РЕГУЛЯТОРЫ ПЛАСТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТЕРМОРЕАКТИВНЫХ ОЛИГООРГАНОСИЛОКСАНОВЫХ СМОЛ И НАПОЛНЕННЫХ ПРЕСС-КОМПОЗИЦИЙ НА ИХ ОСНОВЕ Российский патент 1995 года по МПК C08L83/04 C08K5/5398 

Изобретение относится к области химии и технологии высокомолекулярных кремнийорганических соединений, конкретно к технологии переработки термореактивных олигоорганосилоксановых смол и наполненных пресс-композиций на их основе (кремнийорганических термореактопластов). Эти материалы отверждаются при нагревании и имеют широкое промышленное применение в электротехнике, энергомашиностроении, авиационной и космической технике, радиотехнической промышленности, а также в производстве стеклопластиков.

Возможности переработки термореактопластов на основе кремнийорганических смол в изделия, обладающие нужным уровнем прочностных и других физико-химических свойств, определяются реопластическими свойствами (продолжительностью вязко-текучего состояния и скоростью отверждения смолы) при выбранной температуре переработки. При повышении указанной температуры наблюдается увеличение подвижности расплава (текучести) смолы, однако при этом резко возрастает скорость реакции отверждения полимера. Поэтому при чрезмерно высокой температуре переработки не удается получить изделия высокого качества из-за резкого сокращения времени желатинизации (т.е. перехода от стадии А до стадии С), и потеря текучести поступает до того, как произойдет полное заполнение объема формы. На практике переработку кремнийорганических термореактопластов проводят при температуре, на 30-50^оС превышающей температуру размягчения кремнийорганической смолы, составляющей основу данной пресс-композиции. Чтобы обеспечить высокое качество изделий, температуру переработки подбирают таким образом, чтобы текучесть расплава смолы была достаточно велика и, кроме того, продолжительность перехода от стадии А до стадии С (так называемая "Площадка текучести") не была чрезмерно малой. При правильном выборе этих условий обеспечивается хорошее заполнение объема формы, смачивание ингредиентов и оптимальные свойства отвержденного материала. Существенно, что параметры текучести и скорости отверждения, характеризующие важнейшие технологические свойства термореактивных смол, изменяются противоположным образом. Так смолы, характеризующиеся длительным периодом желатинизации, отверждаются с трудом (обладают малой скоростью отверждения). Напротив, быстроотверждающиеся смолы характеризуются малым периодом желатинизации и, соответственно, малой жизнеспособностью и невысоким сроком хранения композиции. Для каждой партии смолы указанные параметры закладываются практически полностью на стадии синтеза смолы. Поэтому на практике при создании композиции часто возникает задача регулирования их пластических и технологических свойств.

Известны способы регулирования пластических свойств термореактивных кремнийорганических смол за счет направленного изменения каждого из параметров текучести и скорости отверждения. Так, задача повышения текучести расплава термореактопластов решается введением в композиции различных пластификаторов.

Известно, например, использование в качестве пластификаторов кремнийорганических смол реакционноспособных линейных полидиорганосилоксанов следующего строения:
х(SiR'R''O)_nSiR'R''Y,Z(SiR'R''O)_nSiR'R''Z,
Z(SiR'R''O)_nSiR'R''Y [1]
С другой стороны, повышение скорости отверждения композиций достигается введением в их состав специальных катализаторов отверждения, например, триэтаноламина, кремнийорганических производных аминоспиртов, платинохлористоводородной кислоты и других соединений [2]
Недостатком известных регуляторов пластических свойств термоотверждающихся композиций на основе олигоорганосилоксановых смол является ограниченный спектр их действия, то есть возможность использования их только в роли пластификаторов, либо исключительно в качестве катализаторов отверждения. Это накладывает соответствующие ограничения в технологии приготовления композиций, а также в их дальнейшей переработке. Например, использование кислых или основных катализаторов отверждения может приводит к ухудшению эксплуатационных показателей, например, к ухудшению диэлектрических свойств получаемого материала.

Технической задачей изобретения является регулирование пластических свойств термореактивных олигоорганосилоксановых смол и наполненных пресс-композиций на их основе.

Поставленная задача решается применением диалкилдитиофосфатов переходных металлов общей формулы: [(RO)₂P(S)S]nM, где M-Cu, Cr, Mn, Fe, Co, Ni;
n валентность металла, равная 1-3;
R одновалентный углеводородный или элементоорганический заместитель, выбранный из группы, включающий метил-, этил-, пропил-, бутил-, изопропил-, ферроценил-, в качестве регуляторов пластических свойств термореактивных олигоорганосилоксановых смол и наполненных пресс-композиций на их основе.

Синтез диалкилдитиофосфатов переходных металлов описан в литературе [3] Известно их использование в качестве стабилизаторов термоокислительной деструкции в защитных покртытиях на основе силоксановых каучуков [4]
Применение диалкилдитиофосфатов переходных металлов указанной общей формулы в качестве регуляторов пластических свойств термореактивных олигоорганосилоксановых смол и наполненных пресс-композиций на их основе в литературе не описано.

Существо изобретения иллюстрируется примерами 1 и 2 и данными, приведенными в табл. 1-4.

П р и м е р 1. Введение добавок диалкилдитиофосфатов переходных металлов в олигоорганосилоксановые смолы осуществляют по одному из следующих способов.

Способ А. В 40-60% -ный раствор смолы в органическом растворителе (спирте, хлороформе, хлористом метилене, толуоле, и др.) добавляют при перемешивании расчетное количество раствора диалкилдитиофосфата в спирте, бензоле, хлороформе и др. органических растворителях в количестве 0,005-0,5 мас. Количество введенной добавки рассчитывают исходя из содержания сухой смолы. Полученный раствор используют для приготовления пресс-композиций.

Способ В. Сухую смолу и диэтилдитиофосфат в виде порошка смешивают в шаровой мельнице в течение 1/2-1 ч выгружают и используют для приготовления пресс-композиций.

П р и м е р 2. Приготовление пресс-композиций осуществляют следующим образом.

Суховальцевый способ. Все компоненты состава загружают в шаровую мельницу с следующем порядке: сначала загружают смолу, затем диалкилдитиофосфат и стеарат цинка после чего загружают остальные наполнители. Смешение проводят в течение 1-3 ч, после чего полученную смесь выгружают и обрабатывают на вальцах при температуре 80-100^оС в течение 3-10 мин. Полученный материал размалывают в дробилке или в дезинтеграторе и используют далее в качестве пресс-материала при изготовлении образцов для испытаний готовых изделий.

Лаковый способ. В смеситель Вернера помещают расчетное количество 40-60% -ного раствора смолы в спирте, диалкилдитиофосфат и остальные компоненты. Расчет загрузки компонентов производят исходя из загрузки и содержания сухой смолы в исходном растворе. После перемешивания материал выгружают на плоские поддоны или противни и сушат на воздухе при температуре 40-60^оС. Полученный материал поступает на дробление в дезинтегратор или дробилку и далее на хранение или переработку в изделие. Определение технологических показателей проводят в соответствии с ГОСТ 15882-79 на пластометре типа ППР-1.

Данные табл. 1 иллюстрируют влияние добавок различных диалкилдитиофосфатов переходных металлов на технологические свойства (время желатинизации) различных партий полиметил- или полиметилфенилсилоксановой смолы в отсутствии наполнителя. Из данных табл. 1 следует, что все указанные добавки увеличивают время желатинизации смолы. Существует оптимальный интервал концентрации добавок (0,05-0,15 мас.) определяющий существенное улучшение технологических свойств олигоорганосилоксанов (времени вязкотекучего состояния).

В табл. 2 приведены данные, характеризующие влияние добавок диалкилдитиофосфатов переходных металлов на изменение времени желатинизации при различных сроках хранения. Во всех случаях наблюдается значительное увеличение времени желатинизации, позволяющее использовать реакционноспособные смолы с малой жизнеспособностью для приготовления композиций с более длительным сроком хранения.

Табл. 3 и 4 иллюстрируют влияние добавок на пластические свойства наполненных композиций и важнейшие характеристики образцов после отверждения композиций. Данные табл. 3 указывают, что использование добавок диалкилдитиофосфатов переходных металлов в пресс-композициях на основе термореактивных олигоорганосилоксановых смол позволяет добиться уникального эффекта: одновременного увеличения продолжительности вязко-пластического состояния (в 2-5 раз) и скорости отверждения (в 1,2-2 раза). Как известно, оба этих эффекта действуют в противоположных направлениях, т.е. имеют разнонаправленный характер: увеличение одного из этих двух показателей происходит за счет соответствующего уменьшения другого. Полученный эффект является новым и не описан в научно-технической литературе. Существенно также, что при этом наблюдается также увеличение жизнеспособности готовых пресс-композиций (не менее чем в 1,3-4,0 раза).

Результаты испытаний пресс-материалов после термоотверждения композиций (см. данные табл. 4) свидетельствует о том, что наличие вышеуказанных добавок приводит к уменьшению потерь от брака (в среднем на 5-20%) и к улучшению эксплуатационных (диэлектрических) показателей готовых материалов.

Использование: регуляторы пластических свойств термореактивных олигоорганосилоксановых смол и наполненных пресс-композиций на их основе. Сущность: диалкилдитиофосфаты переходных металлов общей формулы [(RO)₂P(S)S]_nM где M Cu, Cr, Mn, Fe, Co, Ni; n-валентность металла, равная 1 3; R одновалентный углеводородный или элементоорганический заместитель, выбранный из группы, включающей метил-, этил-, пропил-, бутил-, изопропил-, ферроценил. 4 табл.

Применение диалкилдитиофосфатов переходных металлов общей формулы
[(RO)₂ P(S)S]_nM,
где M Cu, Cr, Mn, Fe, Co, Ni;
n=1-3-валентность металла;
R одновалентный углеводородный или элементоорганический заместитель, выбранный из группы, включающей метил-, этил-, пропил-, бутил-, изопропил-, ферроценил-,
в качестве регуляторов пластических свойств термореактивных олигоорганосилоксановых смол и наполненных пресс-композиций на их основе.