ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2013 года по МПК C08L63/02 C08K13/02 C08K7/20 C09K3/10 

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

Известна композиция холодного отверждения, содержащая резольную фенолоформальдегидную смолу, отвердитель - продукт взаимодействия сульфофенолмочевины, формальдегида и ортофосфорной кислоты, пластификатор - смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, и полые микросферы (патент РФ №2186799).

Композиция предназначена для местного упрочнения конструкций в зонах установки крепежа, заделки торцев и заполнения пустот в деталях из полимерных композиционных материалов.

Недостатками этой композиции является низкая прочность при сжатии после отверждения в течение 6-12 часов при комнатной температуре и низкая ударная вязкость.

Известна полимерная композиция, включающая эпоксидную смолу, амидоамин, активный разбавитель, полые стеклянные микросферы, силику коллоидную и стеклянные волокна, предназначенная для создания изоляционных слоев на поверхности металлических конструкций (заявка WO 99/57182).

Недостатком этой композиции является то, что она обладает недостаточно высокой прочностью при сжатии и является сгорающей.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является полимерная композиция следующего состава, мас.ч.:

Эпоксидная смола 32-35 Олигоамидоамин 20-23 Полые стеклянные микросферы 26-30 Аммоний фосфорнокислый 16-18 Порошок отвержденной   фенолформальдегидной смолы 5-15

(патент РФ №2220990).

Композиция служит для заполнения участков сотовых конструкций, используемых в авиационной технике.

Недостатком композиции прототипа является то, что она обладает низкой прочностью при сжатии после отверждения в течение 6-12 часов при комнатной температуре. Время отверждения указанной композиции при комнатной температуре составляет 24-72 ч. Также данная композиция характеризуется низкой ударной вязкостью.

Технической задачей изобретения является получение полимерной композиции, отверждающейся в течение 6-12 часов при комнатной температуре и обладающей более высокой прочностью при сжатии и ударной вязкостью.

Для решения поставленной технической задачи предложена полимерная композиция, содержащая эпоксидный олигомер, олигоамидоамин, полые стеклянные микросферы, аммоний фосфорнокислый, содержащая дополнительно алифатический амин, катализатор, каучук и порошкообразный наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Эпоксидный олигомер 29,0-35,0 Олигоамидоамин 4,0-7,0 Полые стеклянные микросферы 25,0-33,0 Аммоний фосфорнокислый 15,0-21,5 Алифатический амин 8,0-12,0 Катализатор 0,5-1,0 Каучук 3,0-6,0 Порошкообразный наполнитель 2,5-3,5

В качестве эпоксидного олигомера используют продукт на основе эпихлоргидрина и дефенилолпропана - эпоксидную диановую смолу или диглицидиловый эфир резорцина.

В качестве олигоамидоамина используют продукт конденсации полиэтиленполиамина с димеризованными метиловыми эфирами жирных кислот соевого масла или продукт конденсации полиэтиленполиамина с синтетическими жирными кислотами льняного масла.

В качестве алифатического амина используют продукт конденсации формальдегида и фенола с диэтилентриамином или продукт взаимодействия фенола, формальдегида и этилендиамина.

В качестве катализатора используют 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол или N,N-диэтилэтанамин.

В качестве каучука используют олигобутадиеновый полимер с функциональными группами или хлорсодержащий полимер.

В качестве порошкообразного наполнителя используют двуокись титана пигментную белую с окисью хрома пигментной или пигментом жаростойким.

Авторами установлено, что применение в качестве отверждающей системы олигоамидоамина, алифатического амина и катализатора позволяет повысить скорость протекания процесса отверждения, обеспечивает высокое качество структуры, что в сочетании с использованием в составе композиции эластифицирующей добавки - каучука и высокодисперсного порошкообразного наполнителя обеспечивает высокую прочность при сжатии после отверждения в течение 6-12 часов при комнатной температуре и позволяет повысить ударную вязкость композиции.

В качестве эпоксидной диановой смолы используют, например, смолу марки ЭД-20 по ГОСТ 10587-84, в качестве диглицидилового эфира резорцина используют, например, смолу УП-637 по ТУ 6-05-241-194-79.

В качестве олигоамидоамина может быть использована, например, смола ПО-300 по ТУ 2224-092-05034239-96 или смола Л-20 по ТУ 6-06-1123-98.

В качестве алифатического амина может быть использован, например, Этал-47F5 по ТУ 2257-475-18826195-02 или АФ-2 по ТУ 2494-511-00203521-94.

В качестве катализатора может быть использован, например, 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол (УП-606/2) по ТУ 6-00209817.035-96 или N,N-диэтилэтанамин (ТЭА) по ТУ 2636-314-05808008-2000.

В качестве каучука может быть использован, например, СКН-30КТР «А» по ТУ 38.103474-86 или СКН-11ХР по ТУ 4-03227-76.

В качестве порошкообразного наполнителя может быть использована двуокись титана пигментная белая марки Р-02 по ГОСТ 9808-84, окись хрома пигментная ОХП-1 по ГОСТ 2912-79, пигмент жаростойкий №685 по ТУ 2364-017-00303835-96.

Примеры осуществления.

Пример 1. Полимерную композицию готовили следующим образом. В чистую фарфоровую или полимерную емкость ввели 32 г эпоксидного олигомера - смолы УП-637, 6 г каучука СКН-30КТР «А», 0,75 г катализатора ТЭА, 6 г олигоамидоамина - смолы ПО-300, 10 г алифатического амина - продукта Этал-47F5 и перемешивали. В приготовленное связующее вводили 18,5 г аммония фосфорнокислого, 2 г двуокиси титана Р-02 и 1 г окиси хрома ОХП-1. После этого добавляли 28 г полых стеклянных микросфер и перемешивали до получения однородной массы. Изготовление образцов для испытаний осуществляли механическим путем из отвержденных заготовок.

Полимерные композиции по примерам 2 и 3 получали аналогичным образом. Составы полимерных композиций по примерам 1-3 и по прототипу приведены в таблице 1, свойства - в табл.2 и 3.

Таблица 1 Наименование компонентов Состав, мас.ч., по примерам Прототип 1 2 3 4 Эпоксидный олигомер:
Эпоксидная диановая
смола ЭД-20
Диглицидиловый эфир резорцина - смола УП-637 - 29,0 35,0 32,0   32,0 - - - Олигоамидоамин:         Смола ПО-300 6,0 4,0 - 20,0 Смола Л-20 - - 7,0 - Алифатический амин:
Продукт Этал-47F5         10,0 12,0 - - Продукт АФ-2 - - 8,0 - Каучук:         СКН-30КТР «А» 6,0 6,0 - - СКН-11ХР - - 3,0 - Катализатор:         УП-606/2 - 0,5 1,0 - ТЭА 0,75 - - - Полые стеклянные микросферы 28,0 25,0 33,0 26,0 Аммоний фосфорнокислый 18,5 21,5 15,0 16,0 Порошкообразные наполнители:         Двуокись титана Р-02 2,0 2,0 2,0   Окись хрома ОХП-1 1,0 - 0,5 - Пигмент жаростойкий №685 - 1,5 - - Порошок отвержденной фенолформальдегидной смолы - - - 5,0

Таблица 2 Время отверждения при комнатной температуре, ч Прочность при сжатии, МПа Пример 1 Пример 2 Пример 3 Прототип 6 30 31 30 Не отвержден 8 37 39 34 Не отвержден 12 41 46 40 17 24 49 49 47 42

Таблица 3 № п/п Ударная вязкость, кДж/м² Пример 1 3,2 Пример 2 3,5 Пример 3 2,8 Прототип 2,2

Результаты проведенных испытаний предлагаемой полимерной композиции показывают, что она отверждается в течение 6-12 часов при комнатной температуре и обладает более высокой прочностью при сжатии и ударной вязкостью.

Прочность при сжатии предлагаемой полимерной композиции по сравнению с полимерной композицией-прототипом после отверждения в течение 12 часов увеличилась в среднем в 2,49 раза, а после отверждения в течение 24 ч - в 1,15 раза. Ударная вязкость композиции увеличилась в среднем в 1,44 раза.

Использование предлагаемой полимерной композиции, обеспечивающей высокий уровень прочностных характеристик уже через 6-12 часов отверждения, позволит значительно сократить время выполнения технологических операций с сотовыми панелями с полимерной композицией как в условиях производства, так и ремонтных работ изделий авиационной техники.

Изобретение относится к негорючим полимерным композициям холодного отверждения и может применяться для местного упрочнения конструкций в зонах установки крепежа, заполнения пустот в деталях из полимерных композиционных материалов, заделки торцов и упрочнения участков сотовых конструкций, используемых в авиационной технике. Композиция содержит (мас.ч.): эпоксидный олигомер 29-35, олигоамидоамин 4-7, полые стеклянные микросферы 25-33, аммоний фосфорнокислый 15-21,5, алифатический амин 8-12, катализатор 0,5-1, каучук 3-6 и порошкообразный наполнитель 2,5-3,5. Изобретение позволяет получить полимерную композицию, отверждающуюся в течение 6-12 часов при комнатной температуре и обладающую более высокой прочностью при сжатии и ударной вязкостью. 6 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

1. Полимерная композиция, содержащая эпоксидный олигомер, олигоамидоамин, полые стеклянные микросферы, аммоний фосфорнокислый, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алифатический амин, катализатор, каучук и порошкообразный наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Эпоксидный олигомер 29,0-35,0 Олигоамидоамин 4,0-7,0 Полые стеклянные микросферы 25,0-33,0 Аммоний фосфорнокислый 15,0-21,5 Алифатический амин 8,0-12,0 Катализатор 0,5-1,0 Каучук 3,0-6,0 Порошкообразный наполнитель 2,5-3,5

2. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидного олигомера используют продукт на основе эпихлоргидрина и дефенилолпропана - эпоксидную диановую смолу или диглицидиловый эфир резорцина.

3. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве олигоамидоамина используют продукт конденсации полиэтиленполиамина с димеризованными метиловыми эфирами жирных кислот соевого масла или продукт конденсации полиэтиленполиамина с синтетическими жирными кислотами льняного масла.

4. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве алифатического амина используют продукт конденсации формальдегида и фенола с диэтилентриамином или продукт взаимодействия фенола, формальдегида и этилендиамина.

5. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве катализатора используют 2,4,6 трис(диметиламинометил)фенол или N,N-диэтилэтанамин.

6. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве каучука используют олигобутадиеновый полимер с функциональными группами или хлорсодержащий полимер.

7. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве порошкообразного наполнителя используют двуокись титана пигментную белую с окисью хрома пигментной или пигментом жаростойким.