Ремонтный эпоксидный состав с высокой теплостойкостью по Вика Российский патент 2025 года по МПК C08L63/00 B29C73/02 

Изобретение касается разработки эпоксидного состава с высокой температурой стеклования и может быть использовано в различных областях машиностроения при ремонте изношенных и сломанных деталей и узлов различных машин, агрегатов и оборудования, а также для оперативного исправления дефектов технологической оснастки.

Из уровня техники известна эпоксидная композиция (патент RU 2573518 C1, C08L 63/00; опубл. 20.01.2016), состоящая из эпоксидной смолы типа ЭД-20 или NPEL-128S, активного разбавителя, например диглицидилового эфира диэтиленгликоля (ДЭГ-1), растворителя - диацетоновый спирт или бутилцеллозольв, отвердителя - алифатического амина, например полиэтиленполиамина или этилендиаминофенола (Агидол) или их смесь и наполнителя - кварцевый песок (диоксид кремния), цемент марки Цем I/A-K 32,5Б, древесная мука марки М-400 или их смесь.

Недостатком данной композиции является крайне низкое время жизнеспособности - около 30 минут при комнатной температуре.

Известна эпоксидная композиция (патент SU 1799891 A1, C09J 163/02; опубл. 07.03.1993), состоящая из эпоксидной смолы, аминного отвердителя - продукта переаминирования смеси диаминфенолов этилендиамином - Агидол АФ-2, Лапроксида с молекулярной массой 4600, перекиси бензоила, молотого кварцевого песка. Композиция обладает высокими прочностными показателями, однако характеризуется рядом недостатков - высокой вязкостью, низкой жизнеспособностью, а также низкой температурой стеклования.

Известна эпоксидная композиция холодного отверждения (патент RU 2386653 С2, C08L 63/02; опубл. 12.04.2010) на основе эпоксидной смолы ЭД-20, отвердителя полиэтиленполиамина, пластификатора (смеси дибутилфталата и триэтиленгликоля) и наполнителя аэросила. Недостатком данного материала является высокая вязкость и низкая термостойкость. Данный материал не может быть применен для техоснастки, контактирующей с расплавом термопластичного материала, имеющего температуру более 100°С.

Для повышения термостойкости эпоксидного связующего ряд авторов в качестве отвердителя эпоксидных смол используют вместо аминов (полиэтиленамина, этилендиамина а т.д.) ангидриды.

Так, в патенте RU 2561085 С1, C08L 63/10, опубл. 20.08.2015 разработано эпоксидное связующее, включающее эпоксидную диановую смолу - ЭД-20, ангидридный отвердитель, а также модифицирующую добавку - производное полисахаридов. Главным недостатком данного связующего является сложность технологического процесса, а также низкая температура стеклования - не более 135°С.

В патенте RU 2666438 С1, C08L 63/00, опубл. 07.09.2018 в качестве отвердителя эпоксиноволачной смолы марки УП-643 используют изометилтетрагидрофталиевый ангидрид, применяя катализатор отверждения - соль тетрабутиламмония или диметилгидразид неодекановой кислоты, или 4-фенилазо-N,N-диметиланилин, или 1-(2-пиридилазо)-2-нафтол.

Недостатками данного изобретения являются низкая жизнеспособность - не более 2-3 часов, а также невысокая температура стеклования - не более 172°С.

За прототип принят эпоксидный ремонтный состав (патент RU 2652251 C1, C08L 63/02; опубл. 25.04.2018), включающий эпоксидную диановую смолу ЭД-20, отвердитель метилэндиковый ангидрид и катализатор 1-метилимидазол.

Предлагаемый состав имеет удовлетворительную адгезию к металлу, физико-механические свойства и имеет теплостойкость по Вика до 186°С. При этом не содержит наполнителя, что существенно упрощает и ускоряет технологию его изготовления и позволяет оперативно устранять дефекты технологической оснастки методом заливки. Предлагаемый состав также может быть применен для заделки дефектов в технологической оснастке, используемой при изготовлении изделий методом экструзии.

Главным недостатком данного состава является низкая теплостойкость по Вика.

Техническим результатом изобретения является повышение теплостойкости по Вика у эпоксидного состава.

Для достижения поставленного технического результата предложено эпоксидное связующее, содержащее эпоксидную диановую смолу ЭД-20, катализатор 1-метилимидазол и отличается тем, что в качестве отвердителя используется не метилэндиковый ангидрид индивидуально, а его смесь с 4,4’ - диаминодифенилсульфоном при следующем соотношении компонентов мас. ч.:

ЭД-20 100,00 1-Метилимидазол 1,00 Метилэндиковый ангидрид 11,28 - 33,08 4,4’ – диаминодифенилсульфон 7,68-23,04

Примеры составов и свойства эпоксидного связующего представлены в таблицах 1, 2.

Состав и получения ремонтного состава.

Пример 1. В лабораторный смеситель, снабженный мешалкой и обогревом, последовательно загружают 100 мас. ч. смолы ЭД-20, 33,08 мас. ч. метилэндикового ангидрида, 7,68 мас. ч. 4,4’-диаминодифенилсульфона и 1 мас. ч. 1-метилимидазола, тщательно перемешивают при температуре 100°С в течение 10 минут и давлении (минус 0,9 - минус 1 кг с/см²). Готовый эпоксидный состав выгружают в расходную емкость и используют по назначению. Отверждают эпоксидный состав по ступенчатому режиму: 120°С в течение 1 часа, затем 140°С в течение 2 часов, затем 1 час при 220°С. Примеры 2-3 осуществляют аналогично примеру 1, но при соотношении компонентов, указанном в таблице 1.

Таблица 1 - Рецептура предлагаемого эпоксидного состава.

Наименование компонента Содержание компонентов предлагаемого эпоксидного состава Прототип Пример 1 Пример 2 Пример 3 Эпоксидиановая смола ЭД-20 100,00 100,00 100,00 100,00 Метилэндиковый ангидрид 80,00 33,08 22,05 11,28 1-Метилимидазол 1,00 1,00 1,00 1,00 4,4'-диаминодифенилсульфон - 7,68 15,31 23,04

Свойства предлагаемого эпоксидного состава и прототипа приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Свойства предлагаемого эпоксидного состава.

Наименование показателя Прототип Пример 1 Пример 2 Пример 3 Предел прочности при растяжении, кгс/см² при температуре 20°С 1240 1150 1076 1020 Относительное удлинение при растяжении, %, при температуре 20 °С 29 24 16 12 Теплостойкость по Вика °С 186 195 206 212 Время отверждения, ч 4 4 4 4 Исходная прочность адгезии при отрыве к материалу «сталь 3», кгс/см² 165* 178 182 185

*Значение прочности адгезии при отрыве к материалу «сталь 3» измерено отдельно.

Из таблицы 2 видно, что заявленное связующее (состав № 1-3) в сравнении с прототипом имеет значительно более высокое значение теплостойкости по Вика вплоть до 212°С (пример №3) при более высоком уровне адгезии к оснастке (из материала «сталь 3») и удовлетворительных физико-механических показателях, что позволяет оперативно устранять дефекты технологической оснастки методом заливки.

Предлагаемый состав может быть применен для заделки дефектов в технологической оснастке, используемой при изготовлении изделий методом экструзии.

Изобретение касается разработки эпоксидного состава для оперативного исправления дефектов технологической оснастки. Предложено эпоксидное связующее, содержащее 100 мас.ч. эпоксидной диановой смолы ЭД-20, 1 мас.ч. катализатора – 1-метилимидазола, от 11,28 до 33,08 мас.ч. метилэндикового ангидрида и от 7,68 до 23,04 мас.ч. 4,4'-диаминодифенилсульфона. Смесь метилэндикового ангидрида и 4,4'-диаминодифенилсульфона используется в качестве отвердителя. Предложенный подход позволяет повысить теплостойкость композиции по Вика при сохранении удовлетворительных физико-механических характеристик. 2 табл., 3 пр.

Эпоксидное связующее для оперативного исправления дефектов технологической оснастки, содержащее эпоксидную диановую смолу ЭД-20, катализатор 1-метилимидазол и отличается тем, что в качестве отвердителя используется не метилэндиковый ангидрид индивидуально, а его смесь с 4,4'-диаминодифенилсульфоном, при следующем соотношении компонентов мас.ч.:

ЭД-20  100,00 1-Метилимидазол 1,00 Метилэндиковый ангидрид 11,28-33,08 4,4'-Диаминодифенилсульфон 7,68-23,04