RU2061709C1

RU2061709C1 - Composition for production of polyisocyanurates for heat and thermal resistant materials

Info

Publication number: RU2061709C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Панкратов; Ц.М. Френкель; А.Е. Шворак; В.А. Маслов; А.Г. Гроздов
Original assignee: Институт элементоорганических соединений им.А.Н.Несмеянова РАН
Priority date: 1992-07-15
Filing date: 1992-07-15
Publication date: 1996-06-10

Abstract

FIELD: machine building and other branches of industry. SUBSTANCE: 100 mass parts of aromatic diisocyanate are mixed with 2.0-16.0 mass parts of low molecular weight carbon chain polymer. Then 0.1-0.4 mass parts of hardening catalyst and 4.0-20.0 mass parts of α-oxide are added. Thus prepared mixture is placed into form and affected by hardening. Desired polymer material has tensile strength up to 120 MPa, its specific impact viscosity being 14-24 kJ/m.sq, heat and thermal resistance is more 320 C. EFFECT: improves quality of desired product.

Description

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, конкретно, к термоотверждаемым композициям на основе изоцианатов. The invention relates to the chemistry of macromolecular compounds, in particular, to thermosetting compositions based on isocyanates.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано для получения тепло- и термостойких заливочных компаундов, композиционных пластиков с рабочей температурой выше 300^oС, используемых в качестве конструкционных и обшивочных материалов в машиностроении, авиационной, электротехнической и других областях промышленности.The invention can be most effectively used to obtain heat and heat-resistant casting compounds, composite plastics with a working temperature above 300 ^o C, used as structural and sheathing materials in mechanical engineering, aviation, electrical and other industries.

Известна изоцианат-эпоксидная композиция, состоящая из 1 эквивалента оксазолидонового форполимера с концевыми эпоксидными группами, не более 1 эквивалента изоцианата и катализатора циклотримеризации /I/. Отверждением данной композиции получают пространственные полимеры с повышенной эластичностью по сравнению с другими частосшитыми полимерами. Однако, повышенная эластичность достигается путем введения большого количества эпоксидной смолы, что приводит к снижению теплостойкости материала до уровня полиэпоксидов. Known isocyanate-epoxy composition, consisting of 1 equivalent of an oxazolidone prepolymer with terminal epoxy groups, not more than 1 equivalent of isocyanate and a cyclotrimerization catalyst / I /. By curing this composition, spatial polymers with increased elasticity are obtained compared to other crosslinked polymers. However, increased elasticity is achieved by introducing a large amount of epoxy resin, which reduces the heat resistance of the material to the level of polyepoxides.

Ближайшей по технической сущности является композиция для тепло- и термостойких полимеров, состоящая из изоцианатного компонента, полифункционального эпоксида и катализатора тримеризации, которая в качестве изоцианатного компонента содержит раствор полиизоцианурата на основе 2.4-толуилендиизоцианата в смеси изомеров 4,4'-, 2,2'-, и 2,4'-дифенилметандиизоцианата при следующем соотношении компонентов, мас. The closest in technical essence is a composition for heat and heat-resistant polymers, consisting of an isocyanate component, a polyfunctional epoxide and a trimerization catalyst, which as a isocyanate component contains a solution of polyisocyanurate based on 2.4-toluene diisocyanate in a mixture of 4,4'-, 2,2 'isomers -, and 2,4'-diphenylmethanediisocyanate in the following ratio, wt.

Полиизоцианат 13,0-66,0
4,4'-дифенилметандиизоцианат 10,0-40,0
2,2'-дифенилметандиизоцианат 0,2-6,0
2,4'-дифенилметандиизоцианат 9,0-30,0
полифункциональный эпоксид 5,0-35,0
катализатор тримеризации 0,1-0,4
которая выбрана в качестве прототипа /2/.Polyisocyanate 13.0-66.0
4,4'-diphenylmethanediisocyanate 10.0-40.0
2,2'-diphenylmethanediisocyanate 0.2-6.0
2,4'-diphenylmethanediisocyanate 9.0-30.0
polyfunctional epoxide 5.0-35.0
trimerization catalyst 0.1-0.4
which is selected as a prototype / 2 /.

Эта композиция обладает хорошей пленкообразующей способностью, жизнеспособностью при комнатной температуре и высокими термическими показателями в отвержденном состоянии. Однако, материалы на основе этой композиции имеют невысокие механические показатели и обладают значительной хрупкостью(низкие значения удельной ударной вязкости), что снижает длительность их работоспособности и стойкость к циклическим нагрузкам. This composition has good film-forming ability, viability at room temperature and high thermal performance in the cured state. However, materials based on this composition have low mechanical properties and significant fragility (low values of specific impact strength), which reduces the duration of their working capacity and resistance to cyclic loads.

Задачей изобретения является получение тепло-, термостойких полимерных материалов с высокими прочностными свойствами, малой хрупкостью и рабочей температурой выше 300^oС.The objective of the invention is to obtain heat-resistant polymer materials with high strength properties, low brittleness and a working temperature above 300 ^o C.

Поставленная задача решается тем, что композиция содержит ароматический диизоцианат, низкомолекулярный гибкоцепной полимер, катализатор отверждения в сочетании с α-окисью в качестве сокатализатора при следующем соотношении компонентов, мас.ч. The problem is solved in that the composition contains an aromatic diisocyanate, a low molecular weight flexible chain polymer, a curing catalyst in combination with α-oxide as a cocatalyst in the following ratio of components, parts by weight

ароматический диизоцианат 100
низкомолекулярный полимер 2,0-16,0
катализатор отверждения 0,1-0,4
сокатализатор 4,0-20,0.aromatic diisocyanate 100
low molecular weight polymer 2.0-16.0
curing catalyst 0.1-0.4
cocatalyst 4.0-20.0.

В качестве ароматического диизоцианата используют: раствор полиизоцианурата на основе 2,4-толуилендиизоцианата в смеси изомеров дифенилметандиизоцианата (РПИ-13), полученный в соответствии с ко позицией-прототипом (6,12-21,4% изоцианатных групп), 4,4'-диизоцианатодифенилметан (4,4'-МДИ), термообработанный 4,4'-МДИ (т-МДИ, 27,0-30,5% изоцианатных групп), 2,4-толуилендиизоцианат (2,4-ТДИ), смесь изомеров 2,4-/2,6-ТДИ-80/20. As aromatic diisocyanate use: a solution of polyisocyanurate based on 2,4-toluene diisocyanate in a mixture of isomers of diphenylmethane diisocyanate (RPI-13), obtained in accordance with the prototype position (6.12-21.4% of isocyanate groups), 4.4 ' -diisocyanatodiphenylmethane (4,4'-MDI), heat-treated 4,4'-MDI (t-MDI, 27.0-30.5% of the isocyanate groups), 2,4-toluene diisocyanate (2,4-TDI), a mixture of isomers 2,4- / 2,6-TDI-80/20.

В качестве низкомолекулярных каучуков используют: бутадиеновый каучук СКД-ГТР (Мп= 2000), сополимер бутадиена с акрилонитрилом СКН-ГТР (Мп=2500), бутадиеновый каучук с концевыми изоцианатными группами СКД-ТДИ (Мп=2300), сополимер тетрагидрофурана с окисью пропилена ПФОП-15 (Мп=1700), политетраметилендиол ПТМД (Мп=600). The following are used as low molecular weight rubbers: butadiene rubber SKD-GTR (Mn = 2000), a copolymer of butadiene with acrylonitrile SKN-GTR (Mn = 2500), butadiene rubber with terminal isocyanate groups SKD-TDI (Mn = 2300), and propofluoride tetrofluoride PFOP-15 (MP = 1700), polytetramethylene diol PTMD (MP = 600).

В качестве катализатора отверждения используют: N,N-ди-метилбензиламин (ДМБА), триэтиламин (ТЭА), N-метилморфолин (N-ММ), 2-фенилимидазол (2-ФИ). The curing catalyst used is: N, N-di-methylbenzylamine (DMBA), triethylamine (TEA), N-methylmorpholine (N-MM), 2-phenylimidazole (2-FI).

В качестве сокатализатора используют альфа-оксидные соединения: фенилглицидиловый эфир (ФГЭ), глицидилметакрилат (ГМА), диглицидный эфир (ДГЭ), эпоксидные смолы на основе эпихлоргидриэа ЭД-20, ЭХД. Alpha-oxide compounds are used as cocatalyst: phenyl glycidyl ether (PGE), glycidyl methacrylate (GMA), diglycid ether (DHE), epoxy resins based on epichlorohydride ED-20, ECD.

Композицию готовят следующим образом: к ароматическому диизоцианату добавляют заданное количество низкомолекулярного каучука, перемешивают в течение 1-2 часов при комнатной температуре, добавляют сокатализатор и катализатор отверждения, перемешивают и заливают в форму. Далее композицию отверждают при температуре от 80 до 150^oС в течение 0,5-8 часов, выдерживают при 170-180^oC в течение 1-2 часов и термостатируют при 200-230^o в течение 1-3 часов. О полноте отверждения судят по степени конверсии изоцианатных групп, определяемой по данным ИК-спектра.The composition is prepared as follows: a predetermined amount of low molecular weight rubber is added to aromatic diisocyanate, stirred for 1-2 hours at room temperature, cocatalyst and curing catalyst are added, mixed and poured into a mold. Next, the composition is cured at a temperature of from 80 to 150 ^o C for 0.5-8 hours, kept at 170-180 ^o C for 1-2 hours and thermostated at 200-230 ^o for 1-3 hours. The completeness of curing is judged by the degree of conversion of isocyanate groups, determined according to the IR spectrum.

Ниже приведены примеры конкретных составов заявляемой композиции и свойства получаемых материалов (таблица). The following are examples of specific compositions of the claimed composition and properties of the materials obtained (table).

Использование заявляемых композиций позволяет получить термоотверждаемый полимерный материал с разрывной прочностью до 120 МПа, удельной ударной вязкостью от 14 до 24 кДж/м², тепло- и термостойкостью выше 320^oС. ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3The use of the claimed compositions allows to obtain a thermoset polymer material with tensile strength up to 120 MPa, specific impact strength from 14 to 24 kJ / m ² , heat and heat resistance above 320 ^o C. TTT1 TTT2 TTT3

Claims

Composition for producing polyisocyanurates for heat and heat-resistant materials, including aromatic diisocyanate, a curing catalyst in combination with α-oxide as a cocatalyst, characterized in that it additionally contains a low molecular weight flexible chain polymer of molecular weight 600-2500, in the following ratio, wt.h .

Aromatic Diisocyanate 100.0
Low molecular weight flexible chain polymer 2.0-16.0
Curing catalyst 0.1-0.4
Socialization 4.0-20.0