ПОЛИМЕРНОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ Российский патент 1994 года по МПК C08L63/02 C08K3/32 C08L63/02 C08L79/02 C09K3/10 

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к производству и применению связующих из пластических масс.

Известно полимерное связующее, включающее эпоксидную смолу, фосфорную кислоту и полиэтиленполиамин.

Недостатком этого связующего является слишком короткое время его отверждения (около 1 мин) из-за малого количества кислоты - 0,5-2 мас. ч.

Это не позволяет эффективно использовать его, например, в качестве герметика или для тонкослойной заливочной композиции, так как оно быстро теряет свои технологические свойства.

Наиболее близким полимерным связующим того же назначения по совокупности признаков является состав полимерного связующего, содержащий эпоксидную смолу, фосфорную кислоту, взятые в следующем соотношении.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного полимерного связующего, принятого за прототип, относится то, что в известном веществе известного состава ограничена сфера применения из-за неспособности выделять свободную кислоту после отверждения в окружающую среду. Например, выделение свободной кислоты в электролит свинцовых аккумуляторов для повышения емкости, для герметизации щелочных аккумуляторов, для введения в щелочные почвы и т. д.

Это вызвано тем, что в известном связующем все компоненты взяты в количестве, необходимом для связывания эпоксидных групп, причем амины введены в избытке и полностью связывают кислотный отвердитель.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является получение нового полимерного связующего из известного ряда таких же связующих, которое при сравнении с другими представителями этого ряда было бы универсальным в использовании, например в качестве полезной добавки в электролит свинцовых аккумуляторов для повышения емкости, для герметизации щелочных аккумуляторов, для введения в щелочные почвы и т. д.

Техническим результатом, полученным при осуществлении изобретения, является расширение функциональных возможностей путем выделения свободной кислоты после отверждения.

Указанный технический результат достигается тем, что полимерное связующее известного состава, включающее эпоксидную смолу, фосфорную кислоту и полиэтиленполиамин, содержит компоненты в следующем соотношении, мас. ч. : Эпоксидная смола 100 Фосфорная кислота 5-12,5 Полиэтиленполиамин 0,5-3,0
Заявленное полимерное связующее с новым соотношением компонентов обеспечивает расширение функциональных возможностей за счет способности выделять свободную кислоту после отверждения в окружающую среду. Такое свойство связующего позволяет использовать его, например, для герметизации щелочных аккумуляторов за счет того, что щелочь, реагируя с кислотой связующего, образует соли, дополнительно уплотняющие узлы герметизации или при введении кислоты в щелочные почвы, где, реагируя со щелочами, она образует фосфаты, являющиеся удобрениями для растений.

В качестве эпоксидной смолы связующее содержит эпоксидную смолу ЭД-20.

Связующее готовят введением амина в смолу, перемешивают смесь в течение 5-20 мин, вводят фосфоpную кислоту и перемешивают композицию в течение 30 с и немедленно разливают по формам. Получают образцы в виде колец диаметром 20 мм, с толщиной стенки и высотой по 2 мм, которые извлекают из формы через 4 ч.

Через сутки определяют количество выделившейся кислоты и другие свойства, которые приведены в табл. 2. Для определения выделившегося количества кислоты образцы помещают в дистиллированную воду, где выдерживают в течение недели.

Содержание кислоты определяли титрованием, результаты по примерам приведены в табл. 2 в процентах от количества введенной. Для сравнения готовят композицию по прототипу, содержащую наибольшее количество кислотного отвердителя состава, мас. ч. : ЭД 20 100,0; смесь водорастворимых сланцевых фенолов 115,0; ПЭПА 16,0; гексаметилентетрамин 12,0; аддукт ортофосфоной кислоты с эпоксидной смолой ЭД-20 24.

В примерах 1-6 указано:
"Не отверждается" - что означает - композиция не отвердилась в течение 6 ч после приготовления. Применительно к практике использования в герметизирующих смесях она вытекла через герметизируемые зазоры, а при использовании для тонкослойных заливочных смесей - не приобрела формоустойчивости и не допускает дальнейших манипуляций с изделием.

Термин "Сгустки при перемешивании" - реакция отверждения происходит так быстро, что перемешать связующее нельзя. При этом залить композицию в герметизируемый узел или равномерно распределить невозможно.

Термин "связующее отверждается" означает, что композиция была использована по назначению через 10 мин после смешения и гелеобразование прошло в интервале 10-25 мин после заливки.

П р и м е р 1. Полимерное связующее, содержащее компоненты в следующем соотношении, мас. ч. : Эпоксидная смола 100 Фосфоpная кислота 4 Полиэтиленполиамин 0,5
Связующее не отверждается. Кислота, расслаиваясь в смеси, не удерживается в связующем. Использование связующего для дозированной выдачи кислоты невозможно.

П р и м е р 2. Полимерное связующее, содержащее компоненты в следующем соотношении, мас. ч. : Эпоксидная смола 100 Фосфоpная кислота 5 Полиэтиленполиамин 0,5
Связующее отверждается. Дозированное выделение кислоты в эксплуатации обеспечивается.

П р и м е р 3. Полимерное связующее, содержащее компоненты в следующем соотношении, мас. ч. : Эпоксидная смола 100 Фосфорная кислота 10 Полиэтиленполиамин 1,0
Связующее отверждается.

П р и м е р 4. Полимерное связующее, содержащее компоненты в следующем соотношении, мас. ч. : Эпоксидная смола 100 Фосфоpная кислота 12,5 Полиэтиленполиамин 3,0
Связующее отверждается.

П р и м е р 5. Полимерное связующее, содержащее компоненты в следующем соотношении, мас. ч. : Эпоксидная смола 100 Фосфоpная кислота 13 Полиэтиленполиамин 3,0
При смешении в связующем образовывались сгустки. Практическое использование композиции невозможно.

П р и м е р 6. Полимерное связующее, содержащее компоненты в следующем соотношении, мас. ч. : Эпоксидная смола 100 Фосфоpная кислота 12,5 Полиэтиленполиамин 4
Связующее не отверждалось. Практическое использование невозможно из-за отсутствия формоустойчивости.

Данные примеров 1-6 сведены в табл. 2.

Анализ табл. 2 показывает, что крайнее содержание компонентов определяется технологичностью связующего. При малом количестве ПЭПА при введении кислоты связующее отверждается еще при перемешивании.

Если ПЭПА больше 3 мас. ч. , то оно выступает в роли вещества, подавляющего реакцию отверждения и введение даже больших количеств кислоты не вызывает отверждения.

Другие свойства композиций по примерам 1-6 приведены в табл. 3.

Температуру хрупкости определяли по стержню диаметром 20 мм при толщине кольца полимера 2 мм и охлаждении со скоростью 5^оС в мин.

Практическая эффективность разработанного связующего как герметика была проверена при герметизации аккумуляторов НКГ-110 КА, работающего в невесомости и вакууме.

Связующее по примеру 12 вводили между борном и втулкой крышки.

После всех проведенных испытаний: цикличность, удары, перегрузки - аккумуляторы признаны соответствующими ТУ.

(56) Ли Х. и др. Справочное руководство по эпоксидным смолам. М. : Энергий. 1973, с. 127.

Использование: для герметизации щелочных аккумуляторов, для введения в щелочные почвы. Сущность изобретения: связующее содержит, мас. ч. : эпоксидная диеновая смола 100; фосфорная кислота 5 - 12,5; полиэтиленполиамин 0,5 - 3,0. 3 табл.

ПОЛИМЕРНОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ, содержащее эпоксидную диановую смолу, фосфорную кислоту и полиэтиленполиамин, отличающееся тем, что компоненты взяты в следующем соотношении, мас. ч. :
Эпоксидная диановая смола 100,0
Фосфорная кислота 5,0 - 12,5
Полиэтиленполиамин 0,5 - 3,0