полимерная композиция для клеевых паст

Формула изобретения

Полимерная композиция для клеевых паст, включающая эпоксидно-диановую хлорсодержащую и фенолоформальдегидную смолу, отличающаяся тем, что в качестве модификатора используют олигоуретандиэпоксид при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:

эпоксидно-диановая хлорсодержащая смола ЭХД	65-70
фенолоформальдегидная смола СФ-010	35-45
олигоуретандиэпоксид ППГ-3А	3-5

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к получению полимерной композиции для клеевых паст на основе эпоксидной хлорсодержащей смолы марки ЭХД и олигоуретандиэпоксида ППГ-3А с фенолоформальдегидной смолой новолачной смолой марки СФ-010 в смеси растворителей. Эпоксидно-новолачно-уретановое связующее (ЭНУ) пригодно для применения в качестве основного компонента клеевых паст, конструкционных материалов.

В настоящее время существует проблема увеличения ресурса работы полимерных композиций для клеевых паст, эксплуатируемых в условиях повышенного трения и высоких температур. Это влечет за собой требование разработки полимерных материалов, обладающих не только хорошей адгезионной прочностью, водо- и химстойкостью отвержденных материалов, но и высокой температурой термодейструкции, повышенным сопротивлением истиранию. Указанные задачи могут решить полимерные композиции на эпоксидной основе с различными модификаторами.

Известен ряд композиций на основе хлорсодержащих эпоксидно-диановых смол, модифицированных фенолоформальдегидными смолами, которые позволяют отказаться от токсичных низкомолекулярных отвердителей, таких как полиамины, получить при отверждении композиций прочные химические связи, которые повышают адгезионную прочность, тепло-водо- и химстойкость отвержденных продуктов. Вместе с тем для этих материалов отмечается повышенная хрупкость и недостаточно высокое сопротивление истиранию (1).

Наиболее близкой к полимерной композиции, принятой за прототип, является эпоксидная полимерная композиция, включающая эпоксидную диановую смолу ЭХД (10-20 мас.%), олигоэфируретандиэпоксид (50-55 мас.%), эпоксидно-новолачный блок-сополимер (30-35 мас.%).

Применение эпоксидной хлорсодержащей смолы (ЭХД) позволяет увеличить количество простых эфирных связей, образующихся в результате реакции эпоксидных групп с активными фенольными гидроксильными группами. Одновременно за счет повышения функциональности смолы возрастает частота сшивки, что приводит к образованию самокатализируемой системы, возможной благодаря наличию большого процента активных фенольных гидроксильных групп, имеющихся в новолачной смоле. Однако такая полимерная композиция обладает рядом недостатков, например хрупкостью, недостаточно высокой температурой термодейструкции, недостаточным сопротивлением истиранию (2).

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эластичности, увеличение сопротивления истиранию и теплостойкости полимерной композиции при сохранении высокой адгезионной прочности и стабильных триботехнических характеристик.

Поставленная задача достигается введением в композицию олигоуретандиэпоксида (марка ППГ-3А), который позволяет регулировать пластические характеристики густо сетчатых систем. Олигоуретандиэпоксид ППГ-3А представляет собой высоковязкую мутноватую жидкость, нерастворимую в воде, но растворимую в органических растворителях при следующем соотношении, мас.%:

Эпоксидно-диановая хлорсодержащая смола ЭХД	65-70
Фенолоформальдегидная смола СФ-010	35-45
Олигоуретандиэпоксид ППГ-3А	3-5

Заявляемый состав возможно использовать основным компонентом клеевых паст, т.к. позволяет сохранить высокую адгезионную прочность, стабильные триботехнические характеристики и увеличить сопротивление истиранию, теплостойкость отвержденного материала.

Использование олигоуретандиэпоксида в качестве модификатора известно из уровня техники (Патент РФ № 973576, БИ № 42, опубл. 15.11.82), однако, нами обнаружено, что при количестве олигоуретандиэпоксида 3-5 мас.% и в сочетании с заявляемыми количествами эпоксидно-диановой хлорсодержащей смолы и фенолоформальдегидной смолы значительно увеличивается сопротивление истиранию и теплостойкость полимерной композиции заявляемого состава.

При исследовании известного уровня техники не было выявлено аналогичных заявляемому составов клеевых паст, которые характеризовались бы идентичной совокупностью существенных признаков с достижением такого же технического результата, какой получен в предлагаемом техническом решении, что позволяет сделать вывод о его соответствии критериям "новизна" и "изобретательский уровень". Заявляемая полимерная композиция может быть получена с применением известных материалов и технических средств, что говорит о его соответствии критерию "промышленная применимость".

Химизм взаимодействия ЭНУ, в котором фенолоформальдегидная смола СФ-010 является не только модификатором, но и отвердителем системы, диктует необходимость его изготовления и хранения в виде двух раздельных компонентов:

компонент 1 - раствор эпоксидной смолы марки ЭХД и олигоуретандиэпоксида ППГ-3А в спирто-ацетоновой смеси;

компонент 2 - раствор фенолоформальдегидной смолы СФ-010 в спирто-ацетоновой смеси.

Для компонента 1: последовательно соединяют этиловый спирт и ацетон, эпоксидную смолу ЭХД и олигоуретандиэпоксид ППГ-3А. Непрерывное перемешивание состава производят до получения однородного раствора, который в дальнейшем хранят в стеклянной таре с плотно притертой крышкой или пробкой.

Для компонента 2: фенолоформальдегидную смолу СФ-010 заливают ацетоном и этиловым спиртом. Объем ацетона и этанола определяют с учетом их плотностей. Непрерывным перемешиванием готовят раствор, который в дальнейшем так же хранят в стеклянной таре с плотно притертой крышкой или пробкой.

Получение эпоксидно-новолачно-уретанового связующего ЭНУ осуществляют смешением компонентов 1 и 2 в соотношении массовых частей 1:1 и тщательным перемешиванием до получения однородной смеси. Хранение готового связующего ведут в стеклянной таре. Для увеличения жизнеспособности связующего его хранят в холодильнике. В этом случае срок хранения составляет до 30 суток. Загустевание приготовленного связующего является показателем его жизнеспособности. Допускается добавление растворителя к связующему с целью восстановления требуемой технологической вязкости.

Изучение ИК-Фурье спектров свидетельствует о том, что уже при Т=140°С между компонентами ЭНУ протекают реакции с образованием эпоксиуретана, циклизирующегося в изоцианурат, насыщенный подвижными кислородными шарнирами. Возможно так же взаимодействие концевых эпоксидных групп ЭХД и концевых эпоксигрупп ППГ-3А с гидроксильными группами СФ-010. В результате формируется пространственная сетка, содержащая гибкие фрагменты олигоуретандиэпоксида, выполняющие роль подвижных цепей в малоподвижных ячейках топологической структуры отвержденной системы.

Такая модификация позволяет повысить эластичность полимерной матрицы при сохранении у композиции высокой термостойкости и сопротивление истиранию. Введение ППГ-3А увеличивает температуру термодейструкции композиции с 276 до 320°С, при этом замедляется процесс разрушения.

Физические свойства покрытий из ЭНУ с различным содержанием ППГ-3А приведены в таблице. Толщина покрытия 220-310 мкм. Значение прочности при изгибе определялось по ГОСТ 6806 «Материалы лакокрасочные. Метод определения эластичности пленки при изгибе».

Таблица
Свойства	Содержание ППГ-3А, %
3	5	7
Внешний вид	Глянцевое, темно-коричневого цвета	Однородное, глянцевое, коричневого цвета	Однородное, глянцевое, светло-коричневого цвета
Прочность при изгибе, м	0,8*103	1,0*103	1,2*103
Сопротивление отслаиванию, кН/м	164	145	110
Содержание гель-фракции, %	96	95	92

Таким образом, предлагаемый состав позволяет сохранить высокую адгезионную прочность, стабильные триботехнические характеристики при увеличении сопротивления истиранию и теплостойкости отвержденного материала, что позволяет использовать его в качестве основного компонента клеевых паст.