Эпоксидная композиция для стеклопластиков

Эпоксидная композиция для стеклопластиков

Реферат

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 (В_отв) проводили по формуле:

В_отв=К_отв·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/τ(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 1Состав 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 2Свойства 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

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