полимерная композиция для заливки пьезокомпозитных элементов

Формула изобретения

Полимерная композиции для заливки пьезокерамических композиционных элементов связности 1-3, включающая эпоксидную диановую смолу, эпоксидную алифатическую смолу, алифатический аминный отвердитель и модификатор, отличающаяся тем, что полимерная композиция в своем составе в качестве модификатора содержит полидиенуретандиэпоксид и продукт взаимодействия дифенилметандиизоцианата с глицидолом при молярном соотношении компонентов от 1,0-1,1 до 1,0-1,5 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Эпоксидная диановая смола ЭД-20	100
Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1	5-15
Полиденуретандиэпоксид	0,5-5,0
Дифенилметандиизоцианат	3,8-19,0
Глицидол	1,2-6,0
Алифатический аминный отвердитель	12-18

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической технологии герметиков и заливочных компаундов и предназначено для использования в производстве пьезокерамических устройств, в частности, при изготовлении пьезокерамических композитных элементов связности 1-3, работающих в условиях воздействия динамических механических нагрузок.

Полимерная композиция для заливки пьезокомпозитных элементов связности 1-3 должна иметь пониженную вязкость, повышенную ударную вязкость и адгезию к пьезокерамическим материалам, обеспечить монолитность композита (отсутствие воздушных включений и трещин) и устойчивость к динамическим механическим нагрузкам.

Известна полимерная композиция для заливки пьезокерамических датчиков, 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 (Аналог. А.с. СССР № 1733440, кл. C08L 3/00; C08K 13/02; C08L 63/00, опубл. 15.05.92. Бюл. № 18).

Известная композиция имеет повышенный акустический импеданс и адгезию к пьезокерамическим материалам, однако при заливке композиционных пьезоэлементов не обеспечивает полного удаления воздушных включений из-за недостаточно низкой вязкости.

Также известна эпоксидная композиция для герметизации полупроводников, включающая диановую и алифатическую эпоксидную смолу, отвердитель, ускоритель и поверхностно-активные вещества (Аналог. Яп. Заявка 61-89247. Заявл.: 8.10.84. № 59-209841. Опубл.: 7.05.86. Кл. C08L 63/00; C08G 59/20).

Известная композиция устойчива к растрескиванию, однако имеет относительно невысокую адгезию к пьезокерамическим материалам.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является полимерная композиция, включающая эпоксидную диановую смолу, эпоксидную алифатическую смолу, аминный отвердитель и в качестве модификатора продукт взаимодействия мономерного диизоцианата с глицидолом при стехиометрическом соотношении компонентов (Прототип. А.с. СССР № 730752, кл. C08L 63/02, опубл. 30.04.80. Бюл. № 16).

Полимерная композиция по прототипу характеризуется улучшенными физико-механическими показателями.

Недостатком известной композиции является пониженная адгезия к пьезокерамике и повышенная вязкость, что затрудняет заливку пьезокомпозитов и приводит к образованию воздушных пузырей.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является достижение технического результата, заключающегося в снижении вязкости полимерной композиции, повышении адгезии к пьезокерамическим материалам при сохранении высокой ударной вязкости и повышение динамической прочности композиционных пьезоэлементов.

Поставленная задача решается в полимерной композиции для заливки пьезокерамических композиционных элементов связности 1-3, включающей эпоксидную диановую смолу, эпоксидную алифатическую смолу, алифатический аминный отвердитель, и в качестве модификатора в своем составе содержащей полидиенуретандиэпоксид и продукт дифенилметандиизоцианата с глицидолом при молярном соотношении компонентов от 1,0-1,1 до 1,0-1,5 при следующем соотношении компонентов (мас.ч.):

Эпоксидная диановая смола ЭД-20	100
Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1	5-15
Полидиенуретандиэпоксид	0,5-5,0
Дифенилметандиизоцианат	3,8-19,0
Глицидол	1,2-6,0
Алифатический аминный отвердитель	12,0-18,0

Таким образом, отличительными признаками изобретения является то, что полимерная композиция в своем составе в качестве модификатора содержит полидиенуретандиэпоксид и продукт взаимодействия дифенилметандиизоцианата с глицидолом при молярном соотношении компонентов от 1,0-1,1 до 1,0-1,5.

Указанная совокупность отличительных признаков позволяет достичь технического результата, заключающегося в улучшении технологических свойств полимерной композиции, повышении адгезии к пьезокерамическим материалам и обеспечении устойчивости к воздействию динамических механических нагрузок.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Стандарты, в соответствии с которыми выпускаются использованные вещества, приведены ниже.

Эпоксидная диановая смола ЭД-20	ГОСТ 10587-84
Эпоксидные алифатические смолы ДЭГ-1 и ТЭГ-1	ТУ 2225-527-00203521-98
Алифатические амины	ТУ 2413.35700203447-99
Полидиенуретандиэпоксид ПДИ-3АК	ТУ 38.103410-85
Дифенилметандиизоцианат	ТУ 113-03-609-86
Глицидол	ТУ 38.402-62-162-88

Пример 1.

К 100 мас.ч. эпоксидной диановой смолы ЭД-20 добавляют 4 мас.ч. эпоксидной алифатической смолы ДЭГ-1, нагревают до 80 С, затем вводят 1,0 мас.ч. глицидола и 0,4 мас.ч. полидиенуретандиэпоксида, перемешивают в течение 5 мин, по частям добавляют 3,4 мас.ч. дифенилметандиизоцианата и при температуре 80°С перемешивают в течение 30 мин. Затем реакционную массу охлаждают до комнатной температуры и вводят 11 мас.ч. алифатического аминного отвердителя, в качестве которого берут диэтилентриамин. Смесь перемешивают в течение 2-3 мин.

В примере 1 взяты запредельные соотношения компонентов - ниже нижнего предела.

Пример 2.

Осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (мас.ч.):

Эпоксидная диановая смола ЭД-20	100
Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1	6,0
Полидиенуретандиэпоксид	0,5
Дифенилметандиизоцианат	16,0
Глицидол	5,0
Полиэтиленполиамины	12,0

Пример 3.

Осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (мас.ч.):

Эпоксидная диановая смола ЭД-20	100
Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1	15,0
Полидиенуретандиэпоксид	2,0
Дифенилметандиизоцианат	19,0
Глицидол	6,0
Триэтилендиамин	15,0

Пример 4.

Осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (мас.ч.):

Эпоксидная диановая смола ЭД-20	100
Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1	10,0
Полидиенуретандиэпоксид	2,0
Дифенилметандиизоцианат	14,0
Глицидол	4,0
Триэтилендиамин	14,0

Пример 5.

Осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (мас.ч.):

Эпоксидная диановая смола ЭД-20	100
Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1	8,0
Полидиенуретандиэпоксид	2,0
Дифенилметандиизоцианат	14,5
Глицидол	5,0
Полиэтиленполиамины	15,0

Пример 6.

Осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем качественном н количественном соотношении компонентов (мас.ч.):

Эпоксидная диановая смола ЭД-20	100
Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1	18,0
Полидиенуретандиэпоксид	6,0
Дифенилметандиизоцианат	20,0
Глицидол	1,0
Триэтилендиамин	16,0

В примере 6 взяты запредельные соотношения компонентов, содержание глицидола - ниже нижнего заявляемого предела, а остальных компонентов - выше верхнего заявляемого предела.

Свойства заявляемой полимерной композиции в сравнении с прототипом приведены в таблице.

Как видно из данных таблицы, заявляемая полимерная композиция по технологическим характеристикам существенно превосходит прототип, адгезионная прочность к пьезокерамике выше в 1,4-1,8 раза. Композитные пьезоэлементы, залитые заявляемой полимерной композицией, обладают устойчивостью к воздействию динамических механических нагрузок.

Таблица
Показатели	Величина показателей по примерам
1	2	3	4	5	6	Прототип
Динамическая вязкость при 20°С, Па·с	4,0	5,0	5,4	5,2	4,8	4,2	15-30
Температура заливки, °С	20	20	20	20	20	20	80
Жизнеспособность при температуре заливки, мин	20	20	20	20	20	20	10
Адгезионная прочность с пьезокерамикой, МПа	18	26	28	25	31	15	17
Устойчивость композитных пьезоэлементов к воздействию динамических механических нагрузок	-	+	+	+	+	-	-
+ - устойчив;
- - не устойчив.