ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1996 года по МПК C08L61/02 C08K5/00 C08L61/02 C08L1/28 C08L63/02 C08K5/00 C08K5/07 C08K5/17 

Изобретение относится к получению полимерных композиционных материалов и может быть использовано в различных отраслях науки и техники в качестве заливочных, герметизирующих компаундов, а также защитных антикоррозионных покрытий.

Известна полимерная композиция, включающая эпоксидиановую смолу, фурфуpоацетоновый мономер, полиэтиленполиамин, силицированный графит фракции 0,4 5 мм (1). Применение данной полимерной композиции позволяет получать износостойкие и коррозионно-стойкие материалы. Однако при этом имеет место значительная усадка материала в процессе отверждения реакционно-способного олигомера и эксплуатации изделия.

Известна также полимерная композиция, включающая фурфуролацетоновый мономер, бензолсульфокислоту, порошкообразный полиэтилен, гексаметоксиметилмеламин, порошкообразный графит при следующем соотношении компонентов, мас.

Фурфуролацетоновый мономер 51,7 52,3
Бензолсульфокислота 12,5 13,5
Порошкообразный полиэтилен 8,3 12,5
Гексаметоксиметилмеламин 1,7 3,5
Порошкообразный графит остальное (2)
К недостаткам полимерной композиции следует отнести низкую прочность при различных скоростях нагружения (в интервале скоростей нагружения 4 20 мм/мин).

Известна также полимерная композиция, состоящая из фураноэпоксидной смолы ФАЭД-8, полиэтиленполиамина, модификатора СФГ-1, графитового порошка, андезитового порошка (3).

Использование известной композиции позволяет получать композиционные материалы с повышенной химической стойкостью. Однако при этом вследствие неоднородности структуры композита указанный материал имеет невысокие показатели механической прочности (прочность при сжатии, изгибе и др.). В особенности этот негативный эффект проявляется при повышенных скоростях нагружения.

Все приведенные выше полимерные композиционные материалы на основе фурановых и фурано-эпоксидных реакционно-способных систем характеризуются низкими значениями прочности при скоростях нагружения 4 20 мм/мин. Кроме этого, наблюдалась значительная усадка композиционного материала в результате повышения плотности фурановых систем при структурировании реакционно-способного олигомера.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является полимерная композиция, включающая фурано-эпоксидную смолу ФАЭД-8, полиэтиленполиамин, коллактивит (продукт обработки гидролизного лигнина сульфокислотами) при следующем соотношении компонентов, мас. (4):
Фурано-эпоксидная смола марки ФАЭД-8 83,63 87,26
Полиэтиленполиамин 8,37 8,74
Коллактивит 4,00 8,00
Применение указанной полимерной композиции позволяет повысить водостойкость системы. Однако при этом наблюдаются значительная усадка и низкая прочность при сжатии в диапазоне скоростей нагружения 4 20 мм/мин.

Техническим результатом изобретения является снижение усадки изделий из полимерной композиции и повышение прочности при сжатии в диапазоне скоростей нагружения 4 20 мм/мин.

Технический результат достигается тем, что полимерная композиция, включающая эпоксифурановое связующее, полиэтиленполиамин и наполнитель, в качестве связующего содержит смесь фурфуролацетонового мономера марки ФАМ и эпоксидианового олигомера и в качестве наполнителя содержит продукт совместного помола карбоксиметилцеллюлозы с содержанием карбоксильных групп 28 34% и метафенилдиамина, взятых в массовом соотношении 1 (0,125 0,25), при следующем соотношении компонентов, мас.

Фурфуролацетоновый мономер марки ФАМ 43 48
Эпоксидиановый олигомер 20 28
Полиэтиленполиамин 10 13
Продукт совместного помола карбоксиметилцеллюлозы с содержанием карбоксильных групп 28 34% и метафенилендиамина, взятых в массовом соотношении компонентов 1 (0,125 0,25) 16 22
В табл. 1 приведены данные о применяемых материалах при осуществлении заявляемого технического решения.

В табл. 2 приведены данные о физико-химических и технологических свойствах продукта совместного помола карбоксиметилцеллюлозы и метафенилендиамина.

Получение заявляемой полимерной композиции осуществляют в следующей последовательности: на первом этапе проводят совместный помол карбоксиметилцеллюлозы и метафенилдиамина расчетное количество исходных компонентов загружают в шаровую мельницу, засыпают керамические шары (0,333 объема) и смешивают при комнатной температуре в течение 1,5 2,0 ч, причем скорость вращения барабана подбирается таким образом, чтобы не допустить механохимическую деструкцию полимера (как правило, 30 40 об/мин). Полученный продукт хранят при температуре 20 25^oC и влажности воздуха не более 45% в герметично закрываемой таре. Срок хранения не более 24 48 ч. На втором этапе осуществляют приготовление композиции: расчетное количество фурфуролацетонового мономера, эпоксидианового олигомера, продукта совместного помола смешивают при комнатной температуре до получения однородного продукта, после этого прибавляют расчетное количество полиэтиленполиамина и смешивают в течение 3 5 мин. Отверждение фурано-эпоксидного олигомера осуществляют по режиму: выдержка при комнатной температуре 20 24 ч, Т 60^oC 1 ч, T 80^oC 1 ч, Т 100^oC 8 ч.

Усадку оценивают в соответствии с ГОСТ 18616-80, разрушающее напряжение при сжатии определяют по ГОСТ 4651-78 при скорости движения подвижной траверсы универсальной разрывной машины УРМ-05 4, 10, 20 мм/мин. Разрушающее напряжение при изгибе определяют по ГОСТ 4648-71, ударную вязкость по ГОСТ 14235-69.

Температура испытания 20 25^oC.

Насыпную плотность продукта совместного помола оценивают в соответствии с ГОСТ 11035-64.

Адгезию к металлу (сталь 3) определяют методом решетчатого надреза по стандартной методике.

С целью снижения остаточных напряжений в полимерной композиции охлаждение структурированного материала до комнатной температуры проводят со скоростью 0,8 2,3^oC/мин.

Примеры осуществления заявляемого технического решения (составы полимерных композиционных материалов) представлены в табл. 3.

Данные сравнительных испытаний заявляемой полимерной композиции, композиции-прототипа представлены в табл. 4.

Анализ экспериментальных данных, представленных в табл. 4, показывает, что заявляемая полимерная композиция позволяет получать материалы, значительно превосходящие известные в настоящее время по величине усадки и прочности при сжатии в интервале скоростей нагружения 4 20 мм/мин.

Все используемые ингредиенты выпускаются отечественной промышленностью.

Использование предлагаемой полимерной композиции позволяет по сравнению с известными композитами получить следующие преимущества:
снизить усадку в 3,1 4 раза;
повысить разрушающее напряжение при сжатии в интервале скоростей нагружения 4 20 мм/мин на 8,3 22,2%
осуществление заявляемого технического решения не сопровождается применением дорогостоящего оборудования и достаточно легко "вписывается" в рамки существующих технологических процессов получения полимерных композиционных материалов;
прочность при изгибе и стойкость к действию ударных нагрузок при этом находятся на уровне известных композиционных материалов.

Анализ экспериментальных данных, представленных в табл. 4, показывает, что заявляемая полимерная композиция позволяет получать материалы, значительно превосходящие известные в настоящее время по величине усадки и прочности при сжатии в интервале скоростей нагружения 4 20 мм/мин.

Все используемые ингредиенты выпускаются отечественной промышленностью.

Использование предлагаемой полимерной композиции позволяет по сравнению с известными композитами получить следующие преимущества:
снизить усадку в 3,1 4 раза;
повысить разрушающее напряжение при сжатии в интервале скоростей нагружения 4 20 мм/мин на 8,3 22,2%
осуществление заявляемого технического решения не сопровождается применением дорогостоящего оборудования и достаточно легко "вписывается" в рамки существующих технологических процессов получения полимерных композиционных материалов;
прочность при изгибе и стойкость к действию ударных нагрузок при этом находятся на уровне известных композиционных материалов.

Использование: в качестве защитных антикоррозионных покрытий. Сущность изобретения: полимерная композиция включает, мас.%: в качестве наполнителя продукт совместного помола карбоксиметилцеллюлозы с содержанием карбоксильных групп 28 - 34% и метафенилендиамина в массовом соотношении 1 : (0,125 - 0,25) 16 - 22; фурфуроацетоновый мономер 43 - 48; эпоксидиановый олигомер 20 - 28; полиэтиленполиамин 10 - 13. Покрытия на основе полимерной композиции обладают незначительной усадкой и повышенной прочностью при сжатии в диапазоне скоростей нагружения 4 - 20 мм/мин. 4 табл.

Полимерная композиция, включающая экоксифурановое связующее, полиэтиленполиамин и наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве связующего композиция содержит смесь фурфуролацетонового мономера марки ФАМ и эпоксидианового олигомера и в качестве наполнителя продукт совместного помола карбоксиметилцеллюлозы с содержанием карбоксильных групп 28 34% и метафенилендиамина, взятых в массовом соотношении 1 0,125 0,25, при следующем соотношении компонентов композиции, мас.

Фурфуролацетоновый мономер марки ФАМ 43 48
Эпоксидиановый олигомер 20 28
Полиэтиленполиамин 10 13
Продукт совместного помола карбоксиметилцеллюлозы с содержанием карбоксильных групп 28 34% и метафенилендиамина, взятых в массовом соотношении 1 0,125 0,25 16 22