КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПРОПИТКИ ПОРИСТЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1999 года по МПК C08L67/07 C08K13/00 C09K3/10 C08K13/00 C08K5/06 C08K5/14 C08K5/18 

Изобретение относится к области создания композиций на основе ненасыщенных полиэфиров и сложных эфиров метакриловой кислоты, предназначенных для герметизации пористых изделий, прежде всего - металлических отливок.

Известна пропиточная композиция на основе смеси виниловых мономеров с эпоксиэфиракрилатами, которая имеет вязкость до 580 сП (заявка 63-41519 Япония, МКИ C 08 F 299/00, B 22 D 29/00, опубл. 22.02.88). Композиция обеспечивает достаточную термостойкость и адгезию герметизирующего полимера. Однако, высокая вязкость композиции обусловливает длительное время пропитки и не позволяет герметизировать мелкие (менее 0,1 мм) поры в изделиях. Время отверждения композиции составляет не менее 30 минут.

Известен анаэробный пропиточный состав на основе диметакрилата триэтиленгликоля и лаурилметакрилата, содержащий также октоат меди и сульфимид бензойной кислоты (патент N 3969552 США, МКИ B 08 D 87/00, C 23 D 17/00, опубл. 13.07.76). Преимуществом состава является проведение процесса отверждения при 20^oC без дополнительных расходов энергии. Пропиточный состав, находящийся в емкостях для хранения и в пропиточной ванне, требует барботажа воздуха или кислорода для предотвращения самопроизвольной полимеризации. Пропитанные составом металлические отливки погружают в ванны с активатором и отверждают в течение 6 часов. Раствор в ваннах для активации надлежит постоянно контролировать и корректировать. Следовательно, применение этого состава связано с длительным циклом отверждения и значительными трудностями вследствие низкой жизнеспособности без барботажа воздуха.

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является состав для пропитки, включающий олигоэфиркарбонатметакрилат или его смесь с октилметакрилатом, диметакрилат триэтиленгликоля, гидрохинон и инициатор перекисного типа - перекись дикумила (А.с. 732332 СССР, МКИ C 09 L 67/06, C 09 K 3/10. Состав для пропитки пористого литья и сварных швов / Попова ГЛ., Мусинова B.C., Соковых С.Ф., Александров А.Л. - Опубл. 05.05.90, Бюл. N17). Состав в отвержденном состоянии обладает хорошей водостойкостью. Его вязкость составляет (25-45) сП при 20^oC, что затрудняет, а в некоторых случаях делает невозможной герметизацию мелких (менее 0,1 мм) пор. Отверждение композиции ведут при температуре (120-140)^oC в течение 1-2 часов, что значительно удлиняет цикл пропитки литья. При этом композиция имеет жизнеспособность, особенно при контакте с металлами, не удовлетворяющую современным требованиям производства.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка композиции для пропитки пористых изделий, имеющей пониженную вязкость и сочетающую высокую жизнеспособность (в том числе и при контакте с металлами) с коротким временем отверждения.

Поставленная задача достигается тем, что композиция для пропитки пористых изделий, включающая ненасыщенный полиэфир, мономер, инициатор и ингибитор полимеризации, согласно предлагаемому изобретению содержит в качестве ненасыщенного полиэфира - полиэфиракрилат ТГМ-3, в качестве мономера - бутилметакрилат или монометакрилат этиленгликоля, в качестве ингибитора - 4-гидроксидифениламин при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
Полиэфиракрилат ТГМ-З - 50-95
Мономер - 50-5
Перекись дикумила - 0,5-1,0
4-гидроксидифениламин - 0,05-0,1
Ненасыщенный полиэфир - диметакрилат триэтиленгликоля (полиэфиракрилат ТГМ-3 по ТУ 16-16-2010-82) представляет собой продукт этерификации метакриловой кислоты триэтиленгликолем в среде растворителя - толуола.

В качестве мономера используют бутилметакрилат (ГОСТ 16756-71) или монометакрила тэтиленгликоля (ТУ 6-01-426-75).

В качестве инициатора полимеризации применяют бис(α,α- диметилбензил)пероксид (перекись дикумила).

В качестве ингибитора используют 4-гидроксидифениламин (ТУ 6- 14-524-77).

Образцы предлагаемой композиции в соответствии с рецептурой (табл. 1) готовят следующим образом: к полиэфиракрилату ТГМ-3 добавляют мономер, ингибитор, инициатор и перемешивают при температуре (20±2)^oC до полного растворения перекиси дикумила и 4-гидроксидифениламина, но не менее 1,5 часов. Полученные образцы композиции представляют собой прозрачные однородные жидкости от светло-желтого до коричневого цвета. Вязкость композиций определяют по ГОСТ.

Отверждение образцов приводят, помещая (3,0±0,5) см³ приготовленной композиции в стеклянные пробирки типа П1 или П2 по ГОСТ 25336-82 диаметром от 15 до 20 мм. Пробирки термостатируют в водяном термостате при температуре (135+1)^oС. Время отверждения определяется экспериментально по достижению максимального выхода трехмерного полимера.

Выход трехмерного полимера определяют методом исчерпывающей экстракции в ацетоне при кипячении образцов в аппарате Сокслетта.

Жизнеспособность композиций определяют по ускоренной методике, термостатируя пробирки с образцами при температуре (82±1)^oC до момента потери текучести. Жизнеспособность композиций в контакте с металлами определяют, внося в пробирки по 0,5 г металлической стружки (стальной, алюминиевой, медной).

Свойства образцов композиции приведены в табл.2.

Изобретение иллюстрируется примерами 1-15.

Пример 1. Иллюстрирует рецептуру и свойства образца композиции по ближайшему аналогу.

Примеры 2-8. Иллюстрируют рецептуры и свойства образцов заявляемой композиции.

Примеры 9-15 (контрольные). Иллюстрируют состав и свойства образцов по рецептурам, выходящим за рамки заявляемой композиции.

Сущность заявляемого технического решения заключается в совместном использовании полиэфиракрилата ТГМ-3, мономера (бутилметакрилата или монометакрилата этиленгликоля), перекиси дикумила и 4-гидроксидифениламина. Сочетание этих признаков дает следующий эффект: композиция имеет вязкость в 2-3 раза меньше, может быть отверждена в течение (10-15) минут, что в 8-10 раз быстрее, чем по ближайшему аналогу. При этом жизнеспособность композиции, в том числе и при контакте с металлами, в 2-3 раза больше.

Полиэфиракрилат ТГМ-3, благодаря наличию в молекулах двух метакрилатных связей при полимеризации образует трехмерную структуру. При превышении содержания ТГМ-3 выше оптимальных пределов существенно увеличивается вязкость, снижается жизнеспособность композиции, особенно при контакте с металлами (табл. 2, пример 10). Полимерные блоки становятся жесткими, растрескиваются. Уменьшение содержания ТГМ-3 ниже оптимальных пределов приводит к получению недостаточно прочных, чрезмерно эластичных блоков, снижению жизнеспособности композиции (табл.2, пример 9).

Введение в композицию низковязкого мономера-растворителя позволяет регулировать вязкость, изменять реакционную способность исходной системы и степень сшивки образующихся трехмерных блоков. При уменьшении содержания мономера-растворителя ниже оптимальных пределов увеличивается вязкость, снижается жизнеспособность, особенно при контакте с металлами (табл.2, пример 10). Полимерные блоки становятся жесткими, растрескиваются. При увеличении содержания мономера-растворителя выше оптимальных пределов снижается жизнеспособность, особенно при контакте с металлами, снижается выход трехмерного полимера (табл.2, пример 11).

Перекись дикумила при нагревании продуцирует свободные радикалы. При возрастании содержания перекиси дикумила выше оптимальных пределов существенно уменьшается жизнеспособность композиции, особенно при контакте с металлами (табл. 2, пример 13). Содержание перекиси дикумила ниже оптимальных пределов приводит к увеличению времени отверждения, получению блочных образцов, имеющих низкое содержание трехмерного полимера, время их отверждения возрастает до 60 минут (табл.2, пример 12).

4-Гидроксидифениламин играет роль ингибитора полимеризации, который эффективно замедляет и предотвращает образование свободных радикалов до температуры 95^oC. При увеличении содержания в композиции 4-гидроксидифениламина свыше оптимальных пределов время ее отверждения возрастает до 150 минут (табл. 2, пример 15). При уменьшении содержания в композиции 4-гидроксидифениламина ниже оптимальных пределов время ее отверждения сокращается до 5 минут, блоки растрескиваются, резко сокращается жизнеспособность композиции, особенно при контакте с металлами (табл.2, пример 14).

Анализ приведенных в таблице 2 данных показывает, что положительное влияние каждого из компонентов композиции для пропитки пористых изделий проявляется только при их сочетании в заявляемых соотношениях.

Композиция для пропитки пористых изделий при указанных заявляемых соотношениях компонентов имеет низкую вязкость, повышенную жизнеспособность, особенно при контакте с металлами. Одновременно сокращается время отверждения композиции.

Получен положительный эффект, состоящий в снижении исходной вязкости композиции в 2-3 раза, значительном (в 2-3 раза) увеличении по сравнению с ближайшим аналогом жизнеспособности композиции, в том числе и в присутствии ионов металлов, при одновременном сокращении времени отверждения (в 8-10 раз). Эффект достигается за счет совместного использования полиэфиракрилата ТГМ-3, мономера- растворителя и 4-гидроксидифениламина согласно заявляемому оптимальному соотношению компонентов. Данные показатели особенно важны для практического применения, поскольку заявляемые композиции вследствие низкой вязкости проникают в мелкие (с размерами менее 0,1 мм) поры изделий и герметизируют их. Повышение жизнеспособности композиции при одновременном снижении времени их полимеризации исключает трудности в их практическом использовании в установках пропитки (необходимость футеровки или барботажа воздуха), удлиняет время хранения композиции и срок службы пропиточной ванны без замены пропиточной композиции.

Технические характеристики заявляемой композиции для пропитки пористых изделий позволяют использовать ее для ликвидации негерметичности пористого литья из разных сплавов.

Описывается новая композиция для пропитки пористых изделий, включающая диметакрилат триэтиленгликоля марки ТГМ-3, мономер, перекись дикумила и ингибитор полимеризации, отличающаяся тем, что в качестве мономера она содержит бутилметакрилат или монометакрилат этиленгликоля, а в качестве ингибитора полимеризации-4-гидроксидифениламин при следующем соотношении компонентов, маc. ч. : диметакрилат триэтиленгликоля марки ТГМ-3 - 50-95; мономер - 5-50; перекись дикумила -0,5-1,0; 4-гидроксидифениламин - 0,05-0,1. Технический результат - разработка композиции для пропитки пористых изделий, имеющей пониженную вязкость и сочетающую высокую жизнеспособность с коротким временем отверждения. 2 табл.

Композиция для пропитки пористых изделий, включающая диметакрилат триэтиленгликоля марки ТГМ-3, мономер, перекись дикумила и ингибитор полимеризации, отличающаяся тем, что в качестве мономера она сордержит бутилметакрилат или монометакрилат этиленгликоля, а в качестве ингибитора полимеризации - 4-гидроксидифениламин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Диметакрилат триэтиленгликоля марки ТГМ-3 - 50 - 95
Мономер - 5 - 50
Перекись дикумила - 0,5 - 1,0
4-Гидроксидифениламин - 0,05 - 0,1