эпоксидное связующее для стеклопластиков
Классы МПК: | C08L63/02 простые полиглицидные эфиры бисфенолов B32B27/38 содержащие эпоксидные смолы B32B17/10 из синтетических смол |
Автор(ы): | Огрель Лариса Юрьевна (RU), Ястребинская Анна Викторовна (RU) |
Патентообладатель(и): | Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2004-12-28 публикация патента:
20.02.2006 |
Изобретение относится к способу получения эпоксидного связующего для стеклопластиков, которые могут быть использованы для изготовления стеклопластиковых труб, емкостей и др. Связующее включает следующее соотношение компонентов, в мас.%: 57,5-67,5 эпоксидиановой смолы, 5-20 активного разбавителя, 12-34 ароматического аминного отвердителя, модифицирующую легирующую добавку, состоящую из 0,2-2,0 ПМС-5000 и 0,3-2,0 антиоксиданта "Ирганокс-1010". В качестве активного разбавителя связующее содержит эпоксианилиновую смолу, представляющую собой продукт конденсации анилина и эпихлоргидрина. Изобретение позволяет повысить разрушающее напряжение при сжатии и растяжении, а также повысить теплостойкость и адгезионные характеристики, снизить длительность отверждения связующего, расширить арсенал средств для получения связующего, соответствующего нормативным требованиям, предъявляемым к эпоксидным связующим. 2 табл.
Формула изобретения
Эпоксидное связующее для стеклопластиков, включающее эпоксидиановую смолу, активный разбавитель и ароматический аминный отвердитель, отличающееся тем, что в качестве активного разбавителя связующее содержит эпоксианилиновую смолу, представляющую собой продукт конденсации анилина и эпихлоргидрина, и дополнительно модифицирующую легирующую добавку, состоящую из ПМС-5000 и антиоксиданта Ирганокс-1010, при следующем содержании компонентов, мас.%:
Эпоксидиановая смола | 57,5-67,5 |
Эпоксианилиновая смола | 5-20 |
Ароматический аминный отвердитель | 12-34 |
ПМС-5000 | 0,2-2,0 |
«Ирганокс-1010» | 0,3-2,0 |
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области композиционных материалов, которые могут быть использованы для изготовления стеклопластиковых труб, емкостей и др.
Известно эпоксидное связующее для стеклопластиков, включающее эпоксидиановую смолу, отвердитель - изометилтетрагидрофталевый ангидрид, ускоритель УП606/2 - 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол и модификатор - пластификатор ЭДОС, представляющий собой смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров (RU 2145617, опубл. 20.02.2000, Кл. С 08 L 63/02).
Недостатками данного изобретения являются низкие прочностные и термические характеристики стеклопластика на основе данного связующего. Кроме того, изготовление стеклопластика требует длительного времени (порядка 12 часов) термообработки.
Наиболее близким, принятым за прототип, является связующее для армированных пластиков, изложенное в патенте RU 2141493, опубл. 20.11.1999, Кл. С 08 L 63/02. Известное связующее включает эпоксидиановую смолу, ароматический аминный отвердитель и активный разбавитель - глицидиловые эфиры кислот фосфора.
Недостатками известного связующего являются длительность отверждения и невысокая теплостойкость.
Техническим результатом заявленного изобретения является расширение арсенала средств для получения связующего, соответствующего нормативным требованиям, предъявляемым к эпоксидным связующим, и улучшение таких характеристик как повышение разрушающего напряжения при сжатии и растяжении, повышение теплостойкости и адгезионных характеристик, а также снижение длительности отверждения связующего.
Указанный технический результат достигается тем, что эпоксидное связующее, состоящее из эпоксидиановой смолы, активного разбавителя и ароматического аминного отвердителя, согласно предлагаемому решению дополнительно содержит модифицирующую легирующую добавку, состоящую из ПМС-5000 и антиоксиданта - «Ирганокс-1010», а в качестве активного разбавителя эпоксианилиновую смолу при следующем содержании компонентов, мас.%:
Эпоксидиановая смола | 57,5-67,5 |
Эпоксианилиновая смола | 5-20 |
Ароматический аминный отвердитель | 12-34 |
ПМС-5000 | 0,2-2,0 |
«Ирганокс-1010» | 0,3-2,0 |
В качестве эпоксидиановых смол использовались смолы марок ЭД-24, ЭД-22, ЭД-20, ЭД-18 (ГОСТ 10587-84) и другие олигомеры данного ряда.
В качестве активного разбавителя использовали эпоксианилиновую смолу, представляющую собой продукт конденсации эпихлоргидрина и анилина в щелочной среде (Справочник по пластическим массам / Т.2, под ред. В.М.Катаева. - М.: Химия, 1975. - 567 с.) (ТУ 2225-546-00203521-98).
В качестве ароматического аминного отвердителя использовали Бензам АБА, представляющего собой смесь 2- и 4-аминобензиланилинов, 4,4'-диаминодифенилметана и высших полиаминов (ТУ 6-14-22-112-83), 3,3'-дихлор, 4,4'-диаминодифенилметан («диамет-х»), м-фенилендиамин (МФДА) и другие ароматические амины данного ряда.
В качестве антиоксиданта использовали «Ирганокс-1010», представляющий собой эфир 3,5-ди-третбутил-4-гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита.
В качестве модифицирующей лигирующей добавки использовали полиметилсилоксан вязкостью 5000 мм 2/с (ПМС-5000).
Количественное содержание компонентов в предлагаемом материале и прототипе приведено в табл. 1. Пример. Известным образом к 100 г (62,5% мас.) разогретой до 50°С эпоксидиановой смолы добавляли 1,6 г (1,0% мас.) «Ирганокс-1010», 20 г (12,5% мас.) эпоксианилиновой смолы, 1,6 г (1,0% мас.) ПМС-5000 и перемешивали. Затем добавляли 36,8 г (23% мас.) разогретого до 70°С Бензама АБА, перемешивали и готовили образцы для испытаний. Отверждение проводили по двухступенчатому режиму в течение 3 ч при температуре 80-150°С.
Аналогичным образом готовили композиции с другими количественными соотношениями компонентов.
Свойства полученных композиций в сравнении с прототипом приведены в таблице 2.
Из таблицы 2 следует, что предлагаемое эпоксидное связующее обладает большей прочностью и теплостойкостью по сравнению с прототипом. Так, разрушающее напряжение при сжатии увеличилось на 25%, разрушающее напряжение при растяжении увеличилось на 26%, а теплостойкость связующего увеличилась на 50 °С. Использование заявленного изобретения также позволяет повысить на 45% адгезионные свойства связующего к стекловолокну и более чем в 2 раза уменьшает время отверждения композиции по сравнению с прототипом.
При использовании граничных количественных значений компонентов связующего разрушающее напряжение при сжатии и растяжении ниже, чем у прототипа, но соответствует нормативным требованиям, предъявляемым к эпоксидным связующим (Технология пластических масс /Под ред. В.В.Коршака. - М.: Химия, 1985. - 560 с.). При этом длительность отверждения сокращается более чем в 2 раза, а теплостойкость увеличивается на 35°С.
Таким образом, предлагаемое решение позволяет повысить разрушающее напряжение при сжатии и растяжении, повысить теплостойкость и адгезию к стекловолокну, а также снизить длительность отверждения связующего. Использование граничных количественных значений компонентов связующего позволяет достичь свойств материала удовлетворяющих нормативным требованиям, предъявляемым к эпоксидным связующим. При этом значительно уменьшается (в 2,3 раза) время отверждения, что позволяет за один производственный цикл увеличить (в 2 раза) количество выпускаемой продукции и получить значительный экономический эффект.
Таблица 1 | |||||||||
Компонент | Содержание, % мас. | ||||||||
Предлагаемый материал | Прототип | ||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | ||
Эпоксидиановая смола | 65,7 | 57,5 | 60,0 | 62,5 | 65,0 | 67,5 | 58,8 | 75,5 | |
Эпоксианилиновая смола | 20,0 | 15,5 | 10,5 | 12,5 | 9,5 | 11,5 | 5,0 | нет | |
Ароматический аминный отвердитель | 12,0 | 25,0 | 27,0 | 23,0 | 24,0 | 19,0 | 34,0 | 20,5 | |
ПМС-5000 | 2,0 | 1,4 | 1,2 | 1,0 | 0,8 | 0,6 | 0,2 | нет | |
«Ирганокс-1010» | 0,3 | 0,6 | 1,3 | 1,0 | 0,7 | 1,4 | 2,0 | нет | |
Глицидиловые эфиры кислот фосфора | нет | нет | нет | нет | нет | нет | нет | 4,0 | |
Таблица 2 | |||||||||
Показатель | Предлагаемый материал | Прототип | |||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |||
Разрушающее напряжение при сжатии, МПа | 200 | 260 | 265 | 271 | 262 | 258 | 190 | 217 | |
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа | 85 | 122 | 130 | 140 | 133 | 120 | 80 | 111 | |
Теплостойкость, °С | 215 | 218 | 220 | 230 | 225 | 220 | 218 | 180 | |
Адгезия к стекловолокну, МПа | 57,2 | 83,0 | 81,7 | 80,0 | 78,0 | 75,0 | 55,0 | 55,2 | |
Длительность отверждения, ч | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 7 |
Класс C08L63/02 простые полиглицидные эфиры бисфенолов
Класс B32B27/38 содержащие эпоксидные смолы
Класс B32B17/10 из синтетических смол