Полимерная композиция

 

2 (72) Авторы изобретения

В.М. Капитонов, А. А. Воронин и Ю. А. Ми (7I ) Заявитель (54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

Изобретейие относится к области получения полимерных эпоксидных компо1 зиций, преимущественно прессовочного назначения, и может быть использовано в электро- и радиопромышленности, а

5 также в строительстве.

Известна полимерная композиция, включающая эпоксидную смолу и отверждающую систему, в состав которой входят алифатический амин и гуминовые кислоты(1), при этом алифатический амин по отношению к кислотам взят в избытке.

Недостатком известной композиции является низкая жизнеспособность, повышенная токсичность из-за наличия аминов и высокая стоимость.

Цель изобретения состоит в повышении жизнеспособности, снижении токсичности и удешевлении композиции.

Поставленная цель достигается тем, что композиция, содержащая эпоксидную смолу и отверждающую систему, включающую амин и гуминовые кислоты, содержит указанные компоненты в следующем соотношении, вес.ч:

Эпоксидная смола 100

Гуминовые кислоты 55-1050

Амин 1-5

Гуминовые кислоты могут быть использованы в композиции как в чистом виде, так и виде природных соединений, содержащих связанныв гуминовые кислоты.

Гуминовые кислоты являются составной частью почвенного слоя, торфа и гумусовых углей начальной стадии метаморфизма. Торф содержит до 45% гуминовых кислот, бурые угли от 10 до 90% гуминовых кислот на горючую массу.

Кроме того, гуминовые кислоты могут быть получены с выходом 50% и более от веса исходного вещества частичным окислением гумусовых бурых и каменных углей различными окислителями. Иэ веществ, содержащих гуминовые кислоты, они могут быть выделены в виде солей путем обработки щелочью, а иэ солей гуминовые кислоты выделяются обработ6ОО кой минеральной кислотой. Гуминовые киспо1ы представляют собой смесь большого чйсла вьтсокомолекулярйьтх химических соединений, растворимых в щелочи, иметощих общие ч ерты строения. N эл екул а гумн н эвой кислоты состоит из ароматической части, с которой соединены карбэксильные, метоксильные и фенэльные гиарэксильные группы. Кроме того, присутствуют азот, карбэнильные группы и кисло- 10 род в неактивной форме. Из всего набора функциональных групп, имеющихся в гуминэвых кислотах, два типа, à именно карбоксильные группы и фенэльные гидрэкислы, могут реагировать с эпэксид- 5 ными группами эпэксидных смол, нэ высокий молекулярный вес и сложная пространственная структура гуминэвых киспот обуславливают их низкую реакциэниую способность.

При использовании гуминэвых кислот и виде природных соединений, например окисленного каменного угля, инертная часть отвердителя служит наполнителем.

В случае необходимости в состав композиции, например для прессования, могут быть введены дэпэлнительнэ минеральный напопнитель (370-1150 вес.ч) и анти адгезив (2,3-1 7 вес.ч)

Пример l. Получение окисленного каменного угля. В .химический стакан загружают 300 г тонкэизмепьченнэгэ каменного угля и при периодическом перемешивании при 70-107" С за 14 ч посте35 пенно добавляют 1560 г 497о-,нэй азотной кист этьт. Полученный твердый осадок отмывают водой (трижды пэ 500 мл) от оставшейся азотной кислоты и высуши4 вают при 120 С Выход сухого окислен- 40 ного угля составляет 310 г, эквивалентный вес 273 (ОКУ-1) (определенный методом потенциометрического обратного титрования раствором едкого натра.)

В условиях примера 1 при добавлении

2380 г азотной кислоты получают прэ45 дукт с эквивалентным весом 242 (ОКУ2).

Пример 2. Выделение гуминэвой кислоты. К 100 r сухого окисленного

50 угля, полученного пэ примеру 1, добавляют раствор 34 r едкого натра в 2 л воды нагревают и отфильтровывают горячий раствор. Фильтрат. нейтрализуюг серной кислотой дэ рН-2, осадок этфильтро55 вывают и сушат. Выхба гуминэвэй кислэты 58 г, эквивалентный вес 405 (ГК-3), Аналогичным образом из 100 r окисленного угля с эквивалентным весом 242

042 получают гуминэвую кислоту (55 г) с эквивалентным весом 376 (ГК-4). Для пэлучения композиции тщательно измельчают и перемешивают все кэмпэненты, пэсле чегэ полученную смесь нагревают при 170-180 С в течение 2 ч,охлажd дают и измельчают. Примеры 3-11 приведены в табл. 1 и 2.

Из пэлученнэгэ порошка методом компрессионного прессования формуют образцы по следующему режиму:

Время прессования, ч 2

Температура, С 1 70

Давление„кг/см 60

Опрессэванные образцы пэавергают термээбрабэгке при 220 С в течение

3 ч. Состав пэлученных кэмпэзиций приведен в табл. 1. Физикэ-механические показатели полученных композиций в сравнении с известной приведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2 жизнеспособность предлагаемых композиций несравненно выше, чем у известной при близких физико-механических показателях.

Практически неэграниченные ресурсы и низкая стоимость веществ сэ значительными содержанием гуминовых кислот (тэрф, бурые угли низкой степени метамэрфизма), которые могут бьггь использованы или непосредственно в качестве этвердителей в эпэксидных композициях, или выделения гумйнэвых кислот, и веществ, окислением которых могут бьггь получены гуминовые кислоты (гумусовые бурые угли высокой степени метаморфизма и каменные угли), низкая стоимость реагентэв (еакий натр, азотная и серная кислота), необходимых для выделения гуминэвых кислот из исходных веществ, делают этвердители данного изобретения дешевыми, чтэ в совокупности с большим эквивалентным весом отвердителя (снижается расхоа эпоксидной смолы на

1 т композиции) позволит снизить ее ст э им эсть.

Например стоимость гексаметилендиамина составляет 3000 руб. на 1 т, полиэтиленполиамина - 1000 руб на 1 т, стоимость же торфа и бурого угля - 20

50 руб. на 1 т, окисленного каменного угля - 350 руб. на 1 т и гуминовой кислоты из торфа - 900 руб на 1 т.

Высокий молекулярный вес (более

800) гуминовых кислот исключает ттх летучесть в условиях переработки. Низкая реакционная спэсэбнэсть гуминовых кислот позволяет хранить кэмпэзицию в

690042

Гуминовые кислоты, вес.ч

Наполнитель (марш алит), вес.ч

Антиадезив (стеарат кальция)м вес.ч.

Амин

Эпоксидная смола, вес.ч

Пример

ОКУ-1 54 УП-0632 870

" 2,3

ЭД-8 100

-То же270 То же 370

5,5

То же

532

268

270

9,5

То же 630

378

5,5

2-нитро-1,4

-парафениленди амин 370

5,5

ДГЭГГФК 100

ЭД-8 100

То же

17,0

1060 УП-0632 1150

3,0

500

ГК-3 400 То же

3,0

340

ОКУ-2 239

ГК-4 370

3,2

470

ДГЭГГФК-лиглицидиловый эфир гексагидрофталевой кислоты

Т аблица2

Предел прочноспри сжатии, кгс/см 443 444 439 532 683 358 398 643 1128 1200

Геплостойкость по Вика, С 152 90 — - 110 >200 100 122 )250 140

Твердость| кгс/см 1628 1396 — - 1805 1857 1816 1951 2275 1800 жизнеспособность, )12 >12 )12 >12 >12 >12 >12 )12 >12 мес.

30 мин

1-5

55-1050

Эпоксидн ая смол а

Амин

Гуминовые кислоты

ЦНИИПИ Заказ 5906/23 Тираж 585 Подписное

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 гечение длительного времени. Кроме того, высокий молекулярный вес гуминовых кислот способствует повышению теплоФормула изооретения

Полимерная композиция, содержащая эпоксидную смолу и отверждающую сис тему, включающую амин и гуминовые кислоты, отличающаяся тем, что, с целью повышения жизнеспособности, о снижения токсичности и удешевления композиции, она содержит указанные ком(IoHBHTbI в следующем соотношении, s вес.ч стойкости пресс-композиции прй определенных условиях термообработки исходной композиции и готовых изделий.

Т абл иц а 1

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 438673, кл. С 08 L 63/00, 1971 (прототип) .