Кремнийорганические диамины в качестве отвердителей эпоксидных композиций

 

Описываются кремнийорганические диамины общей формулы

где R - С₂Н₅; R’ - СН₃, С₆Н₅; R" - С₆Н₅; n=1-15, в качестве отвердителей эпоксидных композиций. Техническим результатом является расширение ассортимента эпоксидных материалов с низкой вязкостью, обладающих повышенными адгезионными и защитными свойствами. 2 табл.

Изобретение относится к области отверждения эпоксидных смол и композиций на их основе.

Известно использование кремнийорганических аминов в качестве отвердителей эпоксидных смол. Наиболее распространенными являются аминосилоксаны типа АГМ-3, АГМ-9.

Недостатком известных отвердителей является длительность отверждения при комнатной температуре, а также невысокие физико-механические показатели получаемых покрытий.

Наиболее близким по технической сущности является использование в качестве отвердителя эпоксиаминных композиций отвердителя аминного типа АСОТ-2 (ТУ 6-02-1250-83), представляющего собой 50%-ный раствор продукта частичной гидролитической поликонденсации γ-аминопропилтриэтоксисилана в циклогексаноне.

Недостатком данного отвердителя являются недостаточные прочностные характеристики получаемых покрытий, невозможность использования его в безрастворных композициях, а также использование в качестве растворителя высокотоксичного циклогексанона.

Технической задачей изобретения является расширение ассортимента эпоксидных материалов с низкой вязкостью и малой токсичностью, покрытия на основе которых обладают повышенными адгезионными и защитными свойствами.

Техническая задача решается разработкой кремнийорганических диаминов общей формулы

где R - C₂H₅; R’ - СН₃, С₆Н₅; R" - С₆Н₅; n=1-15,

и их использованием в качестве отвердителей эпоксидных смол и композиций на их основе.

Эффективность таких отвердителей обусловлена их низкой вязкостью, малой токсичностью, повышенными адгезионными и эксплуатационными характеристиками отвержденных композиций, что позволяет применять их в защитных толстослойных покрытиях и безрастворных конструкционных материалах.

Кремнийорганические диамины указанной формулы представляют собой согласно изобретению продукты взаимодействия γ-аминопропилтриэтоксисилана и α,ω-дигидроксиорганосилоксанов формулы

где R’ - СН₃, С₆Н₅; R" - С₆H₅; n=1-15.

Синтез кремнийорганических диаминов заключается в нагревании смеси исходных компонентов при перемешивании в токе азота до полного удаления выделяющегося этилового спирта.

В качестве исходных компонентов использовали γ-аминопропилтриэтоксисилан (ТУ 6-02-724-77) и дифенилсиландиол (ТУ 6-02-623-76) или продукты олигомеризации дифенилсиландиола.

Идентификацию продуктов проводили методом ИК-спектроскопии.

Предлагаемые кремнийорганические диамины были испытаны в качестве отвердителей в эпоксидных композициях следующего состава, мас.%:

Эпоксидный олигомер 100

Растворитель 0-100

Синтезированный отвердитель 0-150

Отвердитель АСОТ-2 0-46

В качестве эпоксидного олигомера использовали смолы марок ЭД-20 и Э-40.

В качестве растворителя использовали смесь толуола и бутилцеллозольва в соотношении 1:1.

Данное изобретение иллюстрируют следующие примеры конкретного выполнения.

Пример 1. α,ω-ди(γ-аминопропил)дифенилсилоксан (отвердитель А).

В реакционную колбу, снабженную мешалкой, загружают 30,0 г γ-аминопропилтриэтоксисилана, 14,63 г дифенилсиландиола и нагревают при перемешивании в токе азота при 90-105°С, отгоняя выделяющийся этиловый спирт. Затем температуру поднимают до 140°С и выдерживают до прекращения выделения летучих продуктов. Получают 37,6 г (98,0 мас.%) α,ω-ди(γ-аминопропил)дифенилсилоксана - прозрачного жидкого продукта с n²⁰_D=1,4962, d²⁰₄=1,1739.

Пример 2. α,ω-ди(γ-аминопропил)тетрафенилсилоксан (отвердитель В).

В реакционную колбу, снабженную мешалкой, загружают 30,0 г γ-аминопропилтриэтоксисилана, 29,12 г α,ω-дигидрокситетрафенилсилоксана и нагревают при перемешивании в токе азота при 95-115°С, отгоняя выделяющийся этиловый спирт. Затем температуру поднимают до 140°С и выдерживают до прекращения выделения летучих продуктов. Получают 57,9 г (98,0 мас.%) α,ω-ди(γ-аминопропил)тетрафенилсилоксана - прозрачного жидкого продукта с n²⁰_D=1,4911, d²⁰₄=1,1438.

Пример 3. α,ω-ди(γ-аминопропил)олигометилфенилсилоксан (отвердитель С).

В реакционную колбу, снабженную мешалкой и капельной воронкой, загружают 30 г α,ω-дигидроксиолигометилфенилсилоксана (n=4-8) и нагревают при перемешивании до 95-100°С. Затем вводят 11,53 г γ-аминопропилтриэтоксисилана и выдерживают при перемешивании в токе азота при 120-130°С в течение 1-1,5 часов до полного удаления выделяющегося этилового спирта. Получают 38,1 г α,ω-ди(γ-аминопропил)олигометилфенилсилоксана - прозрачного маслянистого продукта с n²⁰_D=1,4835, d²⁰₄=1,0960.

В ИК-спектрах полученных продуктов наблюдаются интенсивные полисы поглощения при 1030-1100 см^-1, характерные для Si-О-Si и Si-О-С связей, при 1590 см^-1, 3040-3060 см^-1, характерные для ароматического ядра. Полосы гидроксильной группы, непосредственно связанной с атомом кремния, отсутствуют, а полосы, соответствующие NН₂-группе, наблюдаются при 3300 и 3400 см^-1.

Ниже приведены примеры использования полученных кремнийорганических диаминов в качестве отвердителей композиций на основе эпоксидных смол в сравнении с промышленным отвердителем АСОТ-2.

Пример 4.

100 эпоксидной смолы ЭД-20 растворяют в 100 толуола и добавляют 70 отвердителя А.

Аналогично готовят композиции по примерам 5, 6, 10, меняя соотношение и тип отвердителя.

Пример 7.

100 эпоксидной смолы Э-40 растворяют в 100 толуола и добавляют 48 отвердителя А.

Аналогично готовят композиции по примерам 8, 9, 11, меняя соотношение и тип отвердителя.

Пример 12.

100 эпоксидной смолы ЭД-20 тщательно перемешивают с 70 отвердителя А и заливают в форму.

Аналогично готовят композиции по примерам 13, 14, меняя соотношение и тип отвердителя.

Составы композиций по примерам конкретного выполнения представлены в таблице 1.

В таблице 2 приведены физико-механические и эксплуатационные характеристики отвержденных композиций.

Таким образом, как видно из примеров конкретного выполнения, применение синтезированных кремнийорганических диаминов в качестве отвердителей в композициях на основе эпоксидных смол повышает адгезионную прочность, химическую стойкость, водостойкость и водоотталкивающие свойства, что позволяет рекомендовать их использование в эпоксиаминных композициях для защиты от коррозии металлоконструкций, трубопроводов, аппаратуры в различных отраслях народного хозяйства, где к полимерному покрытию предъявляются жесткие требования. Низкая вязкость синтезированных продуктов позволяет применять их в заливочных составах для монолитных изделий, слоистых материалов, а также полимерных наливных полов в производственных помещениях.

Формула изобретения

Кремнийорганические диамины общей формулы

где R-С₂Н₅;

R’-СН₃, С₆Н₅;

R"-С₆Н₅;

n=1-15,

проявляющие свойства отвердителей для лакокрасочных и безрастворных композиций на основе эпоксидных смол.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2