ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАЛИВКИ ПЬЕЗОКОМПОЗИТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Российский патент 2011 года по МПК C08L63/00 C09K3/10 

Изобретение относится к химической технологии герметиков и заливочных компаундов и предназначено для использования в производстве пьезокерамических устройств, в частности, при изготовлении пьезокерамических композитных элементов связности 1-3, работающих в условиях воздействия динамических механических нагрузок.

Полимерная композиция для заливки пьезокомпозитных элементов связности 1-3 должна иметь пониженную вязкость, повышенную ударную вязкость и адгезию к пьезокерамическим материалам, обеспечить монолитность композита (отсутствие воздушных включений и трещин) и устойчивость к динамическим механическим нагрузкам.

Известна полимерная композиция для заливки пьезокерамических датчиков, предназначенных для сборки электронных медицинских приборов, включающая эпоксидную диановую смолу, алифатический аминный отвердитель, в качестве модифицирующих добавок - эпоксидную алифатическую смолу, продукт согидролиза метилтрихлорсилана с диметилдихлорсиланом и наполнитель (Аналог. А.с. СССР №1733440, кл. C08L 3/00; C08K 13/02; C08L 63/00, опубл. 15.05.92. Бюл. №18).

Известная композиция имеет повышенный акустический импеданс и адгезию к пьезокерамическим материалам, однако при заливке композиционных пьезоэлементов не обеспечивает полного удаления воздушных включений из-за недостаточно низкой вязкости.

Также известна эпоксидная композиция для герметизации полупроводников, включающая диановую и алифатическую эпоксидную смолу, отвердитель, ускоритель и поверхностно-активные вещества (Аналог. Яп. Заявка 61-89247. Заявл.: 8.10.84. №59-209841. Опубл.: 7.05.86. Кл. C08L 63/00; C08G 59/20).

Известная композиция устойчива к растрескиванию, однако имеет относительно невысокую адгезию к пьезокерамическим материалам.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является полимерная композиция, включающая эпоксидную диановую смолу, эпоксидную алифатическую смолу, аминный отвердитель и в качестве модификатора продукт взаимодействия мономерного диизоцианата с глицидолом при стехиометрическом соотношении компонентов (Прототип. А.с. СССР №730752, кл. C08L 63/02, опубл. 30.04.80. Бюл. №16).

Полимерная композиция по прототипу характеризуется улучшенными физико-механическими показателями.

Недостатком известной композиции является пониженная адгезия к пьезокерамике и повышенная вязкость, что затрудняет заливку пьезокомпозитов и приводит к образованию воздушных пузырей.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является достижение технического результата, заключающегося в снижении вязкости полимерной композиции, повышении адгезии к пьезокерамическим материалам при сохранении высокой ударной вязкости и повышение динамической прочности композиционных пьезоэлементов.

Поставленная задача решается в полимерной композиции для заливки пьезокерамических композиционных элементов связности 1-3, включающей эпоксидную диановую смолу, эпоксидную алифатическую смолу, алифатический аминный отвердитель, и в качестве модификатора в своем составе содержащей полидиенуретандиэпоксид и продукт дифенилметандиизоцианата с глицидолом при молярном соотношении компонентов от 1,0-1,1 до 1,0-1,5 при следующем соотношении компонентов (мас.ч.):

Эпоксидная диановая смола ЭД-20 100 Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 5-15 Полидиенуретандиэпоксид 0,5-5,0 Дифенилметандиизоцианат 3,8-19,0 Глицидол 1,2-6,0 Алифатический аминный отвердитель 12,0-18,0

Таким образом, отличительными признаками изобретения является то, что полимерная композиция в своем составе в качестве модификатора содержит полидиенуретандиэпоксид и продукт взаимодействия дифенилметандиизоцианата с глицидолом при молярном соотношении компонентов от 1,0-1,1 до 1,0-1,5.

Указанная совокупность отличительных признаков позволяет достичь технического результата, заключающегося в улучшении технологических свойств полимерной композиции, повышении адгезии к пьезокерамическим материалам и обеспечении устойчивости к воздействию динамических механических нагрузок.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Стандарты, в соответствии с которыми выпускаются использованные вещества, приведены ниже.

Эпоксидная диановая смола ЭД-20 ГОСТ 10587-84 Эпоксидные алифатические смолы ДЭГ-1 и ТЭГ-1 ТУ 2225-527-00203521-98 Алифатические амины ТУ 2413.35700203447-99 Полидиенуретандиэпоксид ПДИ-3АК ТУ 38.103410-85 Дифенилметандиизоцианат ТУ 113-03-609-86 Глицидол ТУ 38.402-62-162-88

Пример 1.

К 100 мас.ч. эпоксидной диановой смолы ЭД-20 добавляют 4 мас.ч. эпоксидной алифатической смолы ДЭГ-1, нагревают до 80 С, затем вводят 1,0 мас.ч. глицидола и 0,4 мас.ч. полидиенуретандиэпоксида, перемешивают в течение 5 мин, по частям добавляют 3,4 мас.ч. дифенилметандиизоцианата и при температуре 80°С перемешивают в течение 30 мин. Затем реакционную массу охлаждают до комнатной температуры и вводят 11 мас.ч. алифатического аминного отвердителя, в качестве которого берут диэтилентриамин. Смесь перемешивают в течение 2-3 мин.

В примере 1 взяты запредельные соотношения компонентов - ниже нижнего предела.

Пример 2.

Осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (мас.ч.):

Эпоксидная диановая смола ЭД-20 100 Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 6,0 Полидиенуретандиэпоксид 0,5 Дифенилметандиизоцианат 16,0 Глицидол 5,0 Полиэтиленполиамины 12,0

Пример 3.

Осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (мас.ч.):

Эпоксидная диановая смола ЭД-20 100 Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 15,0 Полидиенуретандиэпоксид 2,0 Дифенилметандиизоцианат 19,0 Глицидол 6,0 Триэтилендиамин 15,0

Пример 4.

Осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (мас.ч.):

Эпоксидная диановая смола ЭД-20 100 Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 10,0 Полидиенуретандиэпоксид 2,0 Дифенилметандиизоцианат 14,0 Глицидол 4,0 Триэтилендиамин 14,0

Пример 5.

Осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (мас.ч.):

Эпоксидная диановая смола ЭД-20 100 Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 8,0 Полидиенуретандиэпоксид 2,0 Дифенилметандиизоцианат 14,5 Глицидол 5,0 Полиэтиленполиамины 15,0

Пример 6.

Осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем качественном н количественном соотношении компонентов (мас.ч.):

Эпоксидная диановая смола ЭД-20 100 Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 18,0 Полидиенуретандиэпоксид 6,0 Дифенилметандиизоцианат 20,0 Глицидол 1,0 Триэтилендиамин 16,0

В примере 6 взяты запредельные соотношения компонентов, содержание глицидола - ниже нижнего заявляемого предела, а остальных компонентов - выше верхнего заявляемого предела.

Свойства заявляемой полимерной композиции в сравнении с прототипом приведены в таблице.

Как видно из данных таблицы, заявляемая полимерная композиция по технологическим характеристикам существенно превосходит прототип, адгезионная прочность к пьезокерамике выше в 1,4-1,8 раза. Композитные пьезоэлементы, залитые заявляемой полимерной композицией, обладают устойчивостью к воздействию динамических механических нагрузок.

Таблица Показатели Величина показателей по примерам 1 2 3 4 5 6 Прототип Динамическая вязкость при 20°С, Па·с 4,0 5,0 5,4 5,2 4,8 4,2 15-30 Температура заливки, °С 20 20 20 20 20 20 80 Жизнеспособность при температуре заливки, мин 20 20 20 20 20 20 10 Адгезионная прочность с пьезокерамикой, МПа 18 26 28 25 31 15 17 Устойчивость композитных пьезоэлементов к воздействию динамических механических нагрузок - + + + + - - + - устойчив; - - не устойчив.

Изобретение относится к химической технологии герметиков и заливочных компаундов и предназначено для использования в производстве пьезокерамических устройств. В частности, для использования при изготовлении пьезокомпозитных элементов связности 1-3, работающих в условиях воздействия динамических механических нагрузок. Полимерная композиция для заливки пьезокомпозитных элементов включает эпоксидную диановую смолу, эпоксидную алифатическую смолу и алифатический аминный отвердитель. Дополнительно композиция в своем составе содержит полидиенуретандиэпоксид и продукт взаимодействия лифенилметандиизоцианата и глицидола при молярном соотношении компонентов от 1,0-1,1 до 1,0-1,5. Полимерная композиция обладает улучшенными физико-механическими и технологическими свойствами. На основе полимерной композиции получают пьезокомпозиты с улучшенными динамическими характеристиками. 1 табл.

Полимерная композиции для заливки пьезокерамических композиционных элементов связности 1-3, включающая эпоксидную диановую смолу, эпоксидную алифатическую смолу, алифатический аминный отвердитель и модификатор, отличающаяся тем, что полимерная композиция в своем составе в качестве модификатора содержит полидиенуретандиэпоксид и продукт взаимодействия дифенилметандиизоцианата с глицидолом при молярном соотношении компонентов от 1,0-1,1 до 1,0-1,5 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Эпоксидная диановая смола ЭД-20 100 Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 5-15 Полиденуретандиэпоксид 0,5-5,0 Дифенилметандиизоцианат 3,8-19,0 Глицидол 1,2-6,0 Алифатический аминный отвердитель 12-18