способ удаления летучих примесей из эпоксидной смолы и устройство для его осуществления

Формула изобретения

Способ удаления летучих примесей из эпоксидной смолы, включающий нагрев эпоксидной смолы до температуры 100-110°С в емкости при перемешивании, отличающийся тем, что нагрев смолы осуществляют путем размещения емкости с эпоксидной смолой в бак с нагреваемым маслом, а при достижении температуры смолы 50°С в ее нижние слои подают воздух.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для удаления летучих примесей из эпоксидной смолы при ее подготовке к использованию в покрытиях изделий.

Известен способ удаления летучих примесей из эпоксидной смолы (см. Старостинецкий Ю.Н., Муляр Ю.Н. Формообразование поверхностей тел вращения эпоксидными компаудами. - М., 1989 г., с.20-21), (Машиностроительное производство. Серия Прогрессивные технологические процессы в машиностроении. Обзорная информация ВНИИТЭМР. Вып.3), принятый за прототип. Способ заключается в том, что эпоксидную смолу помешают в емкость, нагревают до температуры 50-60°С, перемешивают смолу в емкости и затем выстаивают смолу в течение 10-15 минут.

Описанный способ имеет следующие недостатки. Нагрев смолы до 50-60°С не позволяет получить достаточную вязкость, влияющую на быстрое удаление летучих примесей. При данной температуре давление насыщенных паров имеет относительно небольшую величину, что не способствует интенсивному обмену летучих примесей между смолой и воздухом (массообмену). Необходимо осуществлять выстаивание смолы, что увеличивает длительность процесса. Перемешивание смолы не обеспечивает необходимый массообмен.

Данный способ осуществляется в известном из того же источника информации устройстве, содержащем емкость для смолы, устройство для нагрева емкости и мешалку, размещенную внутри емкости.

Это устройство по причинам, изложенным выше при описании способа, не обеспечивает высокое качество очистки эпоксидной смолы от летучих примесей. Кроме того, устройство не обеспечивает равномерный нагрев эпоксидной смолы и поддержание постоянной температуры нагрева смолы, что может привести к перегреву и окислению смолы в зоне наиболее близкого ее прилегания к устройству нагрева и, следовательно, к снижению качества получаемой смолы после удаления летучих примесей. Устройство не обеспечивает безопасное для человека удаление летучих примесей, т.к. испарение летучих веществ происходит в окружающее емкость пространство.

Данным изобретением решается задача получения эпоксидной смолы с высокой степенью ее очистки от летучих примесей.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении интенсивности и качества очищения эпоксидной смолы от летучих примесей, в повышении безопасности технологического процесса.

Для получения указанного технического результата в предлагаемом способе удаления летучих примесей из эпоксидной смолы, включающем нагрев и перемешивание смолы в емкости, нагрев смолы осуществляют до температуры 100-110°С путем размещения емкости со смолой в баке с нагреваемым маслом, при этом по достижении температуры смолы 50°С в ее нижние слои подают воздух. Нагрев эпоксидной смолы до температуры 100-110°С позволяет получить оптимальную вязкость смолы, способствующую интенсивной ее очистке. Нагрев смолы путем размещения емкости в бак с нагреваемым маслом позволяет равномерно производить нагрев эпоксидной смолы, что улучшает качество смолы после удаления летучих примесей. Подача воздуха в нижние слои эпоксидной смолы при нагреве смолы 50°С позволяет улучшить массообмен в смоле, что способствует увеличению интенсивности удаления летучих примесей и, следовательно, повышению качества очистки эпоксидной смолы.

Для получения указанного технического результата в устройстве для удаления летучих примесей из эпоксидной смолы, содержащем емкость для смолы, устройство для нагрева емкости и мешалку, размещенную внутри емкости, устройство для нагрева емкости выполнено в виде бака, наполненного маслом, внутри которого помещена емкость, на дне бака под емкостью установлены нагревательные элементы, а в емкости установлены сливной вентиль, вытяжная вентиляция и трубопровод для подачи воздуха, который соединен с распылителем, установленным на дне емкости. Устройство снабжено прибором контроля и регулировки температуры нагрева смолы. Стенки бака выполнены с теплоизолирующими прокладками.

Выполнение устройства для нагрева емкости в виде бака, наполненного маслом, внутри которого помещена емкость, и нагревательных элементов, установленных на дне бака под емкостью, позволяет быстро и равномерно осуществлять нагрев емкости через разогретое масло, что исключает возможность перегрева смолы в отдельных зонах, что повышает качество эпоксидной смолы после очистки. Снабжение устройства трубопроводом и распылителем, через которые в нижние слои эпоксидной смолы подается воздух, способствует увеличению массообмена примесей между смолой и воздухом и тем самым способствует удалению примесей не только с поверхности "зеркала" налитой в емкость эпоксидной смолы, а также и из нижних слоев, что повышает интенсивность и качество очищения эпоксидной смолы от летучих примесей. Установленный в емкости сливной вентиль позволяет сливать очищенную эпоксидную смолу по окончании технологического процесса. Снабжение устройства вытяжной вентиляцией позволяет удалить летучие примеси, содержащие вредные для здоровья человека компоненты, что повышает безопасность технологического процесса. Устройство снабжено прибором контроля и регулировки температуры нагрева смолы, что способствует качественному проведению технологического процесса. Выполнение стенок бака с теплоизолирующими прокладками позволяет снизить энергозатраты на нагрев эпоксидной смолы.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Эпоксидную смолу заливают в емкость, которую помещают в бак с нагреваемым маслом. Производят нагрев смолы с одновременным ее перемешиванием. При достижении температуры эпоксидной смолы 50°С в ее нижние слои подают воздух. Далее продолжают нагревать эпоксидную смолу до температуры 100-110°С. Разогрев эпоксидной смолы до температуры меньше 100°С не дает той степени вязкости, при которой происходит интенсивная очистка смолы, а разогрев эпоксидной смолы до температуры выше 110°С приводит к окислению смолы, ухудшая ее качество после очистки. Кроме того, при температуре 100-110°С давление насыщенных паров, составляющих значительную долю в летучих примесях, приближается к атмосферному. Чтобы увеличить массообмен, в нижние слои эпоксидной смолы подают воздух. Пузырьки воздуха, поднимаясь по толще смолы, насыщаются парами летучих примесей и удаляются из смолы. Сочетание увеличенной поверхности массообмена и высокой упругости паров примесей способствует массообмену летучих примесей, что исключает выстаивание эпоксидной смолы. При этом воздух начинают подавать при достижении температуры эпоксидной смолы 50°С, т.к. при более низкой температуре вязкость смолы еще высокая и воздух не может эффективно участвовать в массообмене. Нагрев емкости со смолой с помощью нагреваемого масла позволяет равномерно производить нагрев эпоксидной смолы и исключить перегрев (окисление смолы), т.к. отсутствует непосредственная зона контакта нагревательных элементов и емкости.

Устройство для удаления летучих примесей из эпоксидной смолы содержит емкость 1 для смолы, помещенную в бак 2 с маслом. На дне бака 2 под емкостью установлены нагревательные элементы 3. Ёмкость 1 снабжена крышкой 4, в которую вмонтированы вытяжная вентиляция 5 и трубопровод 6 для подачи воздуха в нижние слои эпоксидной смолы через распылитель 7, установленный на дне емкости 1. Устройство снабжено прибором 8 контроля и регулировки температуры нагрева эпоксидной смолы. Стенки бака 2 снабжены теплоизолирующими прокладками 9. Устройство снабжено мешалкой 10, размещенной внутри емкости 1. Оно также имеет сливной вентиль 11, одним концом соединенный с донной частью емкости 1.

Схема устройства поясняется чертежом.

Устройство работает следующим образом. Эпоксидную смолу, подлежащую очистке, заливают через патрубок в крышке 4 в емкость 1 и нагревают до температуры 50°С, при этом перемешивают смолу мешалкой 10. Нагрев емкости 1 осуществляют через масло, нагреваемое нагревательными элементами 3. Через трубопровод 6 и распылитель 7 в нижние слои смолы подают воздух давлением 0,4 МПА. Нагрев продолжают до достижения температуры смолы 100-110°С. Прибор 8 контролирует нагрев и обеспечивает поддержание заданной температуры. Образовавшиеся пузырьки воздуха при прохождении через нагретую смолу соединяются с летучими примесями и удаляются в вытяжную вентиляцию 5. По окончании процесса очистки через сливной вентиль 11 производят слив очищенной смолы.

Согласно ГОСТ 10587-84 "Смолы эпоксидно-диановые неотвержденные" п.1.3 массовая доля летучих примесей (эпихлоргидрина, толуола и т.д.) в смолах ЭД-22, ЭД-20, ЭД-16, ЭД-6, высшего сорта не должно превышать 0,2%.

Для анализа технического результата использовалась эпоксидно-диановая смола ЭД-20. Перед очисткой смолы произвели первый замер для определения массовой доли содержания летучих примесей. Метод определения содержания летучих примесей в эпоксидных смолах изложен в ГОСТ 22456-77. Определение массовой доли летучих примесей X₁ в процентах производится по формуле (ГОСТ 22456-77 п.3.2)

X₁=(m₁ -m₂)×100/(m₁-m),

где m - масса стаканчика, г;

m₁ - масса стаканчика с испытуемым материалом, г;

m₂ - масса стаканчика с высушенным испытуемым материалом, г;

Масса стаканчика 23,9735;

Масса стаканчика с испытуемым материалом 25,2354;

Масса стаканчика с высушенным материалом 25,2288 г.

Массовая доля летучих примесей для первого замера равна:

(25,2354-25,2288)×100/(25,2354-23,9735)=0,52%.

Затем смолу залили в установку, предварительно подогрели до 50°С, через 9 минут после включения подачи воздуха произвели второй замер и определили массовую долю летучих примесей:

(25,1213-25,1203)×100/25,1213-23,9735)=0,09%,

где 25,1213 г - масса стаканчика с испытуемым материалом;

25,1203 г - масса стаканчика с высушенным материалом.

Через 12 минут после включения подачи воздуха произвели третий замер и определили массовую долу летучих примесей:

(25,1985-25,1984)×100/(25,1985-23,9735)=0,01%,

где 25,1985 г - масса стаканчика с испытуемым материалом;

25,1984 г - масса стаканчика с высушенным материалом.

Полученные данные сведены в таблицу 1.

Таким образом, можно сделать вывод, что эффективность удаления летучих примесей из эпоксидной смолы, выполненного согласно предложенному способу, очень высокая.