ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2007 года по МПК C08L63/02 C08L63/10 C08L75/04 C08K3/32 C09K21/14 

Изобретение относится к полимерным композициям на основе эпоксиуретановых смол, отвердителей, специальных добавок и минеральных наполнителей, которое может быть использовано для изготовлении броневых покрытий, для вкладных зарядов баллистного твердого ракетного топлива, а также в качестве заливочных компаундов в электронике, электро- и радиотехнике, строительстве и других целей.

Известны броневые покрытия для зарядов реактивных снарядов на основе эфиров целлюлозы (ацетилцеллюлозы). (Изобретения. Полезные модели. №11, ч.2, 2001 г. стр.420, заявка №2000126883120 от 30.10.2001 г.)

Недостатком такого бронепокрытия является низкая эрозионная стойкость и прочностные показатели, недостаточная деформационная теплостойкость, не обеспечивающая устойчивость при хранении снарядов на складах в странах с жарким климатом.

Ближайшим аналогом заявляемого изобретения является полимерная композиция на основе эпоксиуретановых смол, полученных при взаимодействии эпоксидных смол с техническим ароматическим полиизоцианатом, представляющим собой смесь 4,4¹, 4,2 и 2,2¹ изомеров дифенилметандиизоцианатов и 3- и 4-ядерных три- и тетраизоцианатов - т.е. содержащих 3 или 4 бензольных кольца. (Лапицкий В.А., Криюук А.А. Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и стеклопластиков. - Киев: Наук. Думка. 1986, с.64-69.)

Указанная полимерная композиция обеспечивает получение материалов с высокими физико-механическими свойствами.

Недостатками описанной композиции является высокая вязкость или даже твердое состояние при 20°С, невысокое относительное удлинение, не обеспечивающее устойчивость к термоциклированию от -60 до +80°С, а также сильное дымообразование реактивных снарядов с бронепокрытием на ее основе.

Целью заявляемого технического решения является полимерная композиция с улучшенными свойствами - низкой вязкостью и повышенной жизнеспособностью, устойчивостью к многократным термоциклам от -60 до +80°С, пониженным дымообразованием и высокими прочностными показателями.

Поставленная цель достигается тем, что полимерная композиция на основе эпоксиуретановой смолы, полученной взаимодействием эпоксидной составляющей с техническим ароматическим полиизоцианатом, представляющим собой смесь изомеров дифенилметандиизоцианатов и 3- и 4-ядерных три- и тетраизоцианатов и ароматического аминного отвердителя, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидной составляющей при получении эпоксиуретановой смолы использована смесь эпоксидной смолы на основе 4,4' диоксидифенилпропана с ММ от 340 до 600 (А), технического диглицилового эфира полиэпихлоргидрана (Б) и технического лапроксида, представляющего собой олигомер окиси пропилена с концевыми эпоксидными группами с ММ от 250 до 900 (В) в соотношении А:Б:В от 5:70:25 до 90:5:5 при соотношении эпоксидной составляющей (А+Б+В) с полиизоцианатом в соотношении от 85:15 до 98:2, и эпоксиуретановую смолу, полученную путем перемешивания при температуре от 50 до 120°С в течение от 50 до 210 мин, а в качестве отвердителя использована стабилизированная жидкая смесь ароматических аминов, дополнительно полифосфат аммония и минеральный наполнитель, при этом композиция содержит вес в мас.ч.:

Эпоксиуретановая смола100Отвердитель15÷65Полифосфат аммония10÷100Минеральный наполнитель10÷170

Указанное подтверждается примерами.

Пример 1.

Получение смоляной части.

В реактор, снабженный обогревом, охлаждением и мешалкой, загружают смесь эпоксидных смол - диановой на основе 4,4' диоксидифенилпропана с. М.М. 500 (марка ЭД-16) (А), (ГОСТ 10587-93), диглицидилового эфира полиэпихлоргидрина (марка Э-181) (Б), ТУ 6-05-17-47-86, олигомера окиси пропилена с концевыми эпоксидными группами - лапроксида (В) (марка Лапроксид 603) - М.М. 400, ТУ 2226-029-10488052-98, в соотношении А:Б:В=47:37:16, температуру поднимают до 85°С и приливают технический ароматический полиизоционат, ТУ 113-03-38-106-90, в соотношении смесь эпоксидных смол : полиизоционат = 91:9. Поддерживая температуру 65°С при работающей мешалке с числом оборотов не менее 60 об/мин, систему выдерживают в течение 130 мин, после чего полученную эпоксиуретановую смолу сливают в металлическую емкость и охлаждают до 20°С.

Эпоксиуретановая смола имеет следующие показатели:

Содержание эпоксидных групп - 18%;

Молекулярная масса - 1050;

Вязкость по В3-4 при 30°С - 400 сек.

Получение композиции.

В другой реактор загружают 100 мас.ч. полученной эпоксиуретановой смолы, после чего последовательно вводят 40 мас.ч. жидкой эвтектической смеси метафенилендиамина, 4,4' диоксидифенилпропана и технического парааминобензаланилина в соотношении 30:30:40, 55 мас.ч. полифосфата аммония и 90 мас.ч. наполнителя - маршалита.

Композицию перемешивают в течение 15 мин при Т=40°С, затем заливают в форму и отверждают при 60°С 6 часов.

Параметры получения смоляной части полимерной композиции по примерам 2÷8 приведены в таблице 1, а ее свойства - в таблице 2. Получение полимерной композиции по примерам 2÷8 в таблице 3.

Свойства полимерной композиции по примерам 1÷8 в сравнении с прототипом - в таблице 4.

Как видно из приведенной таблицы, заявляемая полимерная композиция обладает существенными преимуществами по сравнению с известными техническими решениями.

Таблица 1
Параметры осуществления способа получения эпоксиуретановых смол по примерам 2÷8.№Наименование параметров 123456781Соотношение компонентов А:Б:В5:70:2590:5:547:37:1647:37:1647:37:1647:37:1647:37:162Соотношение эпоксидной составляющей и полиизоцианата91:9 полиизоцианат марки Б91:9 полиизоцианат марки Б98:2 полиизоцианат марки А ТУ 113-03-38-106-9085:15 полиизоцианат марки Т ТУ 6-10-1495-8591:9 полиизоцианат марки Б91:9 полиизоцианат марки Б91:9 полиизоцианат марки Б3Молекулярная масса (А) диановой смолы и марка500 ЭД-16500 ЭД-16340 ЭД-22600 ЭД-22500 ЭД-16500 ЭД-16500 ЭД-164Температура и время проведения процесса85°С 130 мин85°С 130 мин85°С 130 мин85°С 130 мин50°С 210 мин120°С 50 мин85°С 130 мин5Лапроксид, молекулярная масса (В)Лапроксид 603 ТУ 2226-326-104880057-97Лапроксид БД ТУ 2226-326-104880057-97Лапроксид 603 ТУ 2226-326-104880057-97Лапроксид 703 ТУ 2226-029-104-88057-98Лапроксид 703 ТУ 2226-029-104-88057-98Лапроксид 703 ТУ 2226-029-104-88057-98Лапроксид 703 ТУ 2226-029-104-88057-98М.М 250М.М 900М.М 300М.М 300М.М 300М.М 300М.М 2506Полиизоцианат БСодержание дифенилметан-диизоцианатов 55%Содержание дифенилметан-диизоцианата 55%Содержание дифенилметан-диизоцианата 55%Содержание дифенилметан-диизоцианата 55%Содержание дифенилметан-диизоцианата 55%Содержание дифенилметан-диизоцианата 50%Содержание дифенилметан-диизоцианата 60%7Диглицидиловый эфир полиэпихлоргидрина марки Э-181 (Б)Содержание эпоксидных групп 30%Содержание эпоксидных групп 25%Содержание эпоксидных групп 27%Содержание эпоксидных групп 25%Содержание эпоксидных групп 25%Содержание эпоксидных групп 25%Содержание эпоксидных групп 25%8Температура/ время перемешивания50°С/210 мин120°С/50 мин85°С/130 мин85°С/130 мин85°С/130 мин85°С/130 мин85°С/130 мин

Таблица 2
Свойства эпоксиуретановых смол, получемых по примерам 1÷8.№№ п/пНаименование показателяВеличина показателя по примерам12345678 Показатели        1ЦветОт желтого до темно-коричневого2Молекулярная масса10501100116098011401120101010503Эпоксидное число18161418171518164Вязкость по В 3-4 при 30°С, сек.400460410510490470430480

Таблица 4
Состава заявляемой композиции по примерам 1÷8Наименование показателейВеличина показателейПрототип12345678123456789101. Технологические свойства:         - вязкость,3032343536383940 - время жизнеспособности, мин, при температуре переработки 25°C6063666972758085 - технологическое время отверждения, ч, при Т отверждения 60°С55,15,25,45,55,75,86,0 2. Физико-механические свойства:         - прочность при растяжении, МПа при         Т=+60°С1,51,61,81,92,02,12,32,52,6T=+20°C48,245,244,040,038,035,534,834,28,5Т=-50°С58,055,254,050,049,549,044,042,042,5- деформация, % при         Т=+160°С19,418,718,518,117,016,515,014,0109Т=+20°С6,05,95,65,55,45,35,15,059,4Т=-50°С2,22,22,12,01,91,91,81,72,7Относительное выгорание по массе, %25201512,510,013,012,010,030Относительное выгорание по длине, %2018161514,09,08,08,030Количество выдерживаемых термоциклов от -60 до +80°С280≥200≥200≥200≥200≥200≥200≥200-Удельная мощность дымообразования, м²/кг191918181717171515

Изобретение относится к полимерной композиции на основе эпоксиуретановой смолы, используемой при изготовлении броневых покрытий, для вкладных зарядов баллистного твердого ракетного топлива, а также в качестве заливочных компаундов в электронике, электро- и радиотехнике, строительстве и других целей. Композиция содержит следующее соотношение компонентов, в мас.ч.: 100 эпоксиуретановой смолы, 15-65 ароматического аминного отвердителя, 10-100 полифосфата аммония, 10-170 наполнителя. Эпоксиуретановую смолу получают при перемешивании и нагревании эпоксидной составляющей и полиизоцианата, взятых в соотношении от 85:15 до 98:2, при температуре 50-120°С в течение от 50 до 210 минут. В качестве эпоксидной составляющей используют смесь эпоксидной смолы на основе 4,4'-диоксидифенилпропана с ММ от 340 до 600 (А), технического диглицидилового эфира полиэпихлоргидрина (Б) и технического лапроксида, представляющего собой олигомер окиси пропилена с концевыми эпоксидными группами с ММ от 250 до 900 (В). Компоненты А:Б:В берут в соотношении от 5:70:25 до 90:5:5. В качестве ароматического аминного отвердителя композиция содержит стабилизированную жидкую смесь ароматических аминов. Изобретение позволяет понизить вязкость и дымообразование, повысить жизнеспособность и устойчивость к многократным термоциклам от -60 до +80°С, а также получить высокие прочностные показатели. 4 табл.

Полимерная композиция для покрытия на основе эпоксиуретановой смолы, полученной при перемешивании и нагревании эпоксидной составляющей, включающей эпоксидную смолу на основе 4,4'-диоксидифенилпропана с техническим ароматическим полиизоционатом и ароматического аминного отвердителя, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидной составляющей при получении эпоксиуретановой смолы использована смесь эпоксидной смолы на основе 4,4'-диоксидифенилпропана с ММ от 340 до 600 (А), технического диглицилового эфира полиэпихлоргидрина (Б) и технического лапроксида, представляющего собой олигомер окиси пропилена с концевыми эпоксидными группами с ММ от 250 до 900 (В), в соотношении А:Б:В от 5:70:25 до 90:5:5 при соотношении эпоксидной составляющей (А+Б+В) с полиизоцианатом в соотношении от 85:15 до 98:2 и эпоксиуретановая смола, полученная путем перемешивания при температуре от 50 до 120°С в течение от 50 до 210 мин, а в качестве отвердителя использована стабилизированная жидкая смесь ароматических аминов, дополнительно полифосфат аммония и минеральный наполнитель, при этом композиция содержит, мас.ч.:

Эпоксиуретановая смола100Отвердитель15÷65Полифосфат аммония10÷100Наполнитель10÷170