Эпоксидное связующее
Сущность изобретения: эпоксидное связующее для стеклопластиков марки ЭДТ - 69 НС на основе многокомпонентного связующего ЭДТ - 69Н, дополнительно содержащего - ацетиленовый комплекс платины (П) - [PtL2Cl2], где L - 1,4-диметил - 1 1 - оксициклопентил-4-пентен-2-ин-1-ол при следующем соотношении компонентов, мас.ч. (ЭДТ - 69Н - 99,7 - 99,8, [PtL2Cl2] - 0,2 - 0,3. Положительный эффект: продукт отверждения однородный, беспористый монолит визуально с улучшенными физико-химическими свойствами. Возможность экспресс-анализа качества получаемого анализа по электрофизике. Получают композиционные материалы без брака. Используют связующее в качестве пропиточных компаундов при изготовлении конструкционных материалов. 3 табл.
Изобретение относится к получению эпоксидного связующего, применяемого для получения композиционных материалов (КМ), в частности стеклопластиков. Ближайшим прототипом из числа известных технических решений является технологическое эпоксидное связующее марки ЭДТ-69Н, предназначенное для пропитки стекло-углеармирующих наполнителей и получения КМ на их основе, обладающее жизнеспособностью не менее 6 мес, высокими физико-механическими свойствами, что позволяет относить его к ряду высокотехнологичных связующих. Связующее ЭДТ-69Н содержит следующие компоненты, мас.ч.: Эпоксидная диановая смола, модифицированная диглицидиловым эфиром диэтиленгликоля - компаунд КДА (ТУ 6-09-1380-76) 190,2 Эпокситрифенольная смола ЭТФ ТУ-6-05-1885-80 190,1 Бромсодержащая эпоксидная смола УП-631У ТУ 6-05-241-422-86 190,1 Отвердитель 9 латентного типа - бис-(N,N'-диметилкарбамид)- дифенилметан ТУ-6-14-22-159-83 3,10,05 Спирт 240,1 Ацетон 160,1 Целью изобретения является получение беспористых композиционных материалов в процессе отверждения эпоксидного связующего на приемлемо высокой технологической скорости с идентификацией его электрофизических свойств в процессе отверждения.
Поставленная цель достигается тем, что эпоксидное связующее, содержащее эпоксидную диановую смолу, модифицированную диглицидиловым эфиром диэтиленгликоля, эпокситрифенольную смолу, бромсодержащую эпоксидную смолу и отвердитель 9 латентного типа - бис-(N,NI-диметилкарбамид)-дифенилметан в спиртоацетоновом растворителе, дополнительно содержит -ацетиловый комплекс платины (II) общей формулы [PtL2Cl2], где L - 1,4-диметил-1-(1'-оксициклопентил)-4-пентен-2-ин-1-ол при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:Эпоксидная диановая смола,
модифицированная диглицидиловым
эфиром диэтилен- гликоля 190,1
Эпокситрифенольная смола 190,1
Бромсодержащая эпоксидная смола 190,1
Отвердитель 9 латентного типа 3,10,05 Спирт 240,1 Ацетон 160,1
-ацетиленовый комплекс платины (II) 0,2-0,3
Заявляемое связующее выступает под маркой ЭДТ/69 НС. Примеры конкретного выполнения:
П р и м е р 1. Предлагаемое эпоксидное связующее ЭДТ-69НС готовят соединением известного связующего ЭДТ-69Н (1-2) с добавкой модификатора -ацетиленового комплекса платины II [PtL2Cl2], где L - 1,4-диметил-1(1'-оксициклопентил)-4-пентен-2-ин-1-ол. Спиртоацетоновый раствор известного многокомпонентного связующего ЭДТ-69Н 62% -ной концентрации подогревают в реакторе с обратным холодильником при постоянном перемешивании в течение 5 мин при 602оС. Затем для определения количественного соотношения ингредиентов в анализе предельных соотношений, включая и граничные значения диапазона, исследовали различные добавки модификатора -ацетиленового комплекса платины (II) [PtL2Cl2], где L - 1,4-диметил-1-(1'-оксициклопентил)-4-пентен-2-ин-1-ол и связующее ЭДТ-69Н, берут 5 порций по 25 мл связующего ЭДТ-69Н и добавляют к каждой из них соответственно комплекс [PtL2Cl2] в количестве 0,15, 0,20, 0,25, 0,30, 0,35 мас.ч. от общей массы получаемого связующего ЭДТ/69НС, тщательно перемешивают растворы в течение 2-х минут до полного растворения и охлаждают до 302оС. Для сравнения берут раствор ЭДТ-69Н без добавки комплекса [PtL2Cl2] . Затем растворы поочередно заливают в стеклянную ячейку с двумя медными электродами в виде лопаточек (диаметр рабочего электрода 1 см, расстояние между электродами - 1 см). Электроды подключают к измерителю типа Е-7-8, ячейку помещают в термостатируемую печь и нагревают со скоростью 2,5оС/мин до 125оС с выдержкой на 1252оС до полного отверждения, характеризуемого достижением постоянных значений G и tg , непрерывно измеряемых в ходе нагревания на измерителе Е-7-8. Количество вносимой добавки [PtL2Cl2] оценивают по виду конечного продукта при отверждении по вышеуказанному режиму. Данные эксперимента приведены в табл.1. Как видно из данных табл.1 (опыт 3,4 и 5), при введении добавки комплексного модификатора 0,20, 0,25, 0,3 мас.ч. [PtL2Cl2] и проведении оптимизированного режима при скорости нагрева 2,5о С/мин до 125оС с выдержкой на 1252оС до достижения постоянных G и tg получен визуально однородный беспористый композиционный материал (КМ). Снижение этого количества [PtL2Cl2] до 0,15 мас.ч. (опыт 2) и увеличение [PtL2Cl2] до 0,35 мас.ч. (опыт 6) вызывает образование воздушных включений в конечном продукте отверждения. Известное технологическое связующее ЭДТ-69Н без добавки (опыт 1) при нагреве со скоростью 2,5оС/мин вспучивается, т.е. получаемые КМ низкого качества, высокопористые. Таким образом, выявлены граничные значения добавляемых количеств -ацетиленового комплекса платины (II) в связующее ЭДТ-69Н. Продукт отверждения связующего ЭДТ-69Н с добавкой [PtL2Cl2] , где - 1,4-диметил-1(1'-оксициклопентил)-4-пентен-2-ин-1-ол - однороден, без добавки - вспучен. Выявленные граничные значения добавляемых количеств - ацетиленового комплекса платины [PtL2Cl2], где L - 1,4-диметил-1-(1'-оксициклопентил)-4-пентен-2-ин-1-ол, (0,2-0,3 мас. ч. к связующему ЭДТ-69Н) и улучшенные визуальные качества КМ, полученного в процессе отверждения связующего ЭДТ-69Н с добавкой в качестве модификатора [PtL2Cl2] позволяют рекомендовать полученное модифицированное связующее в качестве нового связующего марки ЭДТ-69НС, где С - "совершенное". Приготовленное связующее ЭДТ-69НС, содержащее в своем составе [PtL2Cl2] в количестве 0,2-0,3 мас.ч. и известное связующее ЭДТ-69Н проверялись на исходные свойства. Варьирование количеств модификатора [PtL2Cl2] в пределах 0,2-0,3 мас. ч. на исходных свойствах нового связующего не отразилось. Значение характеристик концентрации, времени желатинизации и жизнеспособности идентичны и соответствуют нормам показателей ТУ 1-595-25-277-89 связующего ЭДТ-69Н. Данные приведены в табл.2. Из выявленных граничных значений количеств комплекса [PtL2Cl2], добавляемых в связующее ЭДТ-69Н для получения нового связующего ЭДТ-69НС для дальнейших испытаний выбрано оптимальное - 0,25 мас.ч. [PtL2Cl2]. П р и м е р 3. Для исследования электрофизических свойств в процессе отверждения известного (ЭДТ-69Н) и предлагаемого (ЭДТ-69НС) связующего, содержащего в своем составе 0,25 мас.ч. [PtL2Cl2] и 0,72 мас.ч. ЭДТ-69Н, берут по 25 мл каждого связующего, погружают в стеклянную электрофизическую ячейку с диаметром рабочего электрода 1 см. Подключают электроды к измерителю Е-7-8. Ячейку помещают в термостатируемую печь. Затем негревают связующее обоих типов со скоростью 2,5оС/мин до 125оС с выдержкой при 125оС до полного отверждения. Данные электрофизических свойств представлены в табл. 3. Из табл.3 видно, что оценить электрофизические свойства известного связующего ЭДТ-69Н корректно можно только в исходном состоянии и на их начальной стадии нагрева со скоростью 2,5оС/мин до момента вспучивания материала, т. е. от 30 до 125оС с выдержкой на 125оС в течение 20 мин, в то время как электрофизические свойства связующего ЭДТ-69НС оцениваются на всем участке нагрева вплоть до полного отверждения связующего, что позволяет рекомендовать это связующее в качестве пропиточных компаундов при изготовлении конструкционных материалов, так как свойства этих материалов в первую очередь зависят от свойств связующего. По данным электрофизических свойств (табл.3) можно отметить, что при 30оС электропроводность обоих типов связующих отличается незначительно (выше в случае ЭДТ-69НС на 50 S). В состоянии максимального размягчения, характеризуемого по данным максимума электропроводности (G), величина электропроводности у ЭДТ-69НС ниже таковой у ЭДТ-69Н почти на 128 S. Это говорит о меньшей подвижности молекул в случае модифицированного связующего. При дальнейшем нагревании при непрерывном подъеме температуры в связи с налагаемым тепловым воздействием (выше 80оС у ЭДТ-69Н и 100оС у ЭДТ-69НС) видимо, происходит уход летучих продуктов, выделяемых при реакции отверждения, внутрь материала. В случае модифицированного связующего ЭДТ-69НС накопление летучих внутри материала не происходит, из-за наличия в их составе модификатора [PtL2Cl2], поэтому материал отверждения получается однородным на всем участке структурирования, что дает возможность корректной оценки электрофизических свойств, во время всего отверждения и в конце отверждения: а также применение экспресс-анализа, т.е. получены данные для G = 0,028 S для G = 0,3022. В случае чистого ЭДТ-69Н, видимо, уход летучих внутрь материала вызывает их накопление, происходит увеличение давления внутри материала над внешним и "взрыв" материала, в связи с чем связующее вспучивается и таким образом исчезает возможность оценки электрических свойств на данной скорости. Таким образом, полученное модифицированное связующее обладает улучшенными физико-механическими характеристиками по сравнению с известными техническими решениями при горячем отверждении на максимально приемлемой скорости нагрева, применяемой для растворов связующих на спиртоацетоновой смеси. Разработана рецептура и технология изготовления модифицированного -ацетиленовым комплексом платины [PtL2Cl2] , где L - 1,4-диметил-1-(1'-оксициклопентил)-4-пентен-2-ин-1-ол, эпоксидного связующего ЭДТ-69НС и установлены его электрофизические параметры отверждения,что позволяет рекомендовать, ориентируясь на улучшенные свойства связующего в процессе горячего отверждения, этот состав в качестве нового связующего типа ЭДТ-69НС для изготовления стеклопластиков на их основе.
Формула изобретения
Эпоксидная диановая смола, модифицированная диглицидиловым эфиром диэтиленгликоя 19 0,1
Эпокситрифенольная смола 19 0,1
Бромсодержащая эпоксидная смола 19 0,1
Отвердитель латентного типа 3,1 0,05
-ацетиленовый комплекс платины (II) 0,2 0,3
Спирт 24 0,1
Ацетон 16 0,1
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5