CS233962B1

CS233962B1 - Pojivo pro kompozity

Info

Publication number: CS233962B1
Application number: CS546283A
Authority: CS
Inventors: Ivo Wiesner; Ludmila Wiesnerova; Zdenek Horak; Premysl Jarolimek; Jiri Novak
Original assignee: Ivo Wiesner; Ludmila Wiesnerova; Zdenek Horak; Premysl Jarolimek; Jiri Novak
Priority date: 1983-07-21
Filing date: 1983-07-21
Publication date: 1985-03-14

Abstract

Řešení se týká oboru syntetických pryskyřic - přípravy kompozitů. Je řešen problém přípravy kvalitních pojiv kompozitů se sníženou úrovní toxicity v nevytvrzeném stavu. Podstatou je pojivo vznikajíc! vytvrzováním epoxidových pryskyřic modifikovaných akryláty kondenzačními produkty epoxidů a akrylátů s pólyaminy. Pojivo může být využito při výrobě kompozitů ve všech oborech techniky.

Description

% Vynález se týká pojivá pro kompozity na bázi epoxidových pryskyřic modifikovaných estery kyseliny akrylové.

Pojiv pro kompozity je známo mnoho druhů, ale praktického rozšíření dosáhly nejvíce pojivá na bázi epoxidových pryskyřic, která mají dobrou chemickou a mechanickou odolnost a jsou přijatelným způsobem průmyslově zpracovatelná. Vzhledem k tomu, že pojivá aplikovaná v nevy tvrzeném stavu musí mít co nejnižší viskozitu a dostatečný rozliv, používají se pro přípravu pojiv nízkomolekulární epoxidové pryskyřice o střední molekulové hmotnosti nejvýše ^00, které se _n dále upravují reaktivními nebo nereaktivními ředidly a flexibilizátory či plastifikátory. Nejčastěji se používají epoxidové * pryskyřice modifikované estery kyseliny ftalové, citrónové, fosforečné nebo fosforité, glycitjletery alifatických alkoholů, glyoidylaminy, glyoidylestery alifatiokých nebo aromatických kafeoxylových kyselin, styren, laktony, alkylenkarbonáty a až alkylfenoly. Relativně nejúčinnější jsou glyoidy1etery alifatických nebo cykloalifatiokýoh alkoholů nebo polyalkoholů, které poskytují nejen vysoký efekt snížení viskozity, ale též dostatečnou flexibilizaci polymemího řetězce. Jejich závažnou závadou je obtížná příprava a značná toxicita, zejména při působení kapaliny i par na Sliznice dýchacích oest a pokožku. Poměrně nízkou toxičností jsou zatížený estov kyseliny

233 982 ftalové a fosforitó. Pojivá obsahující tyto nereaktivní plastifikátory však mají poměrně často tendenci k vypocování plastifikátoru a mají nepatrnou odolnost vůči působení ohemiokýoh látek rozpouštědel· Nové výzkumy ukazují, že mnohem příznivější mechanické i aplikační parametry lze naoházet u vytvrzených kompozitů, jejichž pojivá byla připravena z epoxidových pryskyřic o střední molekulové hmotnosti vyšší jak 400. Souvisí to jednak s regulovatelnější reaktivitou a lepšími filmotvoraými a povrchově aktivními aktivitami, než jaké dovolují nízkomolekulární epoxidy o střední molekulové hmotnosti nižší jak 400.

Na základě předcházejících náročnýoh studií jsme nyní nalezli pojivo pro kompozity, které většinu nedostatků známách pojiv postnuá· Pojivo pro kompozity je připravitelné zreagovanámí kompozice o složení až 80 hmot* dílů epoxidové pryskyřice o střední molekulové hmotnosti 450 až 700, až 30 hmot· dílů až Cg esterů kyseliny akrylvó a až 60 hmot· dílů polyaminiokého derivátu o střední molekulové hmotnosti 500 až 750, aminovém čísle 350 až 600 mg KOH/g a ekvivalentní hmotnoeti 60 až 110, připraveného reakoí směsi sestávajíoí z 40 až 50 hmot. dílů epoxidové pryskyřice o střední molekulové hmotnosti 450 až 700, až 30 hmot. dílů C^ až Cg esterů kyseliny akrylové a až 55 hmot· dílů dietylentriaminu nebo di propylentriaminu· Pojivo vzniklé chemickou reakoí kompozioe při teplotě 10 až 100 °C (nejvýše 120 C) má velmi dobré mehoanioké i technické parametry, kterými převyšuje podstatné známé typy epoxidových pojiv· Vynikajíoí výhodou je okolnost, že je epoxidová složka tak i polyaminioký derivát, z nichž pojivo dle vynálezu vzniká· mají velmi nízkou toxicitu a dobrou zpracovatelnost· Vytvrzené pojivo je rovněž zdravotně nezávadné·

Výchozí epoxidové pryskyřice se připravují známými způsoby

- 3 233 962 alkalické kondenzace dianu s epichlorhydrinem. Z esterů kyseliny akrylové se používají zejména n-butylakrylát, izobutylakrylát, sec. Butylakrylát, amylakryláty, hexylakryláty, n-oktylakrylát a 2-etyllaexylakrylát»

V případě potřeby lze kompozici upravit přídavkem až 10 hmot· dílů plastifikátoru, zejména esterů kyseliny ftalové, butylesterů epoxidovaných mastných kyselin, esterů kyseliny citrónové, maleinové, fumarové, foeforečné, fosforité, směsmi těchto plastifikátorů a pod» Pokud se pojivo získává reakcí o kompozice při teplotách pod 20 C, je možno reakci urychlovat působením 0,05 až 0,5 hmot· dílů fenolů nebo fenolických sloučenin, popřípadě jinými anámými katalyzátory aminickóho vytvrzování epoxidů»

Je-li to účelné, lze kompozici před vytvrzením barvit, pigmentovat, popřípadě plnit různými minerálními i organickými látkami» Není však vhodné používat plniv vlhkých., mastných nebo kysele reagujioích* Pojivo dle vynálezu je vhodné především pro výrobu mechanicky silně exponovaných vrstvených hmot, lze jej však použít i pro přípravu plasimalt, plastbetonů, pla&ických omítek, penetračních postřiků a podobně»

Polýmminioký derivát se připravuje smísením epoxidu s esterů kyseliny akrylové a příkapem tohoto roztoku do předloženého dietylentrlaminu nebo diproplynetrlaminu, přičemž se dbá, aby teplota reakčné směsi. nepřestoupila 60 až 70 °C, Použité polyaminy mají mít obsah hlavní látky nejméně 95 lze však použít i směsi polyaminů, jejíž aminové číslo se pohybuje v rozsahu 1 220 až 1 630 mg K0H/g a ekvivalentní hmotnost v rozsahu 20,63 až 27,63, při střední funkčnosti nejméně 4,75«

Přiklad 1

Složka A: 75 g epoxidové pryskyřice o střední molekulové hmotnosti 600 se vyhřeje na 100 °C a mžíš 22 g 2-etylhexyl akrylátů a 3 g n-butylesteru epoxidovaných mastných kyselin sojového oleje· Získá se kapalná kompozice o viskozitě 2 65Ο BiPa.s/25 °C a obsahu reaktivních skupin 0,3676 mol/100 g.

233 982

Složka Bt Do sulfurační banky objemu 500 ml, vybavené kotvovým míchadlem, teploměrem, zpětným chladičem a topením, se předloží 75,6 g dietylentriamlnu (čistota 99,9 %) a za míchání se přikapává směs připravená rozpuštěním 96,2 g epoxidové pryskyřice o střední molekulové hmotnosti 600 v 28,2 g 2-etylhexylakrylátu· Přichlazováním se udržuje teplota reakční směsi pod 65 °C. Po skončení příkaptýse tato teplota udržuje ještě 60 minut· Připravený aminiký derivát má střední molekulovou hmotnost 615, aminové číslo 457 mg KOH/g, střední funkčnost 9,25, ekvivalentní hmotnost 66,45 a viskozitu 27 010 mPa.s/25 °C.

Příprava pojívat 100 g složky A se mísí s různým množstvím složky B a při pokojové teplotě se nechá 7 dnů vytvrdit» Pojivo má tyto parametryt

Složka B	Parametry pojivá
β	% theorie		tažnost rázová houževn·	modul £
		/MPa/	/ % /	/kJ/M²/	/MPa/
23,2	95	45,1	4,8	18,1	8,011
24,4	100	43,3	7,1	32,4	6,090
25,6	105	16,6	35,6	44,1	0,415
26,8	110	42,7	10,7	47,6	3,027

Příklad 2

Složka At Smísí se 70 g epoxidové pryskyřice o střední molekulové hmotnosti 700 8 30 g izobutylakrylátu· Připravená kompozice má viskozitu 8 960 mPa.s/25 °C a obsah reaktivních skupin 0,434 mol/lOO g·

Složka Bt Do kondenzační aparatury se předloží 54,5 diproglentriaminu a za míchání se přikapává roztok vzniklý smísením 25 g izobutylakrylátu a 5Q S epoxidové pryskyřice o střední molekulové hmptnosti 454« Produktem je kapalný

233 962

- 5 aminický derivát o střední molekulové hmotnosti 549, aminovém čísle 493 mg KOH/g, střední funkčnosti 6,5 a ekvivalentní hmotnosti 84,48.

100 g složky A se mísí s 36,7 g složky B (lOO % teorie) a při teplotě 60 °C se nechá reagovat 24 hodin· Vytvrzené pojivo má pevnost v tahu 3,51 MPa, tažnost l4,l rázovou houževnatost 36,1 kJ/m^ a modul E 0,169 MPa.

Příklad 3

Složka AJ Smísí se 80 g epoxidové pryskyřice o střední molekulové hmotnosti 450 a 20 g n-oktylakrylátu· Kompozice má viekezitu 1 450 mPa.s/25 °C a obsah reaktivních skupin 0,4638 mol/100 g;

Složka B: Do kondenzační aparatury se předloží 50 g dietylentrlaminu a přikapáá se rovnoměrně za míchání směs sestávající z 80 g epoxidové pryskyřice o střední molekulové hmotnosti 450 a 20 g n-butylakrylátu· Získá se kapalný pólyaminický derivát o střední molekulové hmotnosti 531, aminovém čísle 570 mg K0H/g, střední funkčnosti 7,2o a ekvivalentní hmotnosti 73,75.

100 g složky A se mísí s 34,2 g složky B, Vytvrzené pojivo má pevnost v tahu 49,7 Mpa, tažnost 7,8 $» rázovou houževnatost 26,4 kJ/m^ a modul E 6,73 MPa.

Přiklad 4

Složka A- Smísí se 70 g epoxidové pryácyřice o střední molekulové hmotnosti 450 s 30 g 2«butylakrylátu. Získá se kapalná kompozice o viskozitě 895 mPa.s/25 °C s obsahem reaktivních skupin 0,5449 mol/100 g«

Složka Bs Do aparatury na kondenzaci se předloží 36,1 g dipropylentrlaminu a za míohání se rovnoměrně přikapává roztok sestávající z 25 g 2—etyIhexylakrylátu a 50 g epoxidové pryskyřice o střední molekulové hmotnosti 699. Získá se aminický derivát o střední molekulové hmotnosti 723, aminovém čísle 388 mg KOH/g, střední funkčnosti 6,66 a ekvivalentní hmot. 108,5.

- 6 233 962

100 g složky A se mísí s 59*1 g složky B a nechá se pří pokojové teplotě reagovat 24 hodin* načež se dotvrzuje 8 hodin při 80 °C* Pojivo má pevnost v tahu 49*8 MPa, tažnost l4,9 $>t rázovou houževnatost 32,2 kJ/m a modul £

4,511 MPa.

Přiklad 5

Složka A: smísí se 20 g 2-etylhexylakrylátu, 10 g dibutylftalátu a 70 g epoxidové pryskyřioe o střední molekulové hmotnosti 70θ· Kompozice má viskozitu 3 240 mPa.s 25 °C a obsah reaktivních skupin 0,3085 mol/lOO g.

100 g složky A se mísí s 20,5 g složky B z příkladu č.l, načež se při pokojové teplotě nechá zreagovat 24 hodin a dotvrzuje se 2 hodiny při 100 °C, Vy tvrzené pojivo má pevnost v tahu 32,6 MPa, tažnost 44,2 % rázovou houževnatost 56,7 kJ/m a modul £ 0,680 MPa.

Claims

Pojivo pro kompozity připrav!telné zreagováním kompozice o hmotnostním složení

70 až ecjfclílů epoxidové pryskyřice o střední molekulové hmotnosti 45Ο až 700,

20 až 30 dílů až Cg esterů kyseliny akrylové a

20 až 60 dílů aminického derivátu o střední molekulové hmotnosti 500 až 750, aminovém čísle 35θ až 600 mg KOH/g a ekvivalentní hmotnosti 60 až 110, připrav!telného reakcí směsi sestávající z 40 až 5θ hmotnostních dílů epoxidové pryskyřice o středí molekulové hmotnosti 450 až 7θθ, 10 až 30 hmotnostních dílů Ci, až C_flesteru kyseliny akrylové a 25 až 55 hqítnostníoh dílů dietylentrlaminu nebo dipropylentriaminu.