Способ получения эпоксиуретановых одноупаковочных композиций Российский патент 2023 года по МПК C08G18/58 C08G18/28 C08G18/32 C08G18/76 C08L75/04 

Изобретение относится к области получения эпоксиуретановых композиций, предназначенных для получения особо прочных ударостойких армированных композитов путем пропитки армирующего наполнителя одноупаковочным составом по безрастворной технологии.

Известен способ получения эпоксиполиуретанов путем взаимодействия полиола и эпоксидной смолы с диизоцианатом с последующим введением диамина, в качестве полиола вводят смесь сложного полиэфира и дифенилсиландиола, взятых в мольном соотношении 1:0,5-1. Процесс ведут при 85-90°С и остаточном давлении 3-5 мм рт.ст. 60-65 мин (SU 854943 C08G 18/58, C08G 18/32, 15.08.81). Недостатком способа является сложность и длительность процесса изготовления.

Известен способ получения эпоксиуретановых смол путем взаимодействия алифатических диэпоксидов с изоцианатами (см. Пластические массы, 1982, №11, с. 12-13). Недостатком известного способа является сравнительно невысокая теплостойкость получаемых эпоксиуретановых смол.

Ближайшим прототипом заявляемого изобретения является описанный ранее одним из авторов настоящего изобретения способ получения эпоксиуретановых полимеров на основе различных эпоксидных смол и изоцианатов (Лапицкий В.А., Крицук А.А. Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и стеклопластиков. - Киев: Наукова думка, 1986. - 96 с.). Описанный способ позволил получать наиболее прочные стеклопластиковые изделия и нашел широкое применение в промышленности, включая крупнотоннажное производство высокопрочных стеклотекстолитов. Недостатком указанного способа является необходимость применения органических растворителей при получении и переработке композиций, в результате чего возникают проблемы улавливания растворителя и загрязнения окружающей среды и рабочих мест при дозировке смолы и отвердителя перед применением. Кроме того, развитие отдельных отраслей техники требует дальнейшего повышения физико-механических свойств получаемых материалов.

Целью заявляемого изобретения является cпособ получения эпоксиуретановых одноупаковочных композиций, заключающийся в химическом взаимодействии смеси, состоящей из эпоксидированного резорцина (А), эпоксидированных этриола или пентаэритрита (Б) и диокиси винилциклогексена (В) в соотношении мас.ч. А:Б:В от 20:50:30 до 65:30:5 и подвергнутой гомогенизации и термообработке в реакторе с быстроходной мешалкой в течение от 20 до 40 минут при температуре от 70°С до 100°С, с техническим ароматическим полиизоцианатом, состоящим из смеси 4,4'дифенилметандиизоцианата и его гомологов, в количестве от 10 до 30 мас.ч. полиизоцианата на 100 мас.ч. эпоксидной смеси, при перемешивании в реакторе всех компонентов в течение от 30 до 100 минут при температуре от 100°С до 120°С с последующим введением при этих же температурах в течение от 10 до 20 минут отвердителя - 4,4'дифенилметандиизоцианата, блокированного метилпиразолом, в количестве от 10 до 30 мас.ч. отвердителя на 100 мас.ч. полученного эпоксиуретана, дальнейшем охлаждении и упаковке готовой композиции. Данный способ обеспечивает синтез высокопрочных полимеров с повышенной теплостойкостью и улучшенными технологическими свойствами, позволяет создавать армированные композиты по безрастворной технологии. Помимо этого, заявляемый способ позволяет устранить загрязняющие выбросы в окружающую среду, создавая максимально экологичные условия получения эпоксиуретановой композиции.

Поставленная цель достигается за счет выбора системы, состоящей из жидких эпоксидированных компонентов с высокой удельной функциональностью, содержащих от 28% до 32% эпоксидных групп и циклоалифатического мономера - диокиси винилциклогексена, содержащего не менее 52% эпоксидных групп (в промышленности именуемого «эпоксидная смола»), ее гомогенизации и термообработки, с последующей химической модификацией полиизоцианатом за счет взаимодействия изоцианатных групп с гидроксилами, содержащимися в эпоксидированных компонентах - резорцине, этриоле и пентаэритрите.

Пример 1

В реактор, снабженный обогревом и быстроходной мешалкой, загружают поочередно эпоксидную резорциновую смолу (эпоксидированный резорцин) марки УП-637 (ТУ 6-05-241-194-79) (А), эпоксидированный этриол марки ЭЭТ-1 (МРТУ 6-05-1223-69) (Б) и диокись винилциклогексена (CAS 106-87-6) (В) в соотношении мас.ч. А:Б:В=45:40:15 и при температуре +85°С перемешивают в течение 30 минут, после чего добавляют полиизоцианат марки Б (смесь 4,4'дифенилметандиизоцианата и его гомологов, ТУ 2472-002-72311668-2004) в количестве 20 мас.ч. на 100 мас.ч. эпоксидной смеси и при температуре 110°С перемешивают в течение 60 минут, при этом происходит химическое взаимодействие гидроксильных групп эпоксидной смеси с изоцианатными группами полиизоцианата и образование уретановых групп. Далее при этой же температуре к полученному продукту добавляют отвердитель - 4,4'дифенилметандиизоцианат, блокированный метилпиразолом (опытный продукт), в количестве 15 мас.ч. на 100 мас.ч. полученного эпоксиуретана и перемешивают в течение 15 минут, после чего состав охлаждают и готовую эпоксиуретановую композицию упаковывают в металлическую тару и хранят в складских условиях. Допустимый срок хранения - до 3 месяцев. Переработку осуществляют путем отливки образцов в металлические формы.

Примеры 2÷4 осуществляют аналогично примеру 1 с изменением параметров в соответствии с таблицей 1.

Примечание. В примере 2 в качестве компонента (Б) применяют эпоксидированный пентаэритрит вместе с эпоксидированным резорцином (А) в составе смолы УП-635 (ТУ 6-05-041-347-72).

Свойства одноупаковочной эпоксиуретановой композиции и полимеров на ее основе представлены в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что отвержденная эпоксиуретановая композиция обладает уникальным набором свойств в сравнении с известными ненаполненными полимерами и эпоксидными композициями, особенно сочетанием высоких показателей удельной ударной вязкости и теплостойкости по Мартенсу.

Настоящее изобретение относится к способу получения эпоксиуретановых одноупаковочных композиций, предназначенных для получения особо прочных ударостойких армированных композитов путем пропитки армирующего наполнителя одноупаковочным составом по безрастворной технологии. Способ заключается в химическом взаимодействии смеси, состоящей из эпоксидированного резорцина (А), эпоксидированных этриола или пентаэритрита (Б) и диокиси винилциклогексена (В), подвергнутой гомогенизации и термообработке в реакторе с быстроходной мешалкой в течение от 20 до 40 минут при температуре от 70 до 100°С, с техническим ароматическим полиизоцианатом при перемешивании в реакторе в течение от 30 до 100 минут при температуре от 100 до 120°С с последующим введением при этих же температурах в течение от 10 до 20 минут отвердителя в количестве от 10 до 30 мас.ч. отвердителя на 100 мас.ч. полученного эпоксиуретана. Соотношение мас.ч. компонентов (А):(Б):(В) в смеси составляет от 20:50:30 до 65:30:5. Технический ароматический полиизоцианат состоит из смеси 4,4′-дифенилметандиизоцианата и его гомологов. Отвердитель представляет собой 4,4′-дифенилметандиизоцианат блокированный метилпиразолом. Способ обеспечивает получение высокопрочных полимеров с повышенной теплостойкостью и улучшенными технологическими свойствами, позволяющих создавать армированные композиты по безрастворной технологии, а также способ позволяет устранить загрязняющие выбросы в окружающую среду, создавая максимально экологичные условия получения эпоксиуретановой композиции. 2 табл., 4 пр.

Способ получения эпоксиуретановых одноупаковочных композиций, заключающийся в химическом взаимодействии смеси, состоящей из эпоксидированного резорцина (А), эпоксидированных этриола или пентаэритрита (Б) и диокиси винилциклогексена (В) в соотношении мас.ч. А:Б:В от 20:50:30 до 65:30:5 и подвергнутой гомогенизации и термообработке в реакторе с быстроходной мешалкой в течение от 20 до 40 минут при температуре от 70°С до 100°С, с техническим ароматическим полиизоцианатом, состоящим из смеси 4,4'дифенилметандиизоцианата и его гомологов, в количестве от 10 до 30 мас.ч. полиизоцианата на 100 мас.ч. эпоксидной смеси, при перемешивании в реакторе всех компонентов в течение от 30 до 100 минут при температуре от 100°С до 120°С с последующим введением при этих же температурах в течение от 10 до 20 минут отвердителя - 4,4'дифенилметандиизоцианата, блокированного метилпиразолом, в количестве от 10 до 30 мас.ч. отвердителя на 100 мас.ч. полученного эпоксиуретана, дальнейшем охлаждении и упаковке готовой композиции.