Полимерная композиция для получения высокопрочных, термо- и огнестойких сферопластиков

Настоящее изобретение относится к полимерной композиции для получения высокопрочных, термо- и огнестойких сферопластиков. Указанная композиция представляет собой полимерную композицию на основе эпоксидных смол с повышенной удельной функциональностью, азотсодержащих отвердителей и полых микросфер диаметром от 10 до 500 мкм. Эпоксидный компонент представляет собой смесь, полученную путем перемешивания в реакторе эпоксициануратной смолы и моноокиси винилциклогексена. Отвердитель представляет собой смесь амино-аддукта пара-аминобензиланилина с эпоксидной смолой-диглицидиловым эфиром полиэпихлоргидрина, полученного при взаимодействии эпоксидной смолы с амином, и 4,4′-дифенилметандиизоцианата, блокированного метилпиразолом. Количество отвердителя составляет от 40 до 80 мас.ч. на 100 мас.ч. эпоксидного компонента. Соотношение полимерная основа:микросферы (мас.ч.) составляет от 90:10 до 50:50. Полимерная композиция позволяет получать высокопрочные, термо- и огнестойкие сферопластики без воспламенения при отверждении наполненных полыми микросферами образцов толщиной до 400 мм. 2 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к области получения высокопрочных, термо- и огнестойких синтактовых пенопластов - сферопластиков, устойчивых к длительному солнечному излучению.

Известна полимерная композиция, патент №2226202 опубл. 27.03.2004, бюл. №9. Изобретение относится к полимерным продуктам, применяемым для изготовления защитных покрытий строительных конструкций, трубопроводов с целью их теплоизоляции и комплексной изоляции. Теплоизолирующая композиция с плотностью 51-75 кг/м3 на основе жесткого пенополиуретана, содержащая 70-95 мас. % полиуретана и 5-30 мас. % стеклянных микросфер. Используются фракции стеклянных микросфер размером 30-50 мкм, 60-140 мкм, а также смеси указанных фракций.

Недостатком композици является недостаточная светостойкость.

Известна полимерная композиция, патент №2220990 опубл. 10.01.2004, бюл. №27 Изобретешь относится к самозатухающим полимерным композициям с наполнителем в виде полых микросфер, которые служат для заполнения участков сотовых конструкций, используемых в авиационной технике. Полимерная композиция включает, ч.: эпоксидная смола 32-35, олигоамидоамин 20-23, полые стеклянные микросферы 26-30, аммоний фосфорнокислый 16-18 и порошок отвержденной фенолформальдегидной смолы 5-15.

Недостатками известных композиций является то, что обладают недостаточно высокой прочностью при сжатии.

Известна композиция с использованием эпоксидных соединений и полых микросфер, позволяющая, по данным авторов, получать высокопрочные сферопластики (патент RU 2540084, опубл. 27.01.2015, бюл. №3, прототип). В указанном патенте приводятся полимерные составы на основе циклоалифатических эпоксидных смол УП-612, УП-632 и УП-639, называемых авторами прототипа олигомерами, хотя на самом деле они как минимум на 99% являются мономерными диокисями, традиционно в промышленности именуемые смолами. Недостатками упомянутых составов являются низкие прочностные показатели полимеров на их основе и плохая адгезия к стеклянным волокнам и микросферам, т.к. они являются диокисями олефинов. Важнейшие прочностные показатели - прочность при растяжении и статическом изгибе - отвержденных смол УП-612 и УП-632 в 2÷3 раза ниже, чем у полимеров на основе самых распространенных смол ЭД-20 и ЭД-16 (Справочник по пластическим массам / под ред. В.М. Катаева, В.А. Попова, Б.И. Сажина. - М: Химия, 1975. Т. 2. - 567 с.). Кроме того, полимеры на основе циклоалифатических смол УП-632 и др. горючи, как и все парафины или циклопарафины (их коксовое число равно нулю, в то время как у полимеров на основе смол типа ЭД-20 оно составляет 35%, а у негорючих фенолоформальдегидных полимеров - 55%).

Известно, что наиболее высокие прочностные показатели в сочетании с повышенной теплостойкостью литых образцов полимеров и стеклонаполненных материалов достигаются при использовании составов на основе эпоксидированных ароматических и гетероциклических аминов. Это смолы типа УП-610, ЭХД и ЭЦ. Причем последний состав, содержащий триазиновый цикл и по структуре цикла являющийся аналогом меламино-формальдегидных смол, устойчив к воздействию пламени, солнечного излучения, коронных разрядов. Однако из-за высокой активности указанных смол в процессе отверждения любыми серийными отвердителями (вследствие каталитического действия входящего в их структуру третичного азота и повышенного содержания - 30÷40% - эпоксидных групп) они самовоспламеняются по причине сильного выделения экзотермического тепла в литых образцах толщиной 30÷50 мм, что усугубляется введением теплоизолирующих полых микросфер.

Целью заявляемого изобретения является полимерная композиция, позволяющий получать высокопрочные, термо- и огнестойкие сферопластики без воспламенения при отверждении наполненных полыми микросферами образцов толщиной до 400 мм.

Поставленная техническая задача решается с помощью использования азотосодержащей смолы - триглицидилизоцианурата марки ЭЦ-Н (ТУ 6-05-1190-76), широко применяемой в виде раствора при изготовлении предварительно пропитанных стеклотканей, лент и термостойких композитов на их основе еще со времен СССР. Известно, что образцы на основе ЭЦ-Н малой толщины обладают высокой прочностью и теплостойкостью до +300°С. Однако эта смола в исходном состоянии представляет собой высоковязкий продукт и не позволяет получать наполненные сферопластики больших толщин, т.к. при отверждении в слое толщиной 30÷50 мм воспламеняется при нагревании до +100°С даже без отвердителя за счет каталитического действия третичного азота в ее структуре.

Авторам удалось преодолеть недостатки смолы ЭЦ-Н за счет разбавления ее моноокисью винилциклогексена (CAS 100-40-3) - эпоксидного соединения с самой минимальной вязкостью при +20°С среди всех известных эпоксидов, равной 0,001 Па⋅с, а также за счет применения системы двух отвердителей, отверждающих эпоксидные смолы при разных температурах. Эта система состоит из жидкого амино-аддукта пара-аминобензиланилина - результата взаимодействия последнего с диглицидиловым эфиром полиэпихлоргидрина (техническое название смола Э-181, ТУ 2225-606-11131395-2003), впервые полученного Лапицким В.А. с сотрудниками, и второго компонента в системе отвердителей - 4,4'-дифенилметандиизоцианата, блокированного метилпиразолом, ранее синтезированного и запатентованного в СССР с участием одного из авторов настоящего патента, а позднее описанного в монографии Лапицкого В.А. и Крицука А.А. «Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и стеклопластиков» (Киев: Наукова думка, 1986. - 96 с.).

Первый компонент начинает отверждать смоляную часть, начиная с температуры +50°С, а второй остается инертным до разблокировки при температуре 150÷170°С. Поэтому отверждение происходит в два этапа с допустимым выделением экзотермического тепла и позволяет в один прием получить высоконаполненные сферопластики толщиной до 400 мм.

Пример 1

1. Получение смоляной части

В реактор с быстроходной мешалкой загружают эпоксидную смолу марки ЭЦ-Н (ТУ 6-05-1190-76) (А) и моноокись винилциклогексена (CAS 100-40-3) (Б) в соотношении 70:30 и при +50°С перемешивают в течение 20 минут, после чего выгружают в металлические емкости. Срок хранения - 2 месяца.

2. Получение отверждающей системы

В реактор с быстроходной мешалкой загружают 23 мас.ч. пара-аминобензиланилина марки «Бензам АБА» (ТУ 2225-415-04872688-99) и поднимают температуру до +90°С, а затем в течение 30 минут приливают эпоксидную смолу Э-181 (ТУ 2225-606-11131395-2003, содержание эпоксидных групп 30%) в количестве 10 мас. ч., т.е. при пятикратном избытке отвердителя от стехиометрического количества для эпоксидной смолы. В результате получают компонент (В). Реакция экзотермична, поэтому реактор должен постоянно охлаждаться. После введения смолы к отвердителю реакционная масса перемешивается в течение 20 минут, а затем к ней добавляют порошок блокированного изоцианата (Г) в количестве 22 мас. ч., т.е. соотношение В:Г=60:40, и перемешивают в течение 5 минут. Готовый продукт сливают в металлические емкости. Срок хранения - 3 месяца.

3. Получение сферопластика

В реактор с вакуумирующим устройством загружают 100 мас. ч. смоляной части и 60 мас. ч. отвердителя, полученных на двух предыдущих этапах, а затем при температуре загруженной массы +40°С вводят полые алюмосиликатные микросферы марки АСПМ-500 диаметром от 10 до 500 мкм (ТУ 5717-001-11843486-2004) в весовом соотношении полимерная основа: микросферы, равном 70:30. Смесь вакуумируют в течение 10 минут, а затем выгружают в ограничительные металлические формы и отверждают в две ступени, первая - при +70°С в течение 4 часов, вторая - при +160°С в течение 2 часов.

Полимерная основа обладает высокой клеющей способностью, поэтому при изготовлении образцов ограничительные металлические формы покрывают антиадгезивом, а при изготовлении конструкций с покрытием из полученного сферопластика дополнительный клей не требуется.

Примеры 2÷4 осуществляют аналогично примеру 1 с изменением отдельных параметров по таблице 1.

Полимерная композиция для получения высокопрочных, термо- и огнестойких сферопластиков на основе эпоксидных смол с повышенной удельной функциональностью, азотосодержащих отвердителей и полых микросфер диаметром от 10 до 500 мкм, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидного компонента применяют смесь, полученную путем перемешивания в реакторе эпоксициануратной смолы (А) и моноокиси винилциклогексена (Б) в соотношении А:Б (мас. ч.) от 80:20 до 60:40, а в качестве отвердителя - смесь амино-аддукта пара-аминобензиланилина с эпоксидной смолой - диглицидиловым эфиром полиэпихлоргидрина, полученного при взаимодействии эпоксидной смолы с амином при 4÷6-кратном избытке последнего от стехиометрического количества для эпоксидной смолы, (В) и 4,4'-дифенилметандиизоцианат, блокированный метилпиразолом, (Г) в соотношении В:Г (мас. ч.) от 80:20 до 60:40, при этом на 100 мас. ч. эпоксидного компонента отвердитель вводят в количестве от 40 до 80 мас. ч., а полые микросферы вводят в соотношении полимерная основа: микросферы (мас. ч.) от 90:10 до 50:50.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к полимерным композициям с наполнителем в виде полых микросфер. Полимерная композиция для полимерных композиционных материалов содержит олигоцианурат, полые микросферы, дополнительно содержит эпоксидный олигомер с вязкостью менее 5 Па·с при комнатной температуре, при следующем соотношении компонентов масс.ч.: олигоцианурат 20-60, эпоксидный олигомер 5-40, полые микросферы 23-35.

Изобретение относится к термоотверждающейся композиции на основе эпоксидной смолы и полупроводниковому устройству, полученному с использованием ее. Композиция содержит (А) реакционную смесь триазинпроизводной эпоксидной смолы и ангидрида кислоты при отношении эквивалента эпоксидной группы к эквиваленту ангидрида кислоты 0,6-2,0; (В) внутренний агент высвобождения из формы; (С) отражающий материал; (D) неорганический наполнитель; и (Е) катализатор отверждения.

Изобретение относится к пленке на основе термопластичного полиолефинового эластомера, а также к изделию, включающему данную пленку. Пленка по изобретению содержит термопластичную полиолефиновую эластомерную матрицу, представляющую собой непрерывную фазу, и добавку-нановключение, диспергированную в непрерывной фазе в виде дискретных доменов, имеющих средний размер поперечного сечения в диапазоне от 1 до 1000 нанометров перед растягиванием.

Изобретение относится к пропиточным составам, применяющимся в строительстве в качестве средств коррозионной защиты. Предложен многофункциональный состав на основе термопластичного отхода топливно-энергетического комплекса повышенной долговечности, содержащий техническую серу и органический растворитель в массовом соотношении 1:2, каолин в количестве от 8 до 10% от массы технической серы и химическую добавку отвердителя на основе аминов в количестве 0,01% от массы органического растворителя, при этом техническая сера имеет плотность не менее 1,3 г/см3 с массовой долей серы от 99,1 до 99,8% в своем химическом составе, массовая доля оксида железа в химическом составе каолина составляет от 1 до 1,8%, отвердитель представляет собой аминный водный раствор с массой активного вещества 90% и содержанием воды от 8 до 10%, а органический растворитель представляет собой этиленгликоль.

Изобретение относится к отверждаемым композициям эпоксидных смол. Предложена система эпоксидной смолы для нанесения на подложку, состоящая из компонента на основе жидкой эпоксидной смолы, отвердителя, содержащего соединение, имеющее имидазольную группу, и неароматического полиольного соединения, где компонент на основе жидкой эпоксидной смолы, в свою очередь, содержит помимо жидкой эпоксидной смолы акрилатный мономер, включающий акриловый сложный эфир монола или полиола, метакриловый сложный эфир моноола или полиола, полиакриловый или полиметакриловый сложный эфир полиола или их комбинацию.
Наверх