Полимерная композиция
Владельцы патента RU 2458086:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Федеральный центр двойных технологий "Союз" (ФГУП "ФЦДТ "Союз") (RU)
Изобретение относится к области создания полимерных композиций на основе эпоксидных смол. Может использоваться в качестве адгезионноактивных покрытий высоконаполненных полимерных составов (энергетических конденсированных систем), заливочных компаундов в электронике, электро- и радиоэлектронике, в строительстве. Композиция содержит (мас.ч.): эпоксидную смолу ЭД-20 - 20-30; эпоксидную смолу ДЭГ-1 - 21-28; полиэфир - 12-20; наполнитель - 17-25; отвердитель - стабилизированную жидкую смесь алифатических и ароматических аминов -15-20; ускоритель отверждения - либо резорцин, либо гидрохинон, либо пирокатехин - 3-5, пластификатор - либо полиэфир на основе диэтиленгликоля, бутилового спирта и малеинового ангидрида, либо полиэфир на основе адипиновой кислоты, диэтиленгликоля и бутилового спирта. Изобретение позволяет получать полимерные композиции с низкой вязкостью, повышенным временем жизнеспособности, высокой скоростью отверждения и высокими прочностными и адгезионными показателями к различным видам высоконаполненных полимерных составов. 3 табл., 8 пр.
Изобретение относится к области разработки полимерных композиций для использования в качестве адгезионноактивных покрытий высоконаполненных полимерных составов (энергетических конденсированных систем), а также в качестве заливочных компаундов в электронике, электро- и радиотехнике, строительстве и других целей.
Известна полимерная композиция, использующаяся в качестве адгезионноактивного покрытия одного из типов высоконаполненных полимерных составов (энергетических конденсированных систем), описанная в патенте RU 2915741 С1 от 27.01.2008. Недостатками этой композиции являются повышенная вязкость, небольшая жизнеспособность композиции с малым временем полимеризации, невысокие прочностные показатели, что отрицательно сказывается на технологии изготовления крупносерийных изделий методом заливки в зазор между металлической формой и изделием.
Ближайшим аналогом заявляемого изобретения является полимерная композиция на основе эпоксиуретановых смол, полученных при взаимодействии эпоксидных смол с техническим ароматическим изоцианатом, описанная в патенте RU 2295550 C2 от 20.03.2007.
Указанная полимерная композиция имеет низкую вязкость, высокую живучесть, высокие прочностные показатели, но большое время отверждения, что увеличивает длительность технологического цикла производства зарядов.
Цель настоящего изобретения - получение полимерной композиции для использования в качестве адгезионноактивных покрытий всех типов высоконаполненных полимерных составов (энергетических конденсированных систем), обладающей пониженной вязкостью, повышенной жизнеспособностью и высокой скоростью полимеризации, обеспечивающей высокие физико-механические и адгезионные характеристики.
Поставленная цель достигается тем, что полимерная композиция на основе эпоксидных смол, пластификатора, наполнителя, отвердителя и ускорителя отверждения содержит в качестве пластификатора либо продукт взаимодействия малеинового ангидрида (А), бутилового спирта (Б) и диэтиленгликоля (В) в соотношении А:Б:В от 10:80:90 до 40:20:40, либо продукт взаимодействия адипиновой кислоты (А), бутилового спирта (Б) и диэтиленгликоля (В) в соотношении А:Б:В от 5:90:5 до 30:30:40, а в качестве ускорителя - либо резорцин, либо гидрохинон, либо пирокатехин, при этом в качестве эпоксидной составляющей использована смесь эпоксидных смол - продукт конденсации эпихлоргидрина и 4,4'-дифeнилoлпpoпaнa с ММ от 340 до 420 (эпоксидная смола ЭД-20) и продукт конденсации эпихлоргидрина с диэтиленгликолем с ММ от 220 до 260 (эпоксидная смола ДЭГ-1), в качестве отвердителя - стабилизированная жидкая смесь алифатических и ароматических аминов, а в качестве минерального наполнителя - каолин, при следующем содержании компонентов, мас.ч.: эпоксидная смола ЭД-20 - 20-30; эпоксидная смола ДЭГ-1 - 21-28; полиэфир - 12-20; наполнитель каолин - 17-25; отвердитель - 15-20; ускоритель отверждения - 3-5.
Указанное подтверждается примерами.
Пример 1
Получение двойной смеси.
В реактор, снабженный обогревом и мешалкой, загружают эпоксидную алифатическую смолу на основе эпихлоргидрина и диэтиленгликоля с ММ 240 (марка ДЭГ-1) (А) и резорцин (Б) в соотношении 20:3, поднимают температуру до 60°С и при работающей мешалке перемешивают в течение 20 минут.
Двойную смесь сливают в металлическую емкость и охлаждают до 20°С. Параметры получения двойной смеси по примерам 2÷8 приведены в таблице 1.
Получение композиции.
В другой реактор, снабженный мешалкой и системой вакуумирования, загружают 23 мас.ч. двойной смеси, после чего вводят 24 мас.ч. эпоксидной смолы на основе 4,4' диоксидифенилолпропана с ММ 400 (марка ЭД-20), 10 мас.ч. полиэфира, либо продукта конденсации малеинового ангидрида (А), бутилового спирта (Б) и диэтиленгликоля (В) в соотношении А:Б:В 10:80:10, либо продукта взаимодействия адипиновой кислоты (А), бутилового спирта (Б) и диэтиленгликоля (В) в соотношении А:Б:В 30:30:40, 10 мас.ч. каолина. Полученную эпоксидную составляющую композиции перемешивают при температуре 20°С в течение 20 минут с одновременным ее вакуумированием, затем вводят 20 мас.ч. отвердителя, на основе стабилизированной жидкой смеси ароматических и алифатических аминов, перемешивают в течение 10 минут с одновременным вакуумированием при температуре не выше 35°С. Композицию заливают в форму и отверждают при температуре 60°С в течение 3 часов. Параметры получения полимерных композиций по примерам 2÷8 приведены в таблице 2.
Свойства полимерной композиции по примерам 1÷8 в сравнении с прототипом - в таблице 3.
Как видно из таблицы, заявляемая композиция обладает существенными преимуществами по сравнению с известными техническими решениями.
Свойства полимерных композиций по п.1, п.2 по примерам 1÷8 в сравнении с прототипом приведены в таблице 3.
| Таблица 3 | |||||||||
| Свойства заявленной композиции по примерам 1÷8 | |||||||||
| Наименование показателей | Заявленная композиция | Прототип | |||||||
| Величина показателей | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 1. Технологические свойства: | |||||||||
| - вязкость, Па · с | 1,0 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,7 | 1,8 | 1,9 | 2,0 | 3,0÷4,0 |
| - время жизнеспособности, мин, | |||||||||
| при температуре переработки 25°С | 40 | 41 | 42 | 44 | 45 | 46 | 48 | 50 | 60÷85 |
| - технологическое время отверждения, ч, при | |||||||||
| температуре отверждения 60°С | 2,0 | 2,2 | 2,3 | 2,4 | 2,5 | 2,6 | 2,8 | 3,0 | 5÷6 |
| при температуре отверждения 20°С | 15 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 72 |
| 2. Физико-механические свойства: | |||||||||
| - прочность при растяжении, МПа, при 60°С | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,8 | 2,0 | 2,2 | 2,3 | 2,5 | 1,5÷2,5 |
| при 20°С | 48,0 | 45,0 | 44,0 | 40,0 | 38,0 | 35,0 | 34,8 | 34,2 | 34,0÷48,0 |
| при -50°С | 58,0 | 55,0 | 54,0 | 52,0 | 50,0 | 49,5 | 49,0 | 44,0 | 42,0÷58,0 |
| Продолжение таблицы 3 | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| - деформация при растяжении, %, при 60°С | 30 | 29 | 28 | 27 | 25 | 24 | 22 | 20 | 19÷14 |
| при 20°С | 8,0 | 7,0 | 6,5 | 6,0 | 5,5 | 5,0 | 4,0 | 3,0 | 6÷5 |
| при -50°С | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,7÷2,2 |
| - температура механического стеклования, °С | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 35 |
| - прочность скрепления с БРТТ, МПа, при 60°С | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 2,5 |
| при 20°С | 2,0 | 2,2 | 3,2 | 4,3 | 4,4 | 4,5 | 4,6 | 4,7 | 3,5 |
| при -50°С | 12,0 | 12,1 | 12,2 | 12,4 | 12,5 | 12,7 | 12,8 | 13,0 | 55 |
| - прочность скрепления с СТРТ, МПа, при 60°С | 0,67 | 0,66 | 0,65 | 0,66 | 0,665 | 0,67 | 0,68 | 0,69 | - |
| при 20°С | 1,10 | 1,12 | 1,14 | 1,16 | 1,18 | 1,185 | 1,20 | 1,25 | - |
| при -50°С | 6,9 | 6,9 | 6,9 | 6,9 | 7,0 | 7,1 | 7,1 | 7,1 | - |
Полимерная композиция на основе эпоксидных смол, минерального наполнителя, пластификатора, отвердителя, ускорителя отверждения, отличающаяся тем, что для снижения вязкости и повышения живучести при высокой скорости отверждения в ней в качестве эпоксидной составляющей использована смесь эпоксидных смол: продукта конденсации эпихлоргидрина и 4,4' дифенилолпропана с молекулярной массой (М.М.) от 340 до 420 (ЭД-20) и продукта конденсации эпихлоргидрина и диэтиленгликоля с М.М. от 220 до 240 (ДЭГ-1), в качестве пластификатора либо продукт взаимодействия малеинового ангидрида (А), бутилового спирта (Б) и диэтиленгликоля (В) в соотношении А:Б:В от 10:80:10 до 40:20:40, либо продукт взаимодействия адипиновой кислоты (А), бутилового спирта (Б) и диэтиленгликоля (В) в соотношении А:Б:В от 5:90:5 до 30:30:40, в качестве минерального наполнителя - каолин, в качестве отвердителя - стабилизированная жидкая смесь алифатических и ароматических аминов, а в качестве ускорителя отверждения либо резорцин, либо гидрохинон, либо пирокатехин при следующем содержании компонентов, мас.ч.:
| эпоксидная смола ЭД-20 | 20-30 |
| эпоксидная смола ДЭГ-1 | 21-28 |
| пластификатор | 12-20 |
| наполнитель | 17-25 |
| отвердитель | 15-20 |
| ускоритель отверждения | 3-5 |
