ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2022 года по МПК C08L63/00 C08K3/11 C08G59/56 C08G59/40 

Изобретение относится к высокопрочным полимерным композициям на основе эпоксидных смол и циклоалифатических диокисей, предназначенным для изготовления крупногабаритных изделий из композитных материалов, устойчивых к длительному пребыванию в воде, а также заливочных и пропиточных компаундов электротехнического назначения и др. целей.

Известны полимерные композиции на основе эпоксидных смол, содержащие в качестве отвердителей аминоаддукты, полученные взаимодействием алифатических или ароматических аминов с эпоксидными диановыми или алифатическими смолами и активные разбавители (см. «Справочник по пластическим массам» по ред. В.М. Катаева и др. 1975, Издательство «Химия» стр. 207 и 219).

Недостатками описанных композиций являются сравнительно невысокие технологические свойства - малая жизнеспособность при переработке, высокая пиковая температура экзотермической реакции при отверждении формуемых из них изделий, что не позволяет использовать для изготовления крупногабаритных изделий.

Ближайшим прототипом заявляемого изобретения является полимерная композиция на основе эпоксидных смол с активным разбавителем и низкомолекулярным гидроксилсодержащим соединением, содержащая в качестве отвердителя аминоаддукты, полученные взаимодействием алифатических или ароматических и алкиленароматичнских аминов с эпоксидными диановыми или алифатическими смолами, циклоалифатическими или алифатически-циклоалифатическими диокисями с добавлением акрилатов и аминоспиртов.

Недостатком указанной полимерной композиции является низкий уровень прочности при повышенных температурах, а также, низкая жизнеспособность и высокая экзотермичность, не позволяющая использовать ее для изготовления крупногабаритных изделий. [RU 2.507.226]

Целью заявляемой полимерной композиции является увеличение жизнеспособности, снижение экзотермичности и повышение водостойкости и прочностных характеристик, в том числе при воздействий высоких температур.

Поставленная цель достигается тем, что полимерная композиция на основе эпоксидных смол или их смесей и циклоалифатических диокисей, в качестве отвердителя содержит продукт взаимодействия смеси ароматического амина или их смеси (А) и алифатического амина или их смесей (Б) в соотношении А:Б в масс. ч. от 0,1:99,9 до 99,9:0,1 с органическими или неорганическими кислотами с константной диссоциации от 0,5⋅10^-10 до 9,25⋅10^-5 или их ангидридами, введение которых осуществляют диспергированием в смеси (А+Б), или предварительно растворив в органическом растворителе в соотношении в масс. ч смесь аминов (А+Б):кислота или ее ангидрид (В) от (А+Б):В от 98:2 до 80:20 путем перемешивания в реакторе с быстроходной мешалкой при температуре 60÷140°С в течение 2-80 часов с последующей отгонкой образующейся воды.

При следующем соотношении компонентов в массовых частях:

Эпоксидная смола 100 Циклоалифатическая диокись 10÷150 Отвердитель 30÷120

Указанное подтверждается примерами.

Синтез отвердителя

Пример 1

В реактор с обогревом и мешалкой с частотой вращения не менее 1000 оборотов в минуту загружают метафенилендиамин (А) и триэтилентетраамин (Б) в соотношении А:Б=45:45 и перемешивают 5 минут, а затем добавляют бензойную кислоту с константой диссоциации 6,25⋅10^-5 при соотношении (А+Б):В=89:11. Введение кислоты осуществляется диспергированием в смеси аминов. Перемешивают при +90°С в течение 200 минут. Отгоняют воду под вакуумом. Полученный таким путем отвердитель загружают в герметичную металлическую тару.

Пример 2

Осуществляется тем же способом, что пример 1, но бензойную кислоту предварительно растворяют в этиловом спирте и перемешивание со смесью аминов (А+Б) ведут при Т=60°С в течение 6 часов.

Примеры 3÷7 осуществляют аналогичным путем с изменением компонентов и параметров в соответствии с таблицей 1.

Свойства получаемых отвердителей и отвержденных эпоксидных смол проведены в таблице 3.

Полученный по примерам 1-7 отвердитель используют для получения полимерной композиции.

Получение полимерной композиции

Пример 1

В другой реактор загружают 100 массовых частей эпоксидной смолы марки УП-610, затем к ней добавляют 70 массовых частей диокиси винилциклогексена и перемешивают 50 минут при Т=60-90°С, охлаждают до Т=25°С, затем добавляют 75 массовых частей отвердителя перемешивают в течение 15 минут. Готовую полимерную композицию используют сразу же после приготовления.

Примеры 2÷7 осуществляют аналогично примеру 1, согласно таблице 2 с изменением компонентов и параметров. Свойства заявляемой полимерной композиции по примерам 1÷7 приведены в таблице 3, из которой видны ее преимущества перед известными техническими решениями.

Изобретение относится к области получения высокопрочных полимерных композиций на основе эпоксидных смол или их смесей и циклоалифатических диокисей, предназначенных для изготовления крупногабаритных изделий из композитных материалов, устойчивых к длительному пребыванию в воде. Полимерная композиция в качестве отвердителя содержит продукт взаимодействия ароматического амина или их смеси (А) и алифатического амина или их смеси (Б) в соотношении А:Б в масс. ч. от 0,1:99,9 до 99,9:0,1 с органическими или неорганическими кислотами с константной диссоциации от 0,5⋅10^-10 до 9,25⋅10^-5 или их ангидридами, введение которых осуществляют диспергированием в смеси (А+Б), или предварительно растворив в органическом растворителе в соотношении в масс. ч смесь аминов (А+Б):кислота или ее ангидрид (В) от (А+Б):В от 98:2 до 80:20 путем перемешивания в реакторе с быстроходной мешалкой при температуре 60÷140°С в течение 2-80 часов с последующей отгонкой образующейся воды, который затем вводят в смесь эпоксидной смолы с разбавителем и перемешивают при Т=15-40°С в течение 15÷30 минут при следующем соотношении компонентов, в массовых частях: эпоксидная смола – 100, циклоалифатическая диокись – 10÷150, отвердитель – 20÷80. Предложенная полимерная композиция характеризуется увеличенной жизнеспособностью, повышенной водостойкостью и прочностными характеристиками, в том числе при воздействии высоких температур. 3 табл., 7 пр.

Высокопрочная полимерная композиция для изготовления крупногабаритных изделий из композитных материалов, устойчивых к длительному пребыванию в воде, на основе эпоксидных смол или их смесей и циклоалифатических диокисей, содержащая в качестве отвердителя продукт взаимодействия ароматического амина или их смеси (А) и алифатического амина или их смеси (Б) в соотношении А:Б в масс. ч. от 0,1:99,9 до 99,9:0,1 с органическими или неорганическими кислотами с константной диссоциации от 0,5⋅10^-10 до 9,25⋅10^-5 или их ангидридами, введение которых осуществляют диспергированием в смеси (А+Б), или предварительно растворив в органическом растворителе в соотношении в масс. ч смесь аминов (А+Б):кислота или ее ангидрид (В) от (А+Б):В от 98:2 до 80:20 путем перемешивания в реакторе с быстроходной мешалкой при температуре 60÷140°С в течение 2-80 часов с последующей отгонкой образующейся воды, который затем вводят в смесь эпоксидной смолы с циклоалифатической диокисью и перемешивают при Т=15-40°С в течение 15÷30 минут при следующем соотношении компонентов, в массовых частях:

Эпоксидная смола 100 Циклоалифатическая диокись 10÷150 Отвердитель 30÷120