Связующее для композиционных материалов

 

Изобретение относится к композиционным материалам, изготавливаемым на основе эпоксидных связующих. Целью изобретения является снижение плотности композитов судостроительного назначения, а также улучшение экологической обстановки при переработке древесины за счет использования лигмина, являющегося отходом производства целлюлозы. Патентуемая композиция может найти применение в различных отраслях народного хозяйства, использующих изделия из сферо- и стеклопластиков.

Изобретение относится к эпоксидным композициям, используемым для композиционных материалов /сферопластики, стеклопластики/ и может быть использовано в различных областях народного хозяйства.

Известны эпоксидные композиции, используемые в судостроении для изготовления композитов. В настоящее время в судостроении достаточно широко используются сферопластики на основе эпоксидных связующих и стеклянных /зольных/ микросфер /1/, для изготовления блоков плавучести и др. В этом случае одним из основных показателей, определяющих область использования сферопластика, является его плотность. Вопрос снижения плотности сферопластика обычно решают за счет изменения марки армирующего наполнителя /микросфер/, создания бинарных смесей и др.

Известен способ получения облегченного сферопластика на основе сепарированного зольных микросфер. В качестве связующего используют смесь эпоксидной смолы, активного модификатора смесь продуктов конденсации эпихлоргидрина с фенолом и эпихлоргидрина с этриолом и аминного отвердителя-олигоамида.

Сепарацию проводят методом флотации в спирте, ацетоне, гексане и гептане в зависимости от плотности микросфер. При этом плотность сферопластика составляет 0,75 г/см³ /2/.

Недостатком этого метода является введение дополнительной трудоемкой и, следовательно, сложной и дорогостоящей операции по сепарированию микросфер, что делать достаточно сложно в условиях судостроительного производства при потреблении больших количеств.

Известны стеклопластики контактного формирования с использованием связующего, являющегося наиболее близким к изобретению. Связующее включает эпоксидную диановую смолу, активный модификатор продукт конденсации эпихлоргидрина с n-третбутилфенолом и аминный отвердитель полиамин /3/.

Снижение плотности стеклопластиков, также, как и в случае сферопластиков, проводится за счет использования более легких армирующих материалов.

Задачей изобретения является снижение плотности композита /зольного сферопластика, стеклопластика/, а также улучшения экологической обстановки.

Поставленная задача изобретения достигается тем, что связующие для композиционных материалов, содержащее эпоксидную диановую смолу, модификатор - низкомолекулярную алифатическую эпоксидную смолу и отвердитель аминного типа, дополнительно содержит лигнин, являющийся отходом производства при переработке древесины при следующем соотношении компонентов /в мас.ч./: эпоксидная диановая смола 40-50 низкомолекулярная алифатическая эпоксидная смола 20-30 лигнин 20-40 отвердитель аминного типа 10-30.

В качестве отвердителя, как и в известных связующих могут использоваться полиамин или полиаминоолигоамид.

В композиции могут использоваться различные лигнины отходы производства при переработке древесины, в частности шлам-лигнин сточных вод сульфатцеллюлозного производства /сульфатный лигнин/.

Пример 1. Образцы сферопластика изготовливались по технологии, разработанной в ЦНИИ ТС, которая предусматривает последовательное смешение с последующим перемешиванием всех компонентов до получения однородной композиции.

В емкость, снабженную мешалкой, загружали разогретую до 65±5^oС эпоксидную диановую смолу и вводили алифатическую эпоксидную смолу, полученную смесь перемешивали в течение 5-10 мин до получения однородной композиции, затем добавляли отвердитель /низкомолекулярный полиаминоолигоамид/ и снова перемешивали смесь в течение 5-10 мин. В последнюю очередь в связующее добавляли небольшими порциями при постоянном перемешивании микросферы. Полученную композицию перемешивали в течение 10-15 мин до получения однородной массы. Рецептура сферопластика представлена в таблице /см. п.5/. Полученную массу выливали в заранее приготовленную форму, которую помещали в термостат для отверждения по следующему режиму: 80^oC 10 ч 120^oC 6 ч Пример 2. Осуществляли приготовление композиции аналогично примеру 1, но в смесь эпоксидных смол /до введения отвердителя/ вводили разогретый до 65±5^oC сульфатный лигнин и полученную смесь тщательно перемешивали. Рецептура сферопластика представлена в таблице /см. п.6/.

Результаты испытаний сферопластика на основе композиции, модифицированной лигнином и контрольных образцов представлены в таблице /см. п.5 и п.6/.

Пример 3. Образцы стеклопластика изготавливали методом контактного формования по технологии, разработанной в ЦНИИ ТС.

Приготовление связующего осуществляли аналогично примеру 1. В качестве отвердителя основы связующего для стеклопластика применяли полиамин. Рецептура стеклопластика применяли полиамин. Рецептура стеклопластика представлена в таблице /см. п.2/. Отверждение отформованного стеклопластика осуществляли по следующему режиму: 80^oC 6 ч 120^oC 6 ч
Пример 4. Образцы стеклопластика изготавливали аналогично примеру 3, но в основу связующего /до введения отвердителя/ вводили разогретый до 65±5^oC сульфатный лигнин и полученную смесь тщательно перемешивали. Рецептура стеклопластика представлена в таблице /см.п.3/.

Результаты испытаний стеклопластика на основе композиции, модифицированной лигнином и контрольных образцов представлены в таблице /см. п.2 и п. 3/.

Формула изобретения

Связующее для композиционных материалов, содержащее диановую эпоксидную смолу, отвердитель аминного типа и модификатор низкомолекулярную алифатическую эпоксидную смолу, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит лигнин, являющийся отходом производства при переработке древесины при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Эпоксидная диановая смола 40 50
Низкомолекулярная алифатическая эпоксидная смола 20 30
Лигнин, являющийся отходом 20 40
Производства при переработке древесины отвердитель аминного типа 10 - 30у

РИСУНКИ

Рисунок 1