ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2002 года по МПК C08L61/10 C08K13/02 C08K13/02 C08K5/21 C08K5/1575 C08K7/16 

Изобретение относится к негорючим полимерным композициям холодного отверждения с наполнителем в виде полых стеклянных и (или) зольных микросфер (т. н. сферопласты), предназначенным для местного упрочнения конструкций в зонах установки крепежа, заделки торцов и заполнения пустот в деталях из полимерных композиционных материалов, в том числе для ремонтных работ.

Для этих целей широко применяются композиции холодного отверждения на основе модифицированных эпоксидных и фенолоформальдегидных смол [патент США 5420178, 03.02.93; заявка ФРГ 2936485, 09.07.81; заявка Франции 2575699, 09.01.85].

Однако, обладая хорошей технологичностью и механической прочностью, эпоксидные смолы являются горючими, сильно дымящими с выделением при горении большого количества токсичных продуктов.

Для подавления горючести в состав эпоксидных сферопластов вводят антипирены: галоидированные фенолы или смолы на их основе, оксиды сурьмы, фосфорсодержащие соединения и др., которые существенно повышают плотность материалов и их стоимость, зачастую не исключая полностью выделение токсичных продуктов [CYTEK Engineered Materials, Selektor Guide, 1995, р. 14-15; 3М Technical Service Bulletin, Adhesives, Coatings and Sealers, 1992, 1].

Известно применение в качестве полимерной основы жидких фенолоформальдегидных смол, обладающих пониженной горючестью, низким дымовыделением и отсутствием токсичных продуктов горения, что позволяет существенно упростить состав композиций и снизить их стоимость.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является полимерная композиция для получения огнестойких синтактных пен, отверждаемых при пониженной, не выше 70^oС, температуре на основе фенолоформальдегидной смолы, отвердителя - частичного фосфатного эфира, ускорителя отверждения - паратолуолсульфокислоты, пластификатора - трихлорэтилфосфата и наполнителя - полых стеклянных микросфер при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Фенолоформальдегидная смола - 100
Отвердитель - частичный фосфатный эфир - 5 - 15
Ускоритель отверждения - паратолуолсульфокислота - 0,25 - 0,75
Пластификатор - трихлорэтилфосфат - До 8,5
Наполнитель - полые стеклянные микросферы - 225
[ЕР 630956 А2, 1994, С 09 К 21/14].

Композиция имеет жизнеспособность при 20^oС 1 ч.

Через 24 ч после приготовления материал имеет следующие свойства:
Плотность, кг/м³ - 435
Разрушающее напряжение при сжатии, МПа - 9
Удлинение при разрыве, % - 3
Разрушающее напряжение при неравномерном отрыве, МПа - 0,5
Недостатками этой композиции являются ограниченная жизнеспособность, низкие показатели прочности при сжатии и неравномерном отрыве от стеклопластиковой подложки, что делает невозможным применение ее для уплотнения деталей и узлов из полимерных композиционных материалов в зонах установки крепежа.

Технической задачей настоящего изобретения является создание полимерной композиции, обладающей увеличенной жизнеспособностью, повышенной прочностью при сжатии и неравномерном отрыве получаемой полимерной композиции при сохранении ее низкой горючести и дымовыделения.

Поставленная задача достигается тем, что полимерная композиция, состоящая из фенолоформальдегидной смолы, отвердителя, пластификатора и наполнителя - полых микросфер, содержит в качестве отвердителя продукт взаимодействия сульфофенолмочевины, формальдегида и ортофосфорной кислоты, а в качестве пластификатора - смесь диоксановых спиртов и их высококипящих полиэфиров при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Фенолоформальдегидная смола - 100
Отвердитель - продукт взаимодействия сульфофенолмочевины, формальдегида и ортофосфорной кислоты - 8 - 10
Пластификатор - смесь диоксановых спиртов и их высококипящих полиэфиров - 15 - 25
Наполнитель - полые микросферы - 40 - 50
В качестве полых микросфер могут быть использованы стеклянные, зольные, полимерные микросферы.

Применение в качестве отвердителя продукта взаимодействия сульфофенолмочевины, формальдегида и ортофосфорной кислоты позволяет, с одной стороны, повысить жизнеспособность полимерной композиции и, с другой стороны, обеспечивает ее более высокую степень сшивки, что приводит к повышению прочности при сжатии отвержденной полимерной композиции. Применение в качестве пластификатора смеси диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров позволяет повысить прочность композиции при неравномерном отрыве от стеклопластиковой подложки. Сочетание компонентов выбрано такое, что несмотря на введение до 20% горючего пластификатора, в целом полимерная композиция является трудносгорающей и слабодымящей.

Снижение содержания наполнителя позволяет существенно повысить прочность при сжатии полимерной композиции, сохраняя при этом ее низкую плотность.

Пример 1.

В фенолоформальдегидную смолу марки СФЖ-306 (ТУ 6-07-287-88) в количестве 100 мас.ч. вводят 15 мас.ч. пластификатора - смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров марки ЭДОС (ТУ 2493-003-13004749-93), затем вводят 8 мас.ч. отвердителя - продукта взаимодействия сульфофенолмочевины, формальдегида и ортофосфорной кислоты - продукт ВАГ-3 (ТУ 6-55-1116-88) и все тщательно перемешивают до получения однородной консистенции смеси. В приготовленное связующее вводят 40 мас.ч. наполнителя - стеклянных полых микросфер марки МС-ВП-А9 гр.3 (ТУ 6-48-5786902-35-89) и перемешивают до получения однородной массы.

По аналогичной схеме получены композиции во 2-м и 3-м примерах.

Испытания и механическая обработка полимерной композиции возможна после 48 - 72 ч при (18±3)^oС.

Составы полимерных композиций приведены в табл.1.

Свойства полимерных композиций приведены в табл.2.

Как видно из табл.2, предлагаемая композиция обладает жизнеспособностью в 1,5-2 раза выше прототипа, прочность при сжатии в 3,5-4 раза, а прочность при неравномерном отрыве в 4-5 раз выше, чем у прототипа.

Таким образом, предлагаемая композиция обладает повышенной жизнеспособностью, повышенной прочностью, низкими горючестью и дымовыделением и низкой плотностью, что позволяет применять ее в качестве упрочняющего материала в зонах установки крепежа, заделки торцов и заполнения пустот в конструкциях из полимерных композиционных материалов, в т.ч. в авиации (интерьер самолетов), строительстве и в судостроении.

Изобретение относится к негорючим полимерным композициям холодного отверждения с наполнителем в виде полых микросфер, предназначенным для местного упрочнения конструкций в зонах установки крепежа, заделки торцов и заполнения пустот в деталях из полимерных композиционных материалов, в том числе для ремонтных работ. Полимерная композиция содержит резольную фенолоформальдегидную смолу, отвердитель - продукт взаимодействия сульфофенолмочевины, формальдегида и ортофосфорной кислоты, пластификатор - смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, а в качестве наполнителя - полые микросферы. Полученная композиция имеет повышенные жизнеспособность, прочность, низкие горючесть и дымовыделение и плотность. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Полимерная композиция, содержащая фенолоформальдегидную смолу, отвердитель, пластификатор, полые микросферы в качестве наполнителя, отличающаяся тем, что в качестве отвердителя она содержит продукт взаимодействия сульфофенолмочевины, формальдегида и ортофосфорной кислоты, а в качестве пластификатора - смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Резольная фенолоформальдегидная смола - 100
Отвердитель - продукт взаимодействия сульфофенолмочевины, формальдегида и ортофосфорной кислоты - 8-10
Пластификатор - смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров - 15-25
Наполнитель - полые микросферы - 40-50
2. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя могут быть использованы полые стеклянные микросферы, зольные полые микросферы, полимерные полые микросферы.