КОМПАУНД ДЛЯ КЛЕЕВ И КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1995 года по МПК C08L63/00 C09J163/00 C08G59/50 C08G59/60 

Изобретение относится к получению компаундов для клеев и композиционных материалов холодного отверждения на основе эпоксидных смол, предназначенных для использования в качестве универсального или специализированного термостойкого клея, композиции для ремонта металлических и неметаллических конструкций, деталей, механизмов и других изделий в различных областях промышленности и бытового хозяйства, а также в качестве термостойкого композиционного материала для изготовления различных изделий, мастер-моделей, литьевых и пресс-форм.

Известны клеевые композиции на основе эпоксидных смол, содержащие наполнители. Например, клеевая композиция на основе эпоксидно-фурановой смолы, в состав которой входят 39-50 мас. различных минеральных наполнителей, отвердитель моно-, ди- и полиамины [1] Отвержденная композиция обладает прочностью на сжатие до 100 МПа, на сдвиг клеевого шва (адгезия) до 6,0 МПа, рабочую температуру (максимальную температуру, при которой не происходит потери массы материала) до 120^оС, выдерживают кратковременно (при потере массы 5%) до 200^оС.

Эта клеевая композиция имеет низкие физико-механические и адгезионные характеристики, невысокие рабочую температуру и термостойкость.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является клеевая композиция на основе эпоксидно-фенольных смол, содержащая пластификатор до 20% отвердитель до 60 мас.ч. на 100 мас.ч. эпоксидной смолы, в качестве отвердителя используют низкомолекулярные амиды и наполнители сульфат магния, сажу, молибден и другие в общей сложности от 49 до 54 мас. [2] Рабочая температура композиции от 115 до 155^оС, кратковременно до 210^оС, прочность клеевого шва на сдвиг до 12 МПа, на сжатие до 90,0 МПа.

Недостатком этого состава являются невысокие термостойкость, механические и адгезионные свойства.

Целью изобретения является разработка малотоксичных компаундов для клеев и композиционных материалов холодного отверждения с повышенной термостойкостью и высокими механическими и адгезионными свойствами.

Цель достигается тем, что компаунд для клеев и композиционных материалов, включающий эпоксидную смолу, отвердитель и наполнитель, содержит в качестве отвердителя карборансодержащий полиэтиленполиамин при следующем соотношении компонентов, мас.ч. Эпоксидная смола 100 Наполнитель 20-2500
Карборансодержащий полиэтиленполиамин 7,1-54,2
Компаунд может дополнительно содержать модифицирующую добавку производные карборана общей формулы: R₁CB₁₀H₁₀CR₂, где R₁ и R₂ одинаковые или различные органические заместители, при этом
R₁ Н, алкил, арил, алкенил, простой или сложный эфир, кислота;
R₂ алкил, арил, алкенил, простой или сложный эфир, кислота в количестве 0,06-100 мас.ч. на 100 мас.ч. эпоксидной смолы.

Компаунд также может дополнительно содержать олигоамид продукт конденсации димеризованных кислот льняного, таллового или соевого масел с диэтилентриамином, триэтилентетрамином или тетраэтиленпентаамином в количестве 6,6-95,0 мас.ч. на 100 мас.ч. эпоксидной смолы.

В качестве эпоксидных связующих используют различные эпоксидные смолы диановые, производные бисфенола A (-O-C₆H₄-C(CH₃)₂-C₆H₄-O-), алифатические эпоксиды и т.д.

Отвердитель компаунда карбонарсодержащий полиамид (ПЭПАК) или его смесь с олигоамидами продуктами конденсации димеризованных кислот (димератов) льняного (Л), таллового (Т) или соевого (С) масел с диэтилентриамином (Л-, Т- или С-18), триэтилентетрамином (Л-, Т- или С-19) или тетраэтиленпентаамином (Л-, Т- или С-20). В различных рецептурах компаундов содержание отвердителя составляет от 7,0 до 100,0 мас.ч. на 100,0 мас.ч. эпоксидной смолы.

В качестве наполнителя используют порошки различных металлов и сплавов сферической или осколочной форм (железо, алюминий, медь, бронза, вольфрам, цинк, латунь и т.д.), неметаллические порошки и волокна (бор, карбид бора, нитрид бора, стекловолокно, графитовое волокно, сажа, древесные волокна, пигменты и т.д.)
ПЭПАК вводится в состав отвердителя, карборансодержащее соединение формулы R₁CB₁₀H₁₀CR₂ в составе связующего. Общее содержание карборансодержащих соединений в компаунде составляет от 0,8 до 150,0 мас.ч. на 100,0 мас.ч. эпоксидной смолы. При меньшем содержании добавка теряет эффективность, при большем значительно возрастает стоимость компаунда при незначительном положительном эффекте.

Примеры использования карборансодержащих соединений в компаундах поясняются табл. 1 и 2.

П р и м е р 1. Связующее (компонент А) готовят смешением 100 мас.ч. эпоксидной смолы ЭД-22 и 500 мас.ч. порошка карбонильного железа, отвердитель (компонент В) смешением 6,0 мас.ч. ПЭПА-м-К, 14,0 мас.ч. олигоамида Т-19 и 80,0 мас.ч. порошка железа. Для получения клея компоненты A и B смешивают в соотношении 100 мас.ч. А к 25-35 мас.ч. В.

Полученный универсальный клей имеет прочность при сдвиге клеевого шва 28,0 МПа, при разрыве 45,0 МПа, при сжатии 125,0 МПа, рабочую температуру 180^оС, кратковременно до 315^оС.

П р и м е р 2. Компонент А готовят смешением 100 мас.ч. эпоксидной смолы ЭД-20, 6,1 мас.ч. диакрилат-м-карборана и 197 мас.ч. порошка бронзы осколочной формы. Компонент В содержит 5 мас.ч. ПЭПА-м-К, 45 мас.ч. олигоамида Т-18 и 50 мас.ч. порошка алюминия фракции 0-100 мкм.

Для получения клея компоненты A и B смешивают в соотношении на 100 мас. ч. А 30-40 мас.ч. В. Клей имеет прочность при сдвиге клеевого шва 18,0 МПа, при разрыве 77,0 МПа, при сжатии 65,0 МПа, относительное удлинение 8,5% рабочую температуру от -180 до 250^оС. кратковременно до 380^оС. Клей обладает электропроводными свойствами (уд. об. сопротивление 6 ˙ 10^-2 Ом ˙ м).

П р и м е р 3. Компонент А содержит 100 мас.ч. эпоксидной смолы ЭД-22, 100 мас.ч. три (карборансебацинат) глицида и 800 мас.ч. порошка карбонильного железа.

Компонент В содержит 20 мас.ч. ПЭПА-м-К и 80 мас.ч. порошка железа. Перед употреблением компоненты смешивают в соотношении на 100 мас.ч. А 15-25 мас. ч. В. Полученный универсальный клей имеет прочность при сдвиге клеевого шва 21,0 МПа, при разрыве 35,0 МПа, при сжатии 98,0 МПа, рабочую температуру 450^оС, кратковременно для 600^оС.

Компаунды малотоксичны, имеют рабочую температуру до 450^оС, кратковременно выдерживают до 600^оС, обладают прочностью при сдвиге клеевого шва до 28,0 МПа, при разрыве до 60,0 МПа, при сжатии до 130,0 МПа.

Использование: при получении универсального или специализированного термостойкого клея, композиции для ремонта металлических и неметаллических конструкций, деталей, механизмов, термостойкого композиционного материала при изготовлении различных изделий, мастер моделей, литьевых и пресс - форм. Сущность изобретения: компаунд для клеев и композиционных материалов включает, мас. ч: эпоксидную смолу 100; наполнитель 20 - 2500; карборансодержащий полиэтиленполиамин 7,1 54,2. Компаунд может дополнительно содержать модифицирующую добавку производные карборана общей формулы R₁CB₁₀H₁₀CR₂ где R₁ и R₂ одинаковые или различные органические заместители, при этом R₁ Н, алкил, арил, алкенил, простой или сложный эфир, кислота R₂ алкил, арил, алкенил, простой или сложный эфир, кислота в количестве 0,06 100,0 мас.ч. на 100 мас. ч. эпоксидной смолы, а также олигоамид продукт конденсации димеризованных кислот льняного таллового или соевого масел с диэтилентриамином, триэтилентетрамином или тетраэтиленпентамином в количестве 6,6 95,0 мас.ч. на 100 мас.ч. эпоксидной смолы. Компаунд малотоксичен, имеет рабочую температуру до 450°С, кратковременно выдерживает до 600°С, обладает прочностью при сдвиге клеевого шва до 28,0 МПа при разрыве до 60 МПа при сжатии до 130,0 МПа. 2 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. Компаунд для клеев и композиционных материалов, включающий эпоксидную смолу, отвердитель и наполнитель, отличающийся тем, что он содержит в качестве отвердителя карборансодержащий полиэтиленполиамин при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Эпоксидная смола 100
Наполнитель 20 2500
Карборансодержащий полиэтиленполиамин 7,1 54,2
2. Компаунд по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит модифицирующую добавку-производные карборана общей формулы
R₁CB₁₀H₁₀CR₂,
где R₁ и R₂ одинаковые или различные органические заместители,
при этом R₁ водород Н, алкил, арил, алкенил, простой или сложный эфир, кислота,
R₂ алкил, арил, алкенил, простой или сложный эфир, кислота, в количестве 0,06 100 мас.ч. на 100 мас.ч. эпоксидной смолы.