ЭПОКСИДНОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ АРМИРОВАННЫХ ПЛАСТИКОВ Российский патент 2023 года по МПК C08L63/02 C08K5/17 C08K5/41 C08G59/22 C08J5/24 

Изобретение относится к области создания высокопрочных композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей и эпоксидных связующих, которые могут быть использованы в аэрокосмической промышленности, автомобилестроении, судостроении и в других отраслях промышленности.

Известно эпоксидное связующее, содержащее эпоксидную смолу и смесь термопластов в следующих соотношениях, масс.ч.: ЭД-20 - 70, полисульфон - 5, полиэфирсульфон - 5, 4,4'-диаминодифенилсульфон - 30 связующее (Р.И. Сопотов, И.Ю. Горбунова, Д.В. Онучин, В.А. Костенко, А.И. Коротова, Н.В. Борносуз. Влияние модификаторов полисульфона и полиэфирсульфона на термомеханические свойства эпоксиаминного связующего. Успехи в химии и химической технологии том XXXIX, 2015, №10).

К недостаткам данного технического решения относится относительно невысокая температура стеклования отвержденного связующего и относительно низкая ударная вязкость.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является композиция эпоксидного связующего, включающего эпоксидиановую смолу - 100 масс.ч., отвердитель 4,4'-диаминодифеилсульфон - 35-50 масс.ч., смесь полисульфон и полиэфиримид - 1-25 масс.ч. (патент RU 2547506 Зюкин С.В., Кербер М.Л., Горбунова И.Ю.)

Существенным недостатком этой композиции является ее невысокая прочность при изгибе и относительно низкая температура стеклования при содержании полисульфона 7,5 масс.ч. и полиэфиримида 7,5 масс.ч.

Техническим результатом предлагаемого авторами изобретения является увеличение прочности при изгибе и температуры стеклования связующего.

Этот технический результат достигают составом эпоксидного связующего, включающем эпоксидиановую смолу, отвердитель 4,4'-диаминодифенилсульфон и термопластичный модификатор, в качестве которого используют смесь полиэфирсульфона и кардового полиариленэфиркетона с фталидной группой, при следующем соотношении компонентов, масс, ч.:

Эпоксидиановая смола 100 Полиэфирсульфон 2,5-10 Кардовый полиариленэфиркетон с фталидной группой 2,5-10 4,4'-диаминодифенилсульфон 29-30

В качестве эпоксидиановой смолы связующее содержит смолу марки ЭД-20 или ЭД-22 ГОСТ 10587-84, в качестве термопластичных модификаторов - полиэфирсульфон марки Ultrason Е 2010 или марки Ultrason Е 2020 Р SR, и кардовый полиариленэфиркетон с фталидной группой, синтезированный в лаборатории Полиариленов №318 ИНЭОС РАН им. А.Н. Несмеянова, отвердитель 4,4'-диаминодифенилсульфон (ДАДФС) ТУ 6-14-17-95.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемое эпоксидное связующее отличается от известной композиции использованием в ее составе в качестве модификатора ранее не применяемой смеси термопластов. Это позволяет сделать вывод о новизне предлагаемой эпоксидной композиции.

Использование в составе предлагаемого эпоксидного связующего смеси полиэфирсульфона и кардового полиариленэфиркетона с фталидной группой привело к одновременному увеличению температуры стеклования, повышению прочности при изгибе отвержденных материалов на его основе. Использование в составе кардового полимер приводит к росту температуры стеклования отвержденного связующего. В этом авторы усматривают изобретательский уровень предлагаемого ими технического решения.

Пример 1.

В реактор, снабженный обогревом и мешалкой, загружают последовательно эпоксидиановую смолу марки ЭД-20. При непрерывном перемешивании поднимают температуру до 80-90°С и перемешивают 10-20 мин. Затем в реактор при работающей мешалке загружают термопластичный модификатор полиэфирсульфон (ПЭС) марки Ultrason Е 2010 и перемешивают в течение 200-240 минут при 80-90°С.Затем температуру поднимают до 165-180°С и добавляют кардовый полиариленэфиркетон с фталидной группой (ПАЭК). Соотношение ЭД-20 и полиэфирсульфона, и кардового полиариленэфиркетона с фталидной группой составляет 100:2,5:2,5. Перемешивание при 165-180°С длится 150-180 минут, после чего температуру понижают до 80-90°С и вводят 4,4'-диаминодифенилсульфон, смешение ведут в течение 20-30 минут (соотношение ЭД-20 и 4,4'-диаминодифенилсульфона 100:30). Температуру снижают до 50-60°С и перемешивают еще 30-40 минут. Готовое связующее упаковывают в герметичную тару.

Примеры 2-8 осуществляют аналогично примеру 1 с использованием соотношений, представленных в таблице 1.

Свойства композиции по примерам 1-8 в сравнении с прототипом приведены в таблице 2. Условия получения связующего аналогичны примеру 1.

При содержании полиэфирсульфона и кардового полиариленэфиркетона с фталидной группой ниже предельных значений в значительной степени понижается ударная вязкость, прочность при изгибе и температура стеклования отвержденного эпоксидного связующего, а при содержании выше предельных значений получение изделий из эпоксидного связующего затруднено. При содержании 4,4'-диаминодифенилсульфона ниже предельных значений в значительной степени снижается прочность при изгибе и температура стеклования отвержденного эпоксидного связующего, а при содержании выше предельных значений получение изделий из эпоксидного связующего затруднено.

Результаты получены при использовании оборудования ЦКП им. Д. И. Менделеева.

Изобретение относится к области создания высокопрочных композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей и эпоксидных связующих, которые могут быть использованы в аэрокосмической промышленности, автомобилестроении, судостроении и в других отраслях промышленности. Связующее включает эпоксидиановую смолу, отвердитель 4,4'-диаминодифенилсульфон и термопластичный модификатор, в качестве которого используют смесь термопластов, состоящую из полиэфирсульфона и кардового полиариленэфиркетона с фталидной группой, при следующем соотношении компонентов, масс.ч.: эпоксидиановая смола 100, полиэфирсульфон 2,5-10, кардовый полиариленэфиркетон с фталидной группой 2,5-10, 4,4'-диаминодифенилсульфон 29-30. Результатом является повышение ударной вязкости, прочности при изгибе и температуры стеклования связующего. 2 табл., 8 пр.

Эпоксидное связующее для армированных пластиков, включающее эпоксидиановую смолу, отвердитель 4,4'-диаминодифенилсульфон и смесевой термопластичный модификатор, отличающееся тем, что в качестве одного из термопластичных модификаторов используют кардовый полиариленэфиркетон с фталидной группой, а в качестве второго - полиэфирсульфон при следующем соотношении компонентов, масс.ч.:

Эпоксидиановая смола 100 Полиэфирсульфон 2,5-10 Кардовый полиариленэфиркетон с фталидной группой 2,5-10 4,4'-диаминодифенилсульфон 29-30