RU2506291C2 - Полимерная композиция - Google Patents

Abstract

Настоящее изобретение относится к области получения полимерных композиций на основе эпоксидных смол и модифицированных аминных отвердителей, предназначенных для получения высопрочных композиционных материалов с повышенной деформационной теплостойкостью. Описана полимерная композиция на основе эпоксидной смолы, активных эпоксидных разбавителей и азотосодержащих отвердителей, предназначенная для изготовления высокопрочных композиционных материалов с повышенной деформационной теплостойкостью, отличающаяся тем, что в качестве отвердителя она содержит продукт взаимодействия аминного компонента с монокарбоновыми кислотами, с использованием в качестве аминного компонента смеси, состоящей из первичного ароматического амина или смеси ароматических аминов (А), вторичного алифатического аминоспирта (Б) и третичного алифатического аминоспирта (В) в массовом соотношении А:Б:В от 98:0,2:1,8 до 80:5:15, а монокарбоновую кислоту (Г) вводят в виде - 25÷80% раствора в одноатомном алифатическом или ароматическом спирте, или их эфире с моно- или дикарбоновой кислотой, в соотношении (А+Б+В):Г от 90:10 до 60:40 в пересчете на 100% кислоту, с последующим взаимодействием путем перемешивания в реакторе при температуре от 50 до 130°C в течение от 20 до 120 минут и скорости мешалки от 100 до 3000 оборотов в минуту, и дополнительно содержит загуститель, пигмент или краситель, при этом композиция содержит в мас.ч.: эпоксидная смола - 100, активный эпоксидный разбавитель - 5÷130, отвердитель - 15÷110, загуститель - 5÷50, пигмент или краситель - 0,5÷25. Технический результат - получение композиций, обладающих высокой жизнеспособностью при переработке, в отвержденном состоянии обладающих повышенной деформационной теплостойкостью и улучшенными диэлектрическими показателями. 2 табл., 7 прим.

Description

Изобретение относится к области получения полимерных композиций на основе эпоксидных смол и модифицированных аминных отвердителей с различными целевыми добавками и может быть использовано для высокопрочных композиционных материалов с повышенной деформационной теплостойкостью.

Ближайшим прототипом заявляемого изобретения является серия полимерных композиций на основе эпоксидных смол, активных разбавителей и модифицированных аминных отвердителей (см. Справочник по пластическим массам, том II, под редакцией Катаева В.М. И др. М. Издательство «Химия», 1975 г.).

Недостатком известных композиций являются несоответствие технологических свойств новым требованиям промышленного применения композиционных материалов, таких как регулируемость реологических свойств, обеспечивающих их использование при формировании крупногабаритных изделий с вертикальными поверхностями, наличие высокой жизнеспособности, возможность отверждения в широком температурном диапазоне при одновременном достижении высокой деформационной теплостойкости и улучшенных диэлектрических показателей, сохраняющихся после одновременного воздействия повышенных температур и 100% влажности.

Целью заявляемого изобретения является достижение комплекса технологических свойств семейства полимерных композиций, обеспечивающих их высокую жизнеспособность при переработке, отверждение в температурном диапазоне от -10°С до +60°С при 100% влажности воздуха и под водой, возможность использования при наформовке препрегов на их основе на вертикальные поверхности и достижение в отвержденном состоянии повышенной деформационной теплостойкости и улучшенных диэлектрических показателей, сохраняющихся после воздействия 100% влажности и повышенных температур.

Поставленная цель достигается тем, что композиция на основе эпоксидной смолы и активного эпоксидного разбавителя содержит отвердитель, полученный взаимодействием аминов с монокарбоновыми кислотами, с использованием в качестве аминного компонента смеси, состоящей из первичного ароматического амина или смеси ароматических аминов (А), вторичного алифатического аминоспирта (Б) и третичного алифатического аминоспирта (В) в массовом соотношении А:Б:В от 98:0,2:1,8 до 80:5:15, а монокарбоновую кислоту (Г) вводят в виде 25÷80% раствора в одноатомном алифатическом или ароматическом спирте, или их эфире с моно- или дикарбоновой кислотой, в соотношении (А+Б+В):Г от 90:10 до 60:40 в пересчете на 100% кислоту, при этом процесс взаимодействия осуществляют путем перемешивания в реакторе при температуре от 50°С до 130°C в течение от 20 до 120 минут и скорости мешалки от 100 до 3000 оборотов в минуту, а также загуститель, краситель или пигмент, при этом композиция содержит в масс.ч.

эпоксидная смола	-100
активный эпоксидный разбавитель	-5÷130
отвердитель	-15÷110
загуститель	-5÷50
пигмент или краситель	-0,5÷25

Пример 1

Получение отвердителя

В реактор, снабженный обогревом, охлаждением и скоростной мешалкой, поочередно загружают 3 ингредиента, входящих в аминный компонент, - метафенилендиамин (А), вторичный аминоспирт - диизопропаноламин (Б) и третичный аминоспирт - N,N' диизопропанилэтаноламин (В) в массовом соотношении А:Б:В=88:2,6:9,4. Смесь перемешивают при 100°C в течение 5 минут при 1500 оборотах в минуту работающей мешалки. Затем в реактор добавляют масляную кислоту (Г) в виде 50% раствора в этиловом спирте в соотношении (А+Б+В):Г=75:25 в пересчете на 100% кислоту и поддерживая температуру 100°C при работающей мешалке осуществляют взаимодействие в течение 60 минут.

Полученный отвердитель используют для приготовления полимерной композиции.

Приготовление полимерной композиции

В другой реактор загружают 100 мас.ч. эпоксидной диановой смолы марки ЭД-20 и 70 мас.ч. активного эпоксидного разбавителя - диглицидилового эфира полиэпихлоргидрина марки Э-181. Температуру в реакторе поднимают до 70°С и перемешивают в течение 10 минут при 500 оборотах/минуту, после чего вводят 27 мас.ч. загустителя - оксипропилированного крахмала и 12 мас.ч. красителя - фталоцианинового голубого. Температуру в реакторе снижают до +25°C, загружают 60 мас.ч. отвердителя и перемешивают при тех же оборотах 15 минут. Полученную композицию направляют на переработку.

Примеры 2÷8 осуществляют аналогично примеру 1 с изменением параметров и компонентов в соответствии с таблицей 1.

Свойства полученной композиции по примерам 1-8 представлены в таблице 2, в которой показаны ее преимущества перед известными техническими решениями.

Таблица 2
Свойства заявляемой полимерной композиции по примерам 1]-7
№ п/п	Наименование показателя	Величина показателя по примерам 1-7 и прототипа
		1	2	3	4	5	6	7	прототип
1	Время отверждения композиции
	При -10°С, сутки	3	1	2	2	1	3	3	Не отверждается
	При +60°С, мин	30	20	25	25	20	30	30	30
	При +20°С, час под водой	18	10	12	12	10	18	18	Не отверждается
2	Жизнеспособность композиции
	При 20°С, мин	120	100	110	110	100	120	120	50-60
	При 40°С, мин	40	30	35	35	30	40	40	20-60
3	Показатели отвержденных композиций в холодном состоянии; предел прочности
	σ-при растяжении, МПа;	105	100	120	100	105	130	100	80
	σ-при сжатии, МПа;	150	250	200	220	160	165	165	148
	- удельное объемное электрическое сопротивление, Ом·см	8·1014	7·1014	9·1015	8,5·1014	9·1014	8·1014	6·1014	6·1014
	- тангенс угла диэлектрических потерь	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01
4	Отвержденных композиций после 30 суток воздействия Т=80°С и 100% влажности:
	- при растяжении, МПа;	9288	105	96	105	94	96	98
	- при сжатии, МПа	160	165	170	165	170	160	158
	- удельное объемное электрическое сопротивление, Ом/см	6·1014	5·1014	4·1014	5·1014	2·1014	6·1014	8·1014	6·1013
	- тангенс угла диэлектрических потерь	0,022	0,026	0,020	0,021	0,022	0,020	0,02	0,16

Claims (1)

1. Полимерная композиция на основе эпоксидной смолы, активных эпоксидных разбавителей и азотосодержащих отвердителей, предназначенная для изготовления высокопрочных композиционных материалов с повышенной деформационной теплостойкостью, отличающаяся тем, что в качестве отвердителя она содержит продукт взаимодействия аминного компонента с монокарбоновыми кислотами, с использованием в качестве аминного компонента смеси, состоящей из первичного ароматического амина или смеси ароматических аминов (А), вторичного алифатического аминоспирта (Б) и третичного алифатического аминоспирта (В) в массовом соотношении А:Б:В от 98:0,2:1,8 до 80:5:15, а монокарбоновую кислоту (Г) вводят в виде - 25÷80% раствора в одноатомном алифатическом или ароматическом спирте, или их эфире с моно- или дикарбоновой кислотой, в соотношении (А+Б+В):Г от 90:10 до 60:40 в пересчете на 100% кислоту, с последующим взаимодействием путем перемешивания в реакторе при температуре от 50 до 130°C в течение от 20 до 120 мин и скорости мешалки от 100 до 3000 оборотов в минуту, и дополнительно содержит загуститель, пигмент или краситель, при этом композиция содержит в мас.ч.:
   Эпоксидная смола 100 Активный эпоксидный разбавитель 5÷130 Отвердитель 15÷110 Загуститель 5÷50 Пигмент или краситель 0,5÷25