Эпоксидное связующее для армированных пластиков
Владельцы патента RU 2790518:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И.Менделеева) (RU)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединение им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН) (RU)
Изобретение относится к области создания высокопрочных композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей и эпоксидных связующих, которые могут быть использованы в аэрокосмической промышленности, автомобилестроении, судостроении и в других отраслях промышленности. Связующее включает эпоксидиановую смолу, отвердитель 4,4'-диаминодифенилсульфон и термопластичный модификатор, в качестве которого используют смесь термопластов, состоящую из полиэфирсульфона и кардового полиариленэфиркетона с фталидной группой, при следующем соотношении компонентов, масс.ч.: эпоксидиановая смола 100, полиэфирсульфон 2,5-10, кардовый полиариленэфиркетон с фталидной группой 2,5-10, 4,4'-диаминодифенилсульфон 29-30. Результатом является повышение ударной вязкости, прочности при изгибе и температуры стеклования связующего. 2 табл., 8 пр.
Изобретение относится к области создания высокопрочных композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей и эпоксидных связующих, которые могут быть использованы в аэрокосмической промышленности, автомобилестроении, судостроении и в других отраслях промышленности.
Известно эпоксидное связующее, содержащее эпоксидную смолу и смесь термопластов в следующих соотношениях, масс.ч.: ЭД-20 - 70, полисульфон - 5, полиэфирсульфон - 5, 4,4'-диаминодифенилсульфон - 30 связующее (Р.И. Сопотов, И.Ю. Горбунова, Д.В. Онучин, В.А. Костенко, А.И. Коротова, Н.В. Борносуз. Влияние модификаторов полисульфона и полиэфирсульфона на термомеханические свойства эпоксиаминного связующего. Успехи в химии и химической технологии том XXXIX, 2015, №10).
К недостаткам данного технического решения относится относительно невысокая температура стеклования отвержденного связующего и относительно низкая ударная вязкость.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является композиция эпоксидного связующего, включающего эпоксидиановую смолу - 100 масс.ч., отвердитель 4,4'-диаминодифеилсульфон - 35-50 масс.ч., смесь полисульфон и полиэфиримид - 1-25 масс.ч. (патент RU 2547506 Зюкин С.В., Кербер М.Л., Горбунова И.Ю.)
Существенным недостатком этой композиции является ее невысокая прочность при изгибе и относительно низкая температура стеклования при содержании полисульфона 7,5 масс.ч. и полиэфиримида 7,5 масс.ч.
Техническим результатом предлагаемого авторами изобретения является увеличение прочности при изгибе и температуры стеклования связующего.
Этот технический результат достигают составом эпоксидного связующего, включающем эпоксидиановую смолу, отвердитель 4,4'-диаминодифенилсульфон и термопластичный модификатор, в качестве которого используют смесь полиэфирсульфона и кардового полиариленэфиркетона с фталидной группой, при следующем соотношении компонентов, масс, ч.:
| Эпоксидиановая смола | 100 |
| Полиэфирсульфон | 2,5-10 |
| Кардовый полиариленэфиркетон | |
| с фталидной группой | 2,5-10 |
| 4,4'-диаминодифенилсульфон | 29-30 |
В качестве эпоксидиановой смолы связующее содержит смолу марки ЭД-20 или ЭД-22 ГОСТ 10587-84, в качестве термопластичных модификаторов - полиэфирсульфон марки Ultrason Е 2010 или марки Ultrason Е 2020 Р SR, и кардовый полиариленэфиркетон с фталидной группой, синтезированный в лаборатории Полиариленов №318 ИНЭОС РАН им. А.Н. Несмеянова, отвердитель 4,4'-диаминодифенилсульфон (ДАДФС) ТУ 6-14-17-95.
Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемое эпоксидное связующее отличается от известной композиции использованием в ее составе в качестве модификатора ранее не применяемой смеси термопластов. Это позволяет сделать вывод о новизне предлагаемой эпоксидной композиции.
Использование в составе предлагаемого эпоксидного связующего смеси полиэфирсульфона и кардового полиариленэфиркетона с фталидной группой привело к одновременному увеличению температуры стеклования, повышению прочности при изгибе отвержденных материалов на его основе. Использование в составе кардового полимер приводит к росту температуры стеклования отвержденного связующего. В этом авторы усматривают изобретательский уровень предлагаемого ими технического решения.
Пример 1.
В реактор, снабженный обогревом и мешалкой, загружают последовательно эпоксидиановую смолу марки ЭД-20. При непрерывном перемешивании поднимают температуру до 80-90°С и перемешивают 10-20 мин. Затем в реактор при работающей мешалке загружают термопластичный модификатор полиэфирсульфон (ПЭС) марки Ultrason Е 2010 и перемешивают в течение 200-240 минут при 80-90°С.Затем температуру поднимают до 165-180°С и добавляют кардовый полиариленэфиркетон с фталидной группой (ПАЭК). Соотношение ЭД-20 и полиэфирсульфона, и кардового полиариленэфиркетона с фталидной группой составляет 100:2,5:2,5. Перемешивание при 165-180°С длится 150-180 минут, после чего температуру понижают до 80-90°С и вводят 4,4'-диаминодифенилсульфон, смешение ведут в течение 20-30 минут (соотношение ЭД-20 и 4,4'-диаминодифенилсульфона 100:30). Температуру снижают до 50-60°С и перемешивают еще 30-40 минут. Готовое связующее упаковывают в герметичную тару.
Примеры 2-8 осуществляют аналогично примеру 1 с использованием соотношений, представленных в таблице 1.
Свойства композиции по примерам 1-8 в сравнении с прототипом приведены в таблице 2. Условия получения связующего аналогичны примеру 1.
При содержании полиэфирсульфона и кардового полиариленэфиркетона с фталидной группой ниже предельных значений в значительной степени понижается ударная вязкость, прочность при изгибе и температура стеклования отвержденного эпоксидного связующего, а при содержании выше предельных значений получение изделий из эпоксидного связующего затруднено. При содержании 4,4'-диаминодифенилсульфона ниже предельных значений в значительной степени снижается прочность при изгибе и температура стеклования отвержденного эпоксидного связующего, а при содержании выше предельных значений получение изделий из эпоксидного связующего затруднено.
Результаты получены при использовании оборудования ЦКП им. Д. И. Менделеева.
Эпоксидное связующее для армированных пластиков, включающее эпоксидиановую смолу, отвердитель 4,4'-диаминодифенилсульфон и смесевой термопластичный модификатор, отличающееся тем, что в качестве одного из термопластичных модификаторов используют кардовый полиариленэфиркетон с фталидной группой, а в качестве второго - полиэфирсульфон при следующем соотношении компонентов, масс.ч.:
| Эпоксидиановая смола | 100 |
| Полиэфирсульфон | 2,5-10 |
| Кардовый полиариленэфиркетон | |
| с фталидной группой | 2,5-10 |
| 4,4'-диаминодифенилсульфон | 29-30 |
