эпоксидная композиция для стеклопластиков
Классы МПК: | C08L63/02 простые полиглицидные эфиры бисфенолов C08L63/10 эпоксидные смолы, модифицированные ненасыщенными соединениями B32B27/38 содержащие эпоксидные смолы B32B17/10 из синтетических смол |
Автор(ы): | |
Патентообладатель(и): | Министерство промышленности, инноваций и науки Пермского Края (RU), Общество с ограниченной ответственностью "ТрубопроводСпецСтрой" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2006-12-26 публикация патента:
20.05.2009 |
Изобретение относится к эпоксидной композиции, предназначенной для использования в качестве связующего для стеклопластиковых труб с температурой эксплуатации до +120°С. Композиция содержит следующие компоненты при их соотношении, в мас.ч.: 100 смолы, 73,6-75,2 отвердителя изо-метилтетрагидрофталевого ангидрида, 1,38-1,40 ускорителя 2,4,6-трис(диметиламинометил)-фенола-Алкофена. В качестве смолы композиция содержит продукт взаимодействия эпоксидной смолы ЭД-20 со смесью изомерных продуктов на основе дифенилметандиизоцианата при стехиометрическом соотношении NCO-групп к ОН-группам. Изобретение позволяет повысить предел прочности при изгибе и деформационную теплостойкость композиции. 2 табл.
Формула изобретения
Эпоксидная композиция для стеклопластиков, содержащая смолу, отвердитель - изометилтетрагидрофталевый ангидрид, ускоритель 2,4,6-трис(диметиламинометил)-фенол-алкофен, отличающаяся тем, что в качестве смолы содержит продукт взаимодействия эпоксидной смолы ЭД-20 со смесью изомерных продуктов на основе дифенилметандиизоцианата при стехиометрическом соотношении NCO-групп к ОН группам при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
вышеуказанный продукт взаимодействия | 100 |
изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид | 73,6 - 75,2 |
2,4,6-трис(диметиламинометил)-фенол-алкофен | 1,38 - 1,40 |
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к эпоксидным композициям, предназначенным для использования в качестве связующего для стеклопластиковых труб с температурой эксплуатации до +120°С.
Известны связующие на основе эпоксидной диановой смолы и отверждающей системы, состоящей из смеси изо-метилтетрагидрофталевого ангидрида (Изо-МТГФА) в сочетании с ускорителем 2,4,6-трис(диметиламинометил)-фенолом (УП-606/2) - см. "Связующие для стеклопластиков" под ред. Н.В.Королькова, М., Химия, 1975, с.63.
Недостатком таких композиций являются низкие механические характеристики и теплостойкость.
Известна другая эпоксидная композиция для стеклопластиков, включающая эпоксидную смолу, отвердитель Изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид и ускоритель 2,4,6-трис(диметиламинометил)-фенол-Алкофен при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Смола ЭД-20 | 100 |
Изо-МТГФА | 81 |
УП-606/2 | 0,3 |
(см. В.А.Лапицкий, А.А.Крищук "Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и стеклопластиков", Киев, "Наукова думка", 1986, с.30-31).
По своим признакам и достигаемому результату эта композиция наиболее близка к заявляемой и принята за прототип.
Механические характеристики и теплостойкость этой композиции хотя и повышены, но остаются недостаточными.
Задачей изобретения является повышение механических характеристик и теплостойкости стеклопластиковых труб.
Технический результат состоит в повышении теплостойкости и механических характеристик предлагаемой композиции.
Достигается технический результат усовершенствованием эпоксидной композиции, включающей смолу, отвердитель - изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид, ускоритель 2,4,6-трис(диметиламинометил)-фенол-Алкофен.
Усовершенствование композиции состоит в том, что она содержит продукт взаимодействия эпоксидной смолы ЭД-20 со смесью изомерных продуктов на основе дифенилметандиизоцианата (ПИЦ) при стехиометрическом соотношении NCO-групп к ОН-группам в соотношении компонентов, мас.ч.:
вышеуказанный продукт взаимодействия | 100 |
Изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид (Изо-МТГФА) | 73,6-75,2 |
2,4,6-трис(диметиламинометил)-фенол-Алкофен | 1,38-1,40 |
Выполнение композиции согласно изобретению позволило повысить ее теплостойкость (на 16-20°С), т.е. до 146°С, а также механические характеристики.
Модифицированную смолу получали при взаимодействии эпоксидной смолы ЭД-20, содержащей ОН-группы (ОН=0,7%) с ПИЦ (NCO=29%) при стехиометрическом соотношении NCO/OH.
Пример 1. В реактор разогретый до 50-60°С загружали навеску (100 г) эпоксидной смолы и навеску ПИЦ (4 г). Содержимое при перемешивании нагревали до 95-100°С и при этой температуре проводили синтез в течение 3-4 часов. Контроль за процессом осуществляли методом ИК-спектроскопии до исчезновения полосы поглощения изоцианатной группы 2280 см-1. В полученную смолу, охлажденную до 55-60°С, вводили расчетную навеску отвердителя (Изо-МТГФА) и навеску ускорителя.
Расчет навески отвердителя (Вотв) проводили по формуле:
В отв=Котв·э.ч., где
К отв - стехиометрический коэффициент отвердителя (для Изо-МТГФА К=3,92)
э.ч. - эпоксидное число смолы.
Композицию получали путем смешения модифицированной смолы с отвердителем и ускорителем при температуре 50-60°С под вакуумом (не более 0,003 МПа) в течение 20-30 минут. Реакционную массу заливали в формы и отверждали ступенчато по следующему режиму:
T°С/ (час)=80/0,5+120/0,5+160/2.
Примеры 2-4 осуществляли аналогично примеру 1 с использованием соотношений, представленных в табл.1.
Свойства заявляемой композиции по примерам 1-4 в сравнении с прототипом представлены в табл.2.
Из табл.2 следует, что эпоксидная композиция по изобретению характеризуется по сравнению с прототипом повышенной на 16-21°С теплостойкостью, более высокими механическими характеристиками и технологичностью при переработке.
Таблица 1 Состав композиций для исследованных примеров | ||||||
№ компон. | Наименование компонентов | Номер примера | Примеч. | |||
1 | 2 | 3 | 4 | |||
1 | Содержание ПИЦ на 100 мас.ч. ЭД-20 | 4,0 | 6,0 | 8,0 | 10,0 | |
2 | Содержание Изо-МТГФА на 100 мас.ч. | 76,8 | 75,2 | 73,6 | 72,0 | |
3 | Содержание алкофена на 100 мас.ч. | 1,44 | 1,40 | 1,38 | 1,35 |
Таблица 2 Свойства композиции | |||||
Наименование показателя | Величина показателя | ||||
Примеры | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | прототип | |
Вязкость при 60°С ВЗ-246 (d=4 мм) | 50 | 52 | 86 | 110 | 14 |
Содержание эпоксидных групп, % | 19,6 | 19,2 | 18,8 | 18,4 | 20 |
Среднечисловая молекулярная масса | 440 | 448 | 457 | 467 | 430 |
Предел прочности при изгибе, МПа | 128 | 155 | 150 | образцы вспенились | 128 |
Деформационная теплостойкость, °С | 131 | 146 | 141 | 140 | 125 |
Класс C08L63/02 простые полиглицидные эфиры бисфенолов
Класс C08L63/10 эпоксидные смолы, модифицированные ненасыщенными соединениями
Класс B32B27/38 содержащие эпоксидные смолы
Класс B32B17/10 из синтетических смол