Полимерная композиция

Изобретение относится к полимерным композициям на основе эпоксидных смол и латентных отвердителей и может быть использовано в качестве эпоксидных заливочных компаундов, связующих для стеклопластиков, клеев, покрытия и других целей. В качестве эпоксидной составляющей применяют смесь ароматических и алифатических эпоксидных смол в соотношении от 96:4 до 20:80. В качестве латентного отвердителя применяют полиизоцианат - жидкую смесь изомеров 4,4'-2,2' и 4,2' - дифенилметандиизоцианата и их гомологов три- и тетраизоцианатов, ароматические кольца которых связаны метиленовыми мостиками. Метиленовые мостики блокированы смесью, состоящей из ε-капролактама (А), метилпиразола (Б) и бензилового спирта (В) в соотношении А:Б:В от 90:9:1 до 10:80:10. Блокирование осуществляют перемешиванием расплава реакционной массы при температуре от 60 до 140°С в течение от 40 до 180 минут при соотношении изоцианатного и блокирующего компонентов от 76:24 до 60:40. Соотношение эпоксидного и изоцианатного компонентов в композиции (вес.ч.): смесь эпоксидных смол - 100, отвердитель - 10-50. Изобретение позволяет решить проблему растворимости отвердителей на основе блокированных изоцианатов в эпоксидных смолах, а также получать композиции с высокими прочностными характеристиками и деформационной теплостойкостью отвержденного полимера. 2 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к полимерным композициям на основе эпоксидных смол и латентных отвердителей и может быть использовано в качестве эпоксидных заливочных компаундов, связующих для стеклопластиков, клеев, покрытия и др. целей.

Известна эпоксидная композиция на основе эпоксидных смол и латентного отвердителя - 4,4-дифенилметандиизоцианата, блокированного метилпиразолом или ε-капролактамом (см. Лапицкий В.А., Крицук А.А. «Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и стеклопластиков», Киев, Издательство «Наука», 1986, стр.35).

Недостатками известного решения являются плохая растворимость таких отвердителей в эпоксидных смолах, необходимость их диспергации в виде порошка, т.к. температура их плавления близка к температуре разложения. Кроме того, отвержденные композиции имеют сравнительно низкую деформационную теплостойкость и прочностные показатели. Целью заявляемого решения является улучшение технологических свойств полимерной композиции и повышение термостабильности и физико-механических свойств отвержденного полимера.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве эпоксидной составляющей применяют смесь ароматических и алифатических эпоксидных смол в соотношении от 96:4 до 20:80, а в качестве латентного отвердителя - изоцианатного компонента применяют технический продукт - полиизоцианат, представляющий собой жидкую смесь изомеров 4,4'-2,2' и 4,2'- дифенилметандиизоцианата и их гомологов три- и тетраизоцианатов, ароматические кольца которых связаны метиленовыми мостиками, блокированный смесью, состоящей из ε-капролактама (А), метилпиразола (Б) и бензилового спирта (В) в соотношении А:Б:В от 90:9:1 до 10:80:10 (Блокирование осуществляют перемешиванием расплава реакционной массы при температуре от 60 до 140°С в течение от 40 до 180 минут при соотношении изоцианатного и блокирующего компонентов от 76:24 до 60:40).

Соотношение эпоксидного и изоцианатного компонента в композиции:

смесь эпоксидных смол - 100,

отвердитель - 10÷50.

Пример 1

Приготовление смоляной части.

В реактор, снабженный обогревом и механической мешалкой, загружают 58 весовых частей эпоксидной смолы ЭД-20 (ГОСТ 10587-84) и 42 весовые части алифатической эпоксидной смолы марки ДЭГ-1 (диглицидиловый эфир диэтиленгликоля) ТУ 2225-027-00203306-97, смесь перемешивают при 80°С в течение 10 минут и разливают в металлические емкости.

Получение отвердителя.

В реактор, снабженный обогревом и механической мешалкой, загружают 68 весовых частей технического продукта - полиизоцианата, представляющего собой вязкую темно-коричневую жидкую смесь 4,4'- дифенилметандиизоцианата (MDI) с изомерами и гомологами, и 32 весовые части заранее приготовленной смеси ε-капролактама (А), метилпиразола (Б) и бензилового спирта(В) в соотношении А:Б:В от 48:46:6. Температуру реакционной смеси поднимают до 100°С и выдерживают при постоянном перемешивании в течение 110 минут. Охлажденный до 60°С продукт сливают в емкости объемом от 1 до 20 литров.

Приготовление композиции.

В реактор, снабженный обогревом и механической мешалкой, заливают 100 весовых частей смоляной части и 30 весовых частей отвердителя, нагретых до 80°С, и перемешивают в течение 20 минут.

Отверждение осуществляют при 140°С в течение 20 минут.

Примеры 2÷6 осуществляют аналогично примеру 1 с изменением параметров в соответствии с таблицей 1. Свойства заявляемой полимерной композиции представлены в таблице 2, которая подтверждает преимущества заявляемого решения перед прототипом

Таблица 1
Параметры получения полимерной композиции по примерам 2÷6
N п/п	Наименование параметров	Величина параметров по примерам
2	3	4	5	Прототип
Получение отвердителя
1	Соотношение компонентов блокирующей смеси А:Б:В	48:46:6	48:46:6	90:9:1	10:80:10
2	Соотношение изоцианатного и блокирующего компонента	76:24	60:40	68:32	68:32
3	Температура реакционной массы, °С	140	60	100	100
4	Время выдержки реакционной массы при температуре, в мин	40	180	110	110
Получение полимерной композиции
		2	3	4	5	Прототип
1	Соотношение алифатической и ароматической смол	Эд-20:ДЭГ-1* 96:4	Эд-20:ДЭГ-1* 96:4	УП-610**: Э-181*** 20:80	ЭН-6****: ТЭГ-1***** 50:50	Эд-20:ДЭГ-1* 96:4
2	Режим приготовления реакционной смеси Температура, °С / Время перемешивания, мин	50/10	120/20	60/15	80/25	120/60
3	Соотношение смоляная часть : отвердитель	100:10	100:50	100:25	100:35	100:10
	ДЭГ-1* - диглицидиловый эфир диэтиленгликоля. ТУ 2225-027-00203306-97
	УП-610** - триглицидилпарааминофенол, ТУ 2225-546-00203521-98
	Э-181*** - диглицидиловый эфир полиэпихлоргидрина, ТУ 2225-546-00203521-98
	ЭН-6**** - эпоксидированный новолак 6, ТУ 6-05-1585-89
ТЭГ-1***** - диглицидиловый эфир триэтиленгликоля, ТУ 2225-027-00203306-97

Таблица 2
Свойства полученного блокированного изоцианата и отвержденного им эпоксидного полимера по примерам 1-5 в сравнении с прототипом
N п/п	Наименование параметров	Величина показателя для примеров и прототипа
1	2	3	4	5	Прототип
1	Содержание свободных изоцианатных групп, %	0	1	0	2	2	2
2	Температура размягчения, °С	56	60	65	80	70	140
3	Растворимость в полярных органических растворителях	Растворимы	Ограниченно растворим
4	Стабильность при хранении систем смола ЭД-20+полученный блокированный изоцианат, при Т=20°С	Не менее 120 суток	1 сутки
5	Время отверждения при Т=150°С, мин	20	25	30	20	40	120
6	Предел прочности при сжатии, МПа	170	175	175	180	175	50-70
7	Теплостойкость по Мартенсу	165	160	160	155	160	60-90

Полимерная композиция на основе эпоксидных смол и блокированных изоцианатов на основе дифенилметандиизоцианата и соединения, содержащего подвижный атом водорода, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидной составляющей применяют смесь ароматических и алифатических эпоксидных смол в соотношении от 95:4 до 20:80, подвергнутых смешению в течение 5÷30 мин, а в качестве отвердителя - технический продукт - полиизоцианат, представляющий собой жидкую смесь изомеров 4,4'-2,2' и 4,2'-дифенилметандиизоцианата и их гомологов три- и тетраизоцианатов, ароматические кольца которых связаны метиленовыми мостиками, блокированный смесью, состоящей из ε-капролактама (А), метилпиразола (Б) и бензилового спирта (В) в соотношении А:Б:В от 90:9:1 до 10:80:10, блокирование осуществляют перемешиванием расплава реакционной массы при температуре 60 ÷ 140°С в течение 40 ÷ 180 мин при соотношении изоцианатного и блокирующего компонентов от 76:24 до 60:40, соотношение эпоксидного и изоцианатного компонента в композиции:

смесь эпоксидных смол	100
отвердитель	10÷50