Полимерная композиция

Полимерная композиция

Реферат

Изобретение относится к полимерным композициям на основе эпоксидных смол, предназначенным для использования в качестве связующих для конструкционных стекло-, угле- и органопластиков, преимущественно изготавливаемых методом мокрой намотки или по традиционной «препреговой» технологии, а также пропиточных составов, герметиков, клеев, покрытий.

Известна полимерная композиция, а.с. РФ №1014859, кл. С 08 L 63/02, от 26.03.81, включающая эпоксидную диановую смолу, смесь диглицидилового эфира полиэпихлоргидрина и диглицидилового эфира диэтилен гликоля, отвердитель - смесь ароматических аминов и салициловую кислоту.

Недостатком композиции является ее высокая вязкость (2500-1700 сПа*) при температурах переработки (20-40°С) и как следствие некачественная пропитка армирующего материала (ровингов, тканей, нетканых полотен, крученых нитей, лент и др.), приводящая к низким физико-механическим показателям конечных изделий.

*Вязкость полимерных композиций определялась с помощью Ротационного вискозиметра марки «РЕОТЕСТ-П» производства немецкой фирмы VEB ML WPRUFGERATE.

Известна полимерная композиция - герметик - (а.с. РФ №1199784, кл. С 09 К 3/10 от 23.12.85), включающая эпоксидную смолу, эластомер - трициклокарбонат полиоксипропилентриола, сажу, аэросил, аминный отвердитель - оксибензилтриэтилентетрамин.

Недостатками данного технического решения являются низкие прочностные показатели.

Известна полимерная композиция - а.с. РФ №767135, кл. С 08 L 59/50 от 30.09.80 г, содержащая эпоксидную фурфурилрезорциновую смолу, диглицидиловый эфир полиэпихлоргидрина и тройную эвтектическую смесь ароматических аминов (метафенилендиамина, 4,4^/-диаминадифенилметана).

Недостатком указанной композиции является высокая температура отверждения (выше 140°С), низкая жизнеспособность, не обеспечивающая устойчивые технологические процессы намотки и пропитки армирующих материалов и повышенная экологическая опасность процессов переработки резорцинсодержащих композиций.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является полимерная композиция - патент РФ №2161169, кл. С 08 L 63/00, С 08 К 13/00 от 9.06.1999 г., содержащая эпоксидную диановую смолу, диглицидиловый эфир диэтиленгликоля, пластификатор - смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров и отвердитель - эвтектическую смесь ароматических аминов.

Недостатком данной композиции является ее недостаточная пригодность для изготовления армированных стекло-, угле-, органопластиков особенно в промышленном масштабе как методом мокрой намотки, так и прессованием с использованием препреговой технологии вследствие высокой вязкости при температуре 20°С (˜2000 сПа) и низкой жизнеспособности (˜2,7-3 часов) при температуре 40°С.

Задачей настоящего изобретения является создание полимерной композиции, которая обеспечивала бы получение высокопрочных стекло-, угле- и органопластиков известными методами, включая мокрую намотку и прессование заготовок, изготовленных по традиционной препреговой технологии в условиях отверждения при умеренных температурах (60-80°С).

Технический результат от использования изобретения заключается в значительном снижении вязкости композиции и повышении ее жизнеспособности при температурах переработки (20-40°С), обеспечении высоких физико-механических показателей стекло-, органо- и углепластиковых изделий в условиях их (утверждения при умеренных (не выше 80°С) температурах.

Этот результат достигается тем, что полимерная композиция для пропитки при получении стекло-, органо- и углепластиков, включающая эпоксидную диановую смолу, диглицидиловый эфир диэтиленгликоля, пластификатор - смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, отвердитель - эвтектическую смесь ароматических аминов, состоящую из метафенилендиамина и 4,4^/-диаминодифенилметана, имеет соотношение метафенилендиамина и 4,4^/-диаминодифенилметана от 25:75 до 75:25, и дополнительно композиция содержит моноциклокарбонат полиоксипропиленгликоля с массовой долей циклокарбонатных групп 25-29, алифатический амин, ε-капролактам при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

Эпоксидная диановая смола	100
Диглицидиловый эфир диэтиленгликоля	24-42
Вышеуказанный моноциклокарбонат
полиоксипропиленгликоля	7-17
Пластификатор - смесь диоксановых
спиртов и их высококипящих эфиров	2-15
Вышеуказанная смесь ароматических
Аминов	18-45
Алифатический амин	0,2-6,5
ε-капролактам	0,2-5

Сущность изобретения поясняется примерам

Пример 1

В реактор, снабженный механической мешалкой, обогревом и охлаждением, последовательно при постоянном перемешивании загружается 100 мас.ч. предварительно подогретой до 55-60°С эпоксидной диановой смолы марки ЭД-20 (ГОСТ 10587-90), 30 мас.ч. диглицидилового эфира диэтиленгликоля марки ДЭГ-1 (ТУ 2225-027-002203306-97), 10 мас.ч. моноциклокарбоната полиоксипропиленгликоля с массовой долей циклокарбонатных групп 25-29 марки «Лапролат 301» (ТУ 2226-303-10488057-94) и 8 мас.ч. пластификатора - смеси диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров марки «Пластификатор ЭДОС» (ГОСТ 2493-003-13004749-93). Смесь доводят до температуры 35-40°С и перемешивают 25-30 мин.

Затем вводят 37 мас.ч. расплава эвтектической смеси ароматических аминов метафенилендиамина (ГОСТ 5826-68) и 4,4^/-диаминдифенилметана (ТУ 6-14-415-70) в соотношении 50:50, полученный состав охлаждают до температуры 25-30°С, вводят 3,5 мас.ч. этилендиамина (ТУ 6-02-433-67), 2,6 мас.ч. ε-капролактама (ГОСТ 7850-86); смесь тщательно перемешивают, вакуумируют при давлении [-0,9-(-1,2)] кгс/см² в течение 10 мин, после чего заливают в металлические формы и отверждают при температуре 80°С в течение 8 часов.

Пример 2-4 осуществляют аналогично примеру 1, но при соотношении компонентов, температур и времени отверждения, указанных в табл. 1 и 2. Кроме того, в табл. 1 приведены полностью рецептуры заявляемой полимерной композиции по всем примерам.

При использовании заявляемой полимерной композиции для изготовления стекло-, органо- и углепластиков по традиционной препреговой технологии (при пропитке рулонных армирующих материалов на пропитмашинах) допускается использование органического растворителя.

Свойства полимерной композиции (ПК) по примерам 1-4 в сравнении с известными представлены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, предлагаемая полимерная композиция обладает более высокими физико-механическими и технологическими показателями в сравнении с известными, а именно в 3-8 раз возросла жизнеспособность ПК при сохранении низких температур отверждения и резком сокращении времени отверждения, что повышает технологический и экологический показатели процесса изготовления соответствующих изделий.

Высокие показатели прочности при растяжении в сочетании с повышенными в 2-3,5 раза показателями относительного удлинения при растяжении предлагаемой полимерной композиции обеспечивают не только улучшенные свойства покрытий и клеев, но и главное обеспечивают получение удельных прочностных характеристик наполненных композитов, в частности композитов на основе высокомодульного и высокопрочного полиэтиленового волокна, превышающих показатели всех известных композитов, причем температура отверждения указанных композитов не может превышать 80-85°С.

Все вышеизложенное позволяет использовать предложенную ПК для организации технологичного и экономичного процесса изготовления стекло-, угле- и органопластиковых изделий, необходимых, в частности, для оснащения объектов космической техники.

Таблица 1Составы предлагаемой полимерной композиции, мас.ч.
№	Наименование компонентов	Марка компонентов и их соотношение по примерам
1	2	3	4
1	Эпоксидная диановая смола, мас.ч.	ЭД-20100	ЭД-22100	Shell-828100	ЭД-20100
2	Диглицидиловый эфир диэтиленгликоля (ДЭГ-1), мас.ч.	30	30	42	24
3	Моноциклокарбонат полиоксипропиленгликоля (Лапролат-301), мас.ч.	10	12	7	17
4	Пластификатор - смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров (пластификатор ЭДОС), мас.ч.	8	2	15	10
5	Эвтектическая смесь метафенилендиамина и 4,4/-диаминодифенилметана, мас.ч.	37	25	45	40
б	Соотношение метафенилендиамина: 4,4/-диаминадифенилметана	50:50	75:25	50:50	25:75
7	Алифатический амин, мас.ч.	ЭДА3,5	ЭДА6,5	ЭДА0,2	ПЭПАТУ 6-02-594-702,0
8	ε-капролактам, мас.ч.	2,6	2,6	5	0,2

Таблица 2Физико-механические и технологические свойства полимерной композиции по примерам 1-4 в сравнении с известными техническими решениями
№	Технологические и физико-механические показатели	Величина по примерам	Аналог 1014859	Аналог 767135	Прототип 2161169
1	2	3	4
1	Температура отверждения, °С	60	80	70	65	120	150	65-70
2	Время отверждения, час	7,0	5,0	6,0	6,5	4-8	6,0	12-17
3	Эксплуатационная жизнеспособность, час (время, в течение которого вязкость композиции при температуре 40°С не превышает 1000 сПа)	8,5	9,5	10,5	7,5	1,0-1,5*	1,5	2,75-3
4	Прочность при растяжении, МПа	120	125	118	120	85-90	110-115	105-110
5	Относительное удлинение при растяжении, %	12,5	10,8	11,6	12	4-6	3,5	5,9-6,0
* Воспроизведено авторами

Полимерная композиция для пропитки при получении стекло-, органо- и углепластиков, включающая эпоксидную диановую смолу, диглицидиловый эфир диэтиленгликоля, пластификатор - смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, отвердитель - эвтектическую смесь ароматических аминов, состоящую из метафенилендиамина и 4,4^/-диаминодифенилметана, отличающаяся тем, что соотношение метафенилендиамина и 4,4^/-диаминодифенилметана составляет от 25:75 до 75:25, и дополнительно композиция содержит моноциклокарбонат полиоксипропиленгликоля с массовой долей циклокарбонатных групп 25-29, алифатический амин, ε-капролактам, при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

Эпоксидная диановая смола	100
Диглицидиловый эфир диэтиленгликоля	24-42
Вышеуказанный моноциклокарбонат
полиоксипропиленгликоля	7-17
Пластификатор - смесь диоксановых
спиртов и их высококипящих эфиров	2-15
Вышеуказанная смесь ароматических аминов	18-45
Алифатический амин	0,2-6,5
ε-капролактам	0,2-5