Эпоксидный компаунд для заливки согласующего слоя электроакустических пьезопреобразователей
Владельцы патента RU 2731180:
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Элпа" с опытным производством" (RU)
Изобретение относится к химической технологии герметиков и заливочных компаундов, а именно к эпоксидному компаунду, предназначенному для использования в производстве электроакустических пьезопреобразователей ультразвуковых расходомеров газа. Эпоксидный компаунд для заливки согласующего слоя электроакустических пьезопреобразователей включает следующие компоненты при их соотношении в мас.ч.: 100 эпоксидной диановой смолы ЭД-20, 5-10 эпоксидной алифатической смолы ДЭГ-1, 12-18 алифатического аминного отвердителя, 0,5-2 полидиенуретандиэпоксида, 12-30 фенилиизоцианата, 8-20 глицидола, 3-10 ксилола, 10-30 циклогексанона, 12-35 полых стеклянных микросфер. Изобретение позволяет уменьшить акустическое сопротивление согласующего слоя электроакустических пьезопреобразователей ультразвуковых расходомеров газа и повысить их чувствительность. 1 табл., 6 пр.
Изобретение относится к химической технологии эпоксидных герметиков и заливочных компаундов и предназначено для использования в производстве пьезокерамических устройств, в частности, при изготовлении ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей для расходомеров газа.
Эпоксидный компаунд для согласующего слоя электроакустических пьезопреобразователей должен иметь минимальное акустическое сопротивление и достаточную механическую прочность для эксплуатации изделий в условиях статического давления до 20 МПа.
Известна полимерная композиция для заливки пьезокерамических датчиков SU №1733440 (аналог), предназначенных для сборки электронных медицинских приборов, включающая эпоксидную диановую смолу, алифатический аминный отвердитель, в качестве модифицирующих добавок - эпоксидную алифатическую смолу, продукт согидролиза метилтрихлорсилана с диметилдихлорсиланом и наполнитель [1].
Известная композиция имеет повышенное акустическое сопротивление и адгезию к пьезокерамическим материалам, однако, при использовании ее для заливки согласующего слоя в электроакустических преобразователях не достигается необходимый уровень чувствительности.
Также известна полимерная композиция для заливки пьезокерамических композиционных элементов связности 1-3 RU №2409603 (аналог), включающая эпоксидную диановую смолу, эпоксидную алифатическую смолу, аминный отвердитель, полидиенуретандиэпоксид, дифенилметандиизоцианат и глицидол [2].
Известная композиция также характеризуется высокой адгезионной прочностью к пьезокерамике и обеспечивает устойчивость композитных пьезоэлементов к воздействию динамических механических нагрузок.
Недостатком известной композиции является повышенное акустическое сопротивление, что приводит к снижению чувствительности при заливке электроакустических пьезопреобразователей.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является эпоксидный компаунд для заливки пьезокомпозитных гидроакустических преобразователей RU №2669278 (прототип), включающий эпоксидную диановую смолу ЭД-20, эпоксидную алифатическую смолу ДЭГ-1, алифатический аминный отвердитель, полидиенуретандиэпоксид, дифенилметандиизоцианат, глицидол, ксилол и полые стеклянные микросферы при определенных их соотношениях [3].
Эпоксидный компаунд по прототипу обеспечивает повышение чувствительности залитых им пьезокомпозитных гидроакустических преобразователей. Однако, при использовании известного компаунда для заливки согласующего слоя электроакустических пьезопреобразователей ультразвуковых расходомеров газа также не достигается необходимый уровень чувствительности.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является достижение технического результата, заключающегося в уменьшении акустического сопротивления согласующего слоя электроакустических пьезопреобразователей ультразвуковых расходомеров газа и, как следствие, повышение чувствительности преобразователей.
Поставленная задача решается в эпоксидном компаунде для заливки согласующего слоя электроакустических пьезопреобразователей, включающий эпоксидную диановую смолу ЭД-20, эпоксидную алифатическую смолу ДЭГ-1, алифатический аминный отвердитель, полиденуретандиэпоксид, фенилиизоцианат, глицидол, ксилол, циклогексанон и полые стеклянные микросферы при следующем соотношении компонентов (масс. ч.):
| Эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 100,0 |
| Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 | 5,0-10,0 |
| Циклогексанон | 10,0-30,0 |
| Глицидол | 8,0-20,0 |
| Фенилиизоцианат | 12-30,0 |
| Ксилол | 3,0-10,0 |
| Полидиенуретандиэпоксид | 0,5-2,0 |
| Алифатический аминный отвердитель | 12,0-18,0 |
| Полые стеклянные микросферы | 12,0-35,0 |
Таким образом, отличительными признаками изобретения является то, что полимерная композиция в своем составе дополнительно содержит циклогексанон и в качестве изоцианата - фенилизоцианат.
Указанная совокупность отличительных признаков позволяет достичь технического результата, заключающегося в уменьшении акустического сопротивления эпоксидного компаунда и повышении чувствительности пары электроакустических пьезопреобразователей ультразвуковых расходомеров газа, работающих при давлении до 20 МПа.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Стандарты, в соответствии с которыми выпускаются использованные вещества, приведены ниже.
Пример 1
К 100 масс. ч. эпоксидной диановой смолы ЭД-20 добавляют 4 масс. ч. эпоксидной алифатической смолы ДЭГ-1, 9 масс. ч. циклогексанона, 7 масс. ч. глицидола и 10 масс. ч. фенилизоцианата, нагревают до 80°С, перемешивают в течение 30-ти минут. Затем реакционную массу охлаждают до комнатной температуры, вводят 2 масс.ч. ксилола и 0,4 масс. ч. полидиенуретандиэпоксида, перемешивают в течение 5 мин., добавляют 10 масс. ч. алифатического аминного отвердителя, в качестве которого берут диэтилентриамин, и 11 масс. ч. полых стеклянных микросфер. Смесь перемешивают в течение 2-3 минут.
В примере 1 взяты запредельные соотношения компонентов - ниже нижнего предела.
Пример 2
Осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (масс. ч.):
| Эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 100,0 |
| Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 | 5,0 |
| Циклогексанон | 10,0 |
| Глицидол | 8,0 |
| Фенилиизоцианат | 12,0 |
| Ксилол | 3,0 |
| Полидиенуретандиэпоксид | 0,5 |
| Этилендиамин | 12,0 |
| Полые стеклянные микросферы | 12,0 |
Пример 3
Осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (масс. ч.):
| Эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 100,0 |
| Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 | 8,0 |
| Циклогексанон | 15,0 |
| Глицидол | 12,0 |
| Фенилиизоцианат | 16,0 |
| Ксилол | 6,0 |
| Полидиенуретандиэпоксид | 1,5 |
| Триэтилентетраамин | 14,0 |
| Полые стеклянные микросферы | 26,0 |
Пример 4
Осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (масс. ч.):
| Эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 100,0 |
| Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 | 9,0 |
| Циклогексанон | 25,0 |
| Глицидол | 18,0 |
| Фенилиизоцианат | 24,0 |
| Ксилол | 8,0 |
| Полидиенуретандиэпоксид | 1,8 |
| Полиэтил енполиамины | 16,0 |
| Полые стеклянные микросферы | 32,0 |
Пример 5
Осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (масс. ч.):
| Эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 100,0 |
| Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 | 10,0 |
| Циклогексанон | 30,0 |
| Глицидол | 20,0 |
| Фенилиизоцианат | 30,0 |
| Ксилол | 10,0 |
| Полидиенуретандиэпоксид | 2,0 |
| Диэтилентриамин | 18,0 |
| Полые стеклянные микросферы | 35,0 |
Пример 6
Осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (масс. ч.):
| Эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 100,0 |
| Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 | 11,0 |
| Циклогексанон | 32,0 |
| Глицидол | 21,0 |
| Фенилиизоцианат | 32,0 |
| Ксилол | 11,0 |
| Полидиенуретандиэпоксид | 2,1 |
| Полиэтил енполиамины | 19,0 |
| Полые стеклянные микросферы | 36,0 |
Соотношения компонентов в примере 1 взяты ниже нижнего заявляемого предела, а в примере 6 - выше высшего заявляемого предела.
Свойства заявляемой полимерной композиции в сравнении с прототипом приведены в таблице.
Как видно из данных таблицы, заявленный компаунд, приготовленный по примерам 3, 5 имеет удельное акустическое сопротивление по сравнению с прототипом ниже более чем в два раза, при этом чувствительность пары преобразователей выше в три раза.
Список литературы
1. Авторское свидетельство SU 1733440, опубл. 15.05.1992 г.
2. Патент RU 2409603, опубл. 26.02.2009 г.
3. Патент RU 2669278, опубл. 08.12.2017 г.
Эпоксидный компаунд для заливки согласующего слоя электроакустических пьезопреобразователей, включающий эпоксидную диановую смолу ЭД-20, эпоксидную алифатическую смолу ДЭГ-1, алифатический аминный отвердитель, полидиэнуретандиэпоксид, изоцианат, глицидол, ксилол, полые стеклянные микросферы, отличающийся тем, что эпоксидный компаунд в своем составе дополнительно содержит циклогексанон, а в качестве изоцианата - фенилизоцианат при следующем соотношении компонентов (масс. ч.):
| Эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 100,0 |
| Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 | 5,0-10,0 |
| Циклогексанон | 10,0-30,0 |
| Глицидол | 8,0-20,0 |
| Фенилиизоцианат | 12-30,0 |
| Ксилол | 3,0-10,0 |
| Полидиенуретандиэпоксид | 0,5-2,0 |
| Алифатический аминный отвердитель | 12,0-18,0 |
| Полые стеклянные микросферы | 12,0-35,0 |
