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к получению химически стойких, слабогорючих (Г1) эпоксидно-каучуковых композиций, которые могут быть использованы для восстановления, ремонта и усиления бетонных и железобетонных конструкций.

Изобретение относится к составу диэлектрической композиции, предназначенной для использования при создании радиотехнических и электротехнических изделий. Композиция содержит эпоксидную диановую смолу, в качестве отвердителя полиэтиленполиамин и в качестве наполнителя стеклянные полые микросферы и оксид галлия.
Компаунд // 2613987
Изобретение относится к композиции компаунда, предназначенного для работы в условиях насыщенной влагой среды кавитационно-стойкого материала водосбросных элементов гидротехнических сооружений, в том числе защитных конструкций, а также для заделки глубоких и мелких дефектов бетонных и железобетонных конструкций – для инъектирования фильтрующих трещин плотин гидроэлектростанций и восстановления горных массивов.

Изобретение относится к изоляционному композитному материалу для систем передачи и распределения энергии. Изоляционный композитный материал содержит непрерывное армирующее волокно, внедряемое в термореактивную смолу.

Изобретение относится к полимерным композициям, применяемым в ядерной технике, а именно для кондиционирования низко- и среднеактивных отработанных ионообменных смол (ИОС).
Изобретение относится к полимерным композициям холодного отверждения на основе эпоксидных диановых смол и может использоваться при композитно-муфтовом ремонте нефте- и нефтепродуктопроводов в различных климатических условиях.

Изобретение относится к области получения огнестойких композиций на основе полимерного связующего и может найти применение в производстве деталей и изделий в электротехнике, радиотехнике и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области получения огнестойких композиций на основе полимерного связующего и может найти применение в производстве деталей и изделий в электротехнике, радиотехнике и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к огнестойким модифицированным эпоксидным связующим. Предложен способ получения термостойких негорючих эпоксидных связующих на основе циклофосфазенов путем последовательной обработки фенолятами галоген- и гидроксисодержащих фенолов гексахлорциклотрифосфазена (P3N3Cl6) или его смеси с высшими хлорциклофосфазенами с последующим переводом гидроксильных групп в эпоксидные путем реакции с эпихлоргидрином, при этом эпоксидное связующее содержит функциональные арилоксифосфазены строения PnNnR2n, где n - целое число от 3 до 8, a R - радикалы галоген- и гидроксисодержащих фенолов, а феноляты получают при помощи переалкоголиза соответствующих фенолов этилатом натрия.

Изобретение относится к области создания композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей и наномодифицированного эпоксидного связующего и может быть использовано при производстве стеклопластиковых труб и других изделий, получаемых методом намотки и применяемых в тепловых сетях, системах горячего водоснабжения с сетевой водой, системах водоснабжения, с рабочей температурой до 150°С.

Изобретение относится к области промышленного неорганического синтеза, в частности производства и установки гидрирования щелочных металлов, и может быть использовано для получения влагозащитного покрытия на деталях из химически активного материала.

Изобретение относится к новому способу получения антиоксиданта для стабилизации резин и к аминному антиоксиданту, полученному указанным способом для стабилизации резин в твердой форме.

Изобретение относится к производству материалов, используемых для изготовления изделий различного функционального назначения, в том числе нефтенабухающих уплотнительных элементов, применяемых в нефтегазодобывающей промышленности.

Изобретение относится к получению комплексного противостарителя для резин, обеспечивающего последним высокие физико-механические показатели и их сохранение в процессе термоокислительного старения.

Изобретение относится к полипропиленовым изделиям с уменьшенной матовостью, увеличенной температурой кристаллизации и яркостью. Полипропиленовое изделие с улучшенными оптическими свойствами и/или увеличенной температурой кристаллизации содержит полипропиленовую смолу и однородным образом диспергированные в ней от около 1 ppm до около 10 ppm одного или более полициклических органических пигментов, выбранных из синих, зеленых, пурпурных, красных, желтых, оранжевых и фиолетовых полициклических органических пигментов и от около 50 ppm до около 250 ppm одного или более ароматических трисамидных нуклеирующих агентов, выраженных формулой (I), и где ppm уровни выражены по массе в пересчете на массу полипропиленовой смолы.
Изобретение относится к получению комплексного противостарителя для резин и может быть использовано в шинной и резинотехнической промышленности. Комплексный противостаритель для резин включает, мас.ч.: порошкообразный носитель - коллоидную кремнекислоту - 45-55 и жидкий сплав противостарителей - 45-55.
Изобретение относится к композиции на основе полиамидных смол, включающей полиамид, состоящий из диаминового звена, содержащего 70 мол.% или более параксилилендиаминового звена, и звена дикарбоновой кислоты, содержащего 70 мол.% или более звена алифатической дикарбоновой кислоты с 6-18 атомами углерода, а также (В) ароматического соединения вторичного амина и (С) органического соединения на основе серы.
Изобретение относится к резинотехнической промышленности, в частности к производству резиновых смесей для изготовления изделий различного целевого назначения, эксплуатирующихся в условиях низких температур.

Изобретение относится к созданию резиновой композиции на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука с повышенным содержанием акрилонитрила и малой непредельностью и может быть использовано в резиновой и резинотехнической промышленности для изготовления многослойных резинокордных изделий, эксплуатирующихся в условиях воздействия динамических нагружений, топлив и масел при повышенных температурах в течение длительного времени.
Изобретение относится к композиции полиамидной смолы, предназначенной для получения формованного продукта. Композиция полиамидной смолы содержит: (А) полиамид, содержащий звено дикарбоновой кислоты и диаминовое звено, включающее не менее чем 30 мол.% м-ксилилендиаминового звена, (В) соединение на основе ароматического вторичного амина и (С) соединение на сераорганической основе, где смешиваемое количество соединения на сераорганической основе (С) составляет от 0,2 до 5 мас.ч.

Изобретение относится к области строительства и используется для кровли крыш, при настиле полов, теплоизоляции и звукоизоляции, а именно к связующей смоле для нетканых материалов, в частности для изготовления основ для битуминозных мембран.

Изобретение относится к полимерным композициям на основе эпоксиангидридной смеси, которые могут быть использованы в различных отраслях машиностроения, строительства, а также в производстве стеклопластика. Эпоксидная композиция содержит эпоксиангидридную смесь и наночастицы оксида алюминия с размерами 5-20 нм при следующем соотношении компонентов : эпоксиангидридная смесь 70,0-99,5, наночастицы оксида алюминия 0,5-30,0. Композицию предварительно обрабатывают ультразвуком при частоте 22 кГц в течение времени, обеспечивающего равномерное распределение наночастиц в объеме композиции. Эпоксиангидридная смесь содержит эпоксидную диановую смолу ЭД-20, ангидридный отвердитель - изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид, пластификатор ЭДОС, ускоритель УП-6062 при соотношении эпоксидная диановая смола ЭД-20:изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид :пластификатор ЭДОС:ускоритель УП-6062 - 100:80:5:1,5 соответственно. Техническим результатом настоящего изобретения является создание эпоксидной композиции с повышенными трибологическими и механическими свойствами, а также повышение качественных характеристик изделий из композиции и расширение сферы применения композита за счет однородности структуры. 1 табл., 9 пр.

Наверх