ВЫСОКОНАПОЛНЕННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ КОНСТРУКТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2018 года по МПК C04B26/14 C04B18/10 C04B111/20 

Изобретение относится к синтетическим конструкционным материалам, заменяющим натуральные высокопрочные граниты, диабазы и другие твердокаменные породы для изготовления базовых и корпусных деталей станков, контрольно-измерительных машин и другой прецизионной техники, а также в качестве отделочных и строительных материалов.

Известен состав для получения композиционного материала, включающий эпоксидную диановую смолу, активный разбавитель, аминный отвердитель и минеральный заполнитель - твердокаменную породу фракций 0,063-0,315 и 0,63-20,0 мм (Авторское свидетельство № SU 1240772, МПК⁸ 63/00, С04В 26/14, заявитель: «Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков» (ЭНИМС), № заявки 3833997/23-05, публикация 30.06.86, бюл. №24, подача 27.12.84 «Высоконаполненная композиция»). Недостатком этой композиции являются относительно невысокие прочностные и деформационные характеристики материала в интервале температур 40-80 °C.

Известен высоконаполненный композиционный материал - «синтегран», включающий эпоксидную диановую смолу, активный разбавитель, аминный отвердитель, смесь парафинового углеводорода и полиметилсилоксана, твердокаменную породу фракций 0,063-0,315 мм и 0,63-10,0 мм (патент РФ №RU 2110539 С1, МПК^8: C08L 63/02, С04В 26/14, заявитель: Товарищество с ограниченной ответственностью Научно- производственное предприятие фирма «Басан», заявка №95118601/04, публикация 10.05.98, бюл. №13, подача 01.11.95 «Высоконаполненный композиционный материал - синтегран». Прототип). Высоконаполненный композит имеет ограниченный диапазон применения, поскольку используемая в качестве наполнителя твердокаменная порода фракций 0,063-0,315 мм не позволяет получить ВКМ с повышенными деформативными и демпфирующими свойствами при температурах до 80 °C.

Известен высоконаполненный композиционный материал, включающий эпоксидную диановую смолу ДЕР - 330, разбавитель, аминный отвердитель, минеральный наполнитель - смесь тонкой фракции с размером частиц менее 0,34 мм, фракцию твердокаменной породы размером 0,34 до 10,0 мм и фракцию твердокаменной породы с размером частиц более 10,0 мм (патент РФ № RU 2298536 С1, МПК^8: С04В 26/14, заявитель Мальцев Марат Станиславович, № заявки 2005132639/04. публикация 10.05.07, подача 24.10.05, «Композиционный материал для получения отделочного материала»). Недостатком этого материала является его низкая термостабильность и демпфирующая способность, что не позволяет его использовать в качестве конструкционного материала для базовых и корпусных деталей станков.

Технической задачей изобретения является получение высоконаполненного композиционного конструкционного материала с повышенным комплексом эксплуатационных свойств - повышенной деформативностью (модуль упругости) и высокой демпфирующей способностью в интервале температур вплоть до температуры стеклования ( Tg).

Поставленная задача изобретения достигается тем, что высоконаполненный композиционный конструкционный материал, включающий эпоксидную диановую смолу, активный разбавитель, аминный отвердитель, смесь парафинового углеводорода С₁₀Н₂₂-С₁₁Н₂₄ и полиметилсилоксана в соотношении 5:1 по массе, твердокаменную породу фракции 0,063-0,315 мм и твердокаменную породу фракции 0,63-10,0 мм, дополнительно содержит золу-унос в виде тонкой фракции с размером частиц 18-38 мкм, при следующих соотношениях компонентов по массе:

Эпоксидная диановая смола 4,2-7,0 Активный разбавитель 0,6-1,5

Смесь парафинового углеводорода C₁₀Н₂₂-С₁₁Н₂₄

и полиметиленсилоксана в соотношении 5:1 по массе 0,05-0,50 Аминный отвердитель 1,2-2,0 Твердокаменная порода фракций 0,063-0,315 мм 7,5-16,0 Зола-унос тонкой фракции 18-38 мкм 7,5-9,0 Твердокаменная порода фракций 0,63-10,0 мм остальное

В составах высоконаполненных композиционных конструкционных материалов используются - эпоксидные диановые смолы ЭД-16, ЭД-20, ЭД-22, ЭД-24 ( ГОСТ 10587-84), зарубежные эпоксидные диановые смолы ф. Дау-кемикл ФРГ: ДЕР-330,ДЕР-331, ДЕР-354;

- алкил/арил глицидиловые эфиры - бутилглицидиловый, фенил-глицидиловый, крезилглицидиловый эфиры;

- диглицидиловые эфиры : бутандиола 1,4 (ДГЭБД 1,4); неопентила 1,5 (ДГЭНП 1,5); гександиола 1,6 (ДГЭГД 1,6); диэпоксид изо-пропиламина (ДЭиПА);

- аминный отвердитель - алифатические амины этиленового ряда;

- диэтилентриамин (ДЭТА); триэтилентетраамин (ТЭТА); тетраэтиленпентамин (ТЭПА); полиэтиленполиамин (ПЭПА) или их смеси, например смесь ДЭТА с ТЭТА; моноциандиэтилентриамин (УП-0633М) или ее смесь с аминами этиленового ряда, например смесь УП-0633М и ДЭТА.

В качестве золы-унос использовали отходы сжигания топлива Рязанской ГРЭС, Московской ТЭЦ, Липецкой ТЭЦ - тонкую фракцию 18-38 мкм. В качестве твердокаменных пород использовали высокопрочные граниты, габбро-диабазы, диабазы, порфириты, змеевики и др., с размером фракций 0,063-0,315 мм и 0,63-10,0 мм.

В качестве парафиновых углеводородов использовали декан и ундекан, а в качестве полиметилсилоксана - ПМС-100, ПМС-400.

Приготовление смеси парафиновых углеводородов и полиметилсилоксана осуществляли в следующей последовательности: осуществляется дозировка каждого из ингредиентов, после чего к парафиновому углеводороду добавляется кремний органика в соотношении 5:1 по массе. Полученная смесь тщательно перемешивается в течение 1-1,5 минут.

Примеры конкретного выполнения составов ВКМ представлены в таблице 1. Показатели свойств - в таблице 2.

Приготовление высоконаполненного композиционного конструкционного материала осуществляется в следующей последовательности. Дозируются отдельные компоненты, затем готовится смоляная часть связующего высоконаполненного композиционного конструкционного материала, для чего к эпоксидной диановой смоле добавляют активный разбавитель, тщательно перемешивают, после чего вводят заранее приготовленную смесь парафинового углеводорода и кремнийорганики, тщательно перемешивают и выдерживают смесь 5-10 минут, после чего готовят «мастику», добавляя тонкую фракцию золы-унос в смоляную часть и еще раз перемешивают до достижения однородной консистенции с помощью насадки на тихоходную дрель в течение 1,5-2,0 минут. В полученную «мастику» вводят дозированное количество аминного отвердителя и еще раз перемешивают в течение 1-2-минут, после чего в смесь вводится заранее подготовленная сухая смесь твердокаменной породы фракции 0,063-0,315 мм и твердокаменной породы фракции 0,63-10,0 мм. Полученная смесь всех компонентов высоконаполненного композиционного конструкционного материала перемешивается 3-5 минут в смесителе периодического действия со съемной чашей, которая одновременно служит разливочным ковшом, тем самым уменьшая время полного технологического цикла (исключается время выгрузки высоконаполненного композиционного конструкционного материала в промежуточную емкость). При необходимости смешивание можно производить при предварительном нагреве смоляной части связующего и/или минеральных составляющих высоконаполненного композиционного конструкционного материала до температуры 25-30 °C. Уплотнение высоконаполненного композиционного конструкционного материала в формующей оснастке при изготовлении базовой детали производят на вибростенде с переменной частотой от 30 до 120 Гц и изменяющейся амплитудой от 1,2 до 0,7 мм. Отверждение происходит за 24 часа при н.у. или за 8 часов при 40 °C.

Изобретение относится к синтетическим конструкционным материалам, заменяющим натуральные высокопрочные граниты, диабазы и другие твердокаменные породы для изготовления базовых и корпусных деталей станков, контрольно-измерительных машин и другой прецизионной техники, а также применяемым в качестве отделочных и строительных материалов. Технический результат - повышение эксплуатационных характеристик - деформативности (модуль упругости) и демпфирующей способности в интервале температур вплоть до температуры стеклования (Tg). Высоконаполненный композиционный конструкционный материал, полученный из смеси, включающей: эпоксидную диановую смолу, активный разбавитель, смесь парафинового углеводорода С₁₀Н₂₂-С₁₁Н₂₄ и полиметиленсилоксана в соотношении 5:1 по массе, твердокаменную породу фракций 0,063-0,315 и твердокаменную породу фракций 0,63-10,0 мм, дополнительно содержит золу-унос тонкой фракции 18-38 мкм при следующем соотношении компонентов, масс. %: эпоксидная диановая смола 4,2-7,0, активный разбавитель 0,6-1,5, смесь парафинового углеводорода С₁₀Н₂₂-С₁₁Н₂₄ и полиметиленсилоксана в соотношении 5:1 по массе 0,05-0,50, аминный отвердитель 1,2-2,0, твердокаменная порода фракций 0,063-0,315 мм 7,5-16,0, зола-унос тонкой фракции 18-38 мкм 7,5-9,0, твердокаменная порода фракций 0,63-10,0 мм - остальное. 2 табл.

Высоконаполненный композиционный конструкционный материал, полученный из смеси, включающей: эпоксидную диановую смолу, активный разбавитель, смесь парафинового углеводорода С₁₀ Н₂₂ - С₁₁ Н₂₄ и полиметиленсилоксана в соотношении 5:1 по массе, твердокаменную породу фракций 0,063-0,315 и твердокаменную породу фракций 0,63-10,0 мм, отличающийся тем, что он дополнительно содержит золу-унос тонкой фракции 18-38 мкм при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Эпоксидная диановая смола 4,2-7,0 Активный разбавитель 0,6-1,5 Смесь парафинового углеводорода С₁₀Н₂₂-С₁₁Н₂₄ и полиметиленсилоксана в соотношении 5:1 по массе 0,05-0,50 Аминный отвердитель 1,2-2,0 Твердокаменная порода фракций 0,063-0,315 мм 7,5-16,0 Зола-унос тонкой фракции 18-38мкм 7,5-9,0 Твердокаменная порода фракций 0,63-10,0 мм остальное