Полимерная композиция

Изобретение относится к полимерной композиции на основе эпоксиуретановой смолы, используемой при изготовлении броневых покрытий, для вкладных зарядов баллистного твердого ракетного топлива, а также в качестве заливочных компаундов в электронике, электро- и радиотехнике, строительстве и других целей. Композиция содержит следующее соотношение компонентов, в мас.ч.: 100 эпоксиуретановой смолы, 15-65 ароматического аминного отвердителя, 10-100 полифосфата аммония, 10-170 наполнителя. Эпоксиуретановую смолу получают при перемешивании и нагревании эпоксидной составляющей и полиизоцианата, взятых в соотношении от 85:15 до 98:2, при температуре 50-120°С в течение от 50 до 210 минут. В качестве эпоксидной составляющей используют смесь эпоксидной смолы на основе 4,4'-диоксидифенилпропана с ММ от 340 до 600 (А), технического диглицидилового эфира полиэпихлоргидрина (Б) и технического лапроксида, представляющего собой олигомер окиси пропилена с концевыми эпоксидными группами с ММ от 250 до 900 (В). Компоненты А:Б:В берут в соотношении от 5:70:25 до 90:5:5. В качестве ароматического аминного отвердителя композиция содержит стабилизированную жидкую смесь ароматических аминов. Изобретение позволяет понизить вязкость и дымообразование, повысить жизнеспособность и устойчивость к многократным термоциклам от -60 до +80°С, а также получить высокие прочностные показатели. 4 табл.

 

Изобретение относится к полимерным композициям на основе эпоксиуретановых смол, отвердителей, специальных добавок и минеральных наполнителей, которое может быть использовано для изготовлении броневых покрытий, для вкладных зарядов баллистного твердого ракетного топлива, а также в качестве заливочных компаундов в электронике, электро- и радиотехнике, строительстве и других целей.

Известны броневые покрытия для зарядов реактивных снарядов на основе эфиров целлюлозы (ацетилцеллюлозы). (Изобретения. Полезные модели. №11, ч.2, 2001 г. стр.420, заявка №2000126883120 от 30.10.2001 г.)

Недостатком такого бронепокрытия является низкая эрозионная стойкость и прочностные показатели, недостаточная деформационная теплостойкость, не обеспечивающая устойчивость при хранении снарядов на складах в странах с жарким климатом.

Ближайшим аналогом заявляемого изобретения является полимерная композиция на основе эпоксиуретановых смол, полученных при взаимодействии эпоксидных смол с техническим ароматическим полиизоцианатом, представляющим собой смесь 4,4¹, 4,2 и 2,2¹ изомеров дифенилметандиизоцианатов и 3- и 4-ядерных три- и тетраизоцианатов - т.е. содержащих 3 или 4 бензольных кольца. (Лапицкий В.А., Криюук А.А. Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и стеклопластиков. - Киев: Наук. Думка. 1986, с.64-69.)

Указанная полимерная композиция обеспечивает получение материалов с высокими физико-механическими свойствами.

Недостатками описанной композиции является высокая вязкость или даже твердое состояние при 20°С, невысокое относительное удлинение, не обеспечивающее устойчивость к термоциклированию от -60 до +80°С, а также сильное дымообразование реактивных снарядов с бронепокрытием на ее основе.

Целью заявляемого технического решения является полимерная композиция с улучшенными свойствами - низкой вязкостью и повышенной жизнеспособностью, устойчивостью к многократным термоциклам от -60 до +80°С, пониженным дымообразованием и высокими прочностными показателями.

Поставленная цель достигается тем, что полимерная композиция на основе эпоксиуретановой смолы, полученной взаимодействием эпоксидной составляющей с техническим ароматическим полиизоцианатом, представляющим собой смесь изомеров дифенилметандиизоцианатов и 3- и 4-ядерных три- и тетраизоцианатов и ароматического аминного отвердителя, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидной составляющей при получении эпоксиуретановой смолы использована смесь эпоксидной смолы на основе 4,4' диоксидифенилпропана с ММ от 340 до 600 (А), технического диглицилового эфира полиэпихлоргидрана (Б) и технического лапроксида, представляющего собой олигомер окиси пропилена с концевыми эпоксидными группами с ММ от 250 до 900 (В) в соотношении А:Б:В от 5:70:25 до 90:5:5 при соотношении эпоксидной составляющей (А+Б+В) с полиизоцианатом в соотношении от 85:15 до 98:2, и эпоксиуретановую смолу, полученную путем перемешивания при температуре от 50 до 120°С в течение от 50 до 210 мин, а в качестве отвердителя использована стабилизированная жидкая смесь ароматических аминов, дополнительно полифосфат аммония и минеральный наполнитель, при этом композиция содержит вес в мас.ч.:

Эпоксиуретановая смола	100
Отвердитель	15÷65
Полифосфат аммония	10÷100
Минеральный наполнитель	10÷170

Указанное подтверждается примерами.

Пример 1.

Получение смоляной части.

В реактор, снабженный обогревом, охлаждением и мешалкой, загружают смесь эпоксидных смол - диановой на основе 4,4' диоксидифенилпропана с. М.М. 500 (марка ЭД-16) (А), (ГОСТ 10587-93), диглицидилового эфира полиэпихлоргидрина (марка Э-181) (Б), ТУ 6-05-17-47-86, олигомера окиси пропилена с концевыми эпоксидными группами - лапроксида (В) (марка Лапроксид 603) - М.М. 400, ТУ 2226-029-10488052-98, в соотношении А:Б:В=47:37:16, температуру поднимают до 85°С и приливают технический ароматический полиизоционат, ТУ 113-03-38-106-90, в соотношении смесь эпоксидных смол : полиизоционат = 91:9. Поддерживая температуру 65°С при работающей мешалке с числом оборотов не менее 60 об/мин, систему выдерживают в течение 130 мин, после чего полученную эпоксиуретановую смолу сливают в металлическую емкость и охлаждают до 20°С.

Эпоксиуретановая смола имеет следующие показатели:

Содержание эпоксидных групп - 18%;

Молекулярная масса - 1050;

Вязкость по В3-4 при 30°С - 400 сек.

Получение композиции.

В другой реактор загружают 100 мас.ч. полученной эпоксиуретановой смолы, после чего последовательно вводят 40 мас.ч. жидкой эвтектической смеси метафенилендиамина, 4,4' диоксидифенилпропана и технического парааминобензаланилина в соотношении 30:30:40, 55 мас.ч. полифосфата аммония и 90 мас.ч. наполнителя - маршалита.

Композицию перемешивают в течение 15 мин при Т=40°С, затем заливают в форму и отверждают при 60°С 6 часов.

Параметры получения смоляной части полимерной композиции по примерам 2÷8 приведены в таблице 1, а ее свойства - в таблице 2. Получение полимерной композиции по примерам 2÷8 в таблице 3.

Свойства полимерной композиции по примерам 1÷8 в сравнении с прототипом - в таблице 4.

Как видно из приведенной таблицы, заявляемая полимерная композиция обладает существенными преимуществами по сравнению с известными техническими решениями.

Таблица 1 Параметры осуществления способа получения эпоксиуретановых смол по примерам 2÷8.
№	Наименование параметров
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Соотношение компонентов А:Б:В	5:70:25	90:5:5	47:37:16	47:37:16	47:37:16	47:37:16	47:37:16
2	Соотношение эпоксидной составляющей и полиизоцианата	91:9 полиизоцианат марки Б	91:9 полиизоцианат марки Б	98:2 полиизоцианат марки А ТУ 113-03-38-106-90	85:15 полиизоцианат марки Т ТУ 6-10-1495-85	91:9 полиизоцианат марки Б	91:9 полиизоцианат марки Б	91:9 полиизоцианат марки Б
3	Молекулярная масса (А) диановой смолы и марка	500 ЭД-16	500 ЭД-16	340 ЭД-22	600 ЭД-22	500 ЭД-16	500 ЭД-16	500 ЭД-16
4	Температура и время проведения процесса	85°С 130 мин	85°С 130 мин	85°С 130 мин	85°С 130 мин	50°С 210 мин	120°С 50 мин	85°С 130 мин
5	Лапроксид, молекулярная масса (В)	Лапроксид 603 ТУ 2226-326-104880057-97	Лапроксид БД ТУ 2226-326-104880057-97	Лапроксид 603 ТУ 2226-326-104880057-97	Лапроксид 703 ТУ 2226-029-104-88057-98	Лапроксид 703 ТУ 2226-029-104-88057-98	Лапроксид 703 ТУ 2226-029-104-88057-98	Лапроксид 703 ТУ 2226-029-104-88057-98
М.М 250	М.М 900	М.М 300	М.М 300	М.М 300	М.М 300	М.М 250
6	Полиизоцианат Б	Содержание дифенилметан-диизоцианатов 55%	Содержание дифенилметан-диизоцианата 55%	Содержание дифенилметан-диизоцианата 55%	Содержание дифенилметан-диизоцианата 55%	Содержание дифенилметан-диизоцианата 55%	Содержание дифенилметан-диизоцианата 50%	Содержание дифенилметан-диизоцианата 60%
7	Диглицидиловый эфир полиэпихлоргидрина марки Э-181 (Б)	Содержание эпоксидных групп 30%	Содержание эпоксидных групп 25%	Содержание эпоксидных групп 27%	Содержание эпоксидных групп 25%	Содержание эпоксидных групп 25%	Содержание эпоксидных групп 25%	Содержание эпоксидных групп 25%
8	Температура/ время перемешивания	50°С/210 мин	120°С/50 мин	85°С/130 мин	85°С/130 мин	85°С/130 мин	85°С/130 мин	85°С/130 мин

Таблица 2 Свойства эпоксиуретановых смол, получемых по примерам 1÷8.
№№ п/п	Наименование показателя	Величина показателя по примерам
1	2	3	4	5	6	7	8
	Показатели
1	Цвет	От желтого до темно-коричневого
2	Молекулярная масса	1050	1100	1160	980	1140	1120	1010	1050
3	Эпоксидное число	18	16	14	18	17	15	18	16
4	Вязкость по В 3-4 при 30°С, сек.	400	460	410	510	490	470	430	480

Таблица 4 Состава заявляемой композиции по примерам 1÷8
Наименование показателей	Величина показателей	Прототип
1	2	3	4	5	6	7	8
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1. Технологические свойства:
- вязкость,	30	32	34	35	36	38	39	40
- время жизнеспособности, мин, при температуре переработки 25°C	60	63	66	69	72	75	80	85
- технологическое время отверждения, ч, при Т отверждения 60°С	5	5,1	5,2	5,4	5,5	5,7	5,8	6,0
2. Физико-механические свойства:
- прочность при растяжении, МПа при
Т=+60°С	1,5	1,6	1,8	1,9	2,0	2,1	2,3	2,5	2,6
T=+20°C	48,2	45,2	44,0	40,0	38,0	35,5	34,8	34,2	8,5
Т=-50°С	58,0	55,2	54,0	50,0	49,5	49,0	44,0	42,0	42,5
- деформация, % при
Т=+160°С	19,4	18,7	18,5	18,1	17,0	16,5	15,0	14,0	109
Т=+20°С	6,0	5,9	5,6	5,5	5,4	5,3	5,1	5,0	59,4
Т=-50°С	2,2	2,2	2,1	2,0	1,9	1,9	1,8	1,7	2,7
Относительное выгорание по массе, %	25	20	15	12,5	10,0	13,0	12,0	10,0	30
Относительное выгорание по длине, %	20	18	16	15	14,0	9,0	8,0	8,0	30
Количество выдерживаемых термоциклов от -60 до +80°С	280	≥200	≥200	≥200	≥200	≥200	≥200	≥200	-
Удельная мощность дымообразования, м2/кг	19	19	18	18	17	17	17	15	15

Полимерная композиция для покрытия на основе эпоксиуретановой смолы, полученной при перемешивании и нагревании эпоксидной составляющей, включающей эпоксидную смолу на основе 4,4'-диоксидифенилпропана с техническим ароматическим полиизоционатом и ароматического аминного отвердителя, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидной составляющей при получении эпоксиуретановой смолы использована смесь эпоксидной смолы на основе 4,4'-диоксидифенилпропана с ММ от 340 до 600 (А), технического диглицилового эфира полиэпихлоргидрина (Б) и технического лапроксида, представляющего собой олигомер окиси пропилена с концевыми эпоксидными группами с ММ от 250 до 900 (В), в соотношении А:Б:В от 5:70:25 до 90:5:5 при соотношении эпоксидной составляющей (А+Б+В) с полиизоцианатом в соотношении от 85:15 до 98:2 и эпоксиуретановая смола, полученная путем перемешивания при температуре от 50 до 120°С в течение от 50 до 210 мин, а в качестве отвердителя использована стабилизированная жидкая смесь ароматических аминов, дополнительно полифосфат аммония и минеральный наполнитель, при этом композиция содержит, мас.ч.:

Эпоксиуретановая смола	100
Отвердитель	15÷65
Полифосфат аммония	10÷100
Наполнитель	10÷170