RU2471830C1

RU2471830C1 - Полимерная композиция

Info

Publication number: RU2471830C1
Application number: RU2011127313/05A
Authority: RU
Inventors: Игорь Иллиодорович Соколов; Михаил Георгиевич Долматовский; Ирина Алексеевна Шарова; Наталия Филипповна Лукина
Priority date: 2011-07-04
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2013-01-10

Abstract

Изобретение относится к негорючим полимерным композициям холодного отверждения и может применяться для местного упрочнения конструкций в зонах установки крепежа, заполнения пустот в деталях из полимерных композиционных материалов, заделки торцов и упрочнения участков сотовых конструкций, используемых в авиационной технике. Композиция содержит (мас.ч.): эпоксидный олигомер 29-35, олигоамидоамин 4-7, полые стеклянные микросферы 25-33, аммоний фосфорнокислый 15-21,5, алифатический амин 8-12, катализатор 0,5-1, каучук 3-6 и порошкообразный наполнитель 2,5-3,5. Изобретение позволяет получить полимерную композицию, отверждающуюся в течение 6-12 часов при комнатной температуре и обладающую более высокой прочностью при сжатии и ударной вязкостью. 6 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

Description

Изобретение относится к негорючим полимерным композициям холодного отверждения с наполнителем в виде полых стеклянных микросфер, предназначенным для местного упрочнения конструкций в зонах установки крепежа, заполнения пустот в деталях из полимерных композиционных материалов (в том числе для ремонтных работ), заделки торцов и упрочнения участков сотовых конструкций, используемых в авиационной технике.

Известна композиция холодного отверждения, содержащая резольную фенолоформальдегидную смолу, отвердитель - продукт взаимодействия сульфофенолмочевины, формальдегида и ортофосфорной кислоты, пластификатор - смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, и полые микросферы (патент РФ №2186799).

Композиция предназначена для местного упрочнения конструкций в зонах установки крепежа, заделки торцев и заполнения пустот в деталях из полимерных композиционных материалов.

Недостатками этой композиции является низкая прочность при сжатии после отверждения в течение 6-12 часов при комнатной температуре и низкая ударная вязкость.

Известна полимерная композиция, включающая эпоксидную смолу, амидоамин, активный разбавитель, полые стеклянные микросферы, силику коллоидную и стеклянные волокна, предназначенная для создания изоляционных слоев на поверхности металлических конструкций (заявка WO 99/57182).

Недостатком этой композиции является то, что она обладает недостаточно высокой прочностью при сжатии и является сгорающей.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является полимерная композиция следующего состава, мас.ч.:

Эпоксидная смола	32-35
Олигоамидоамин	20-23
Полые стеклянные микросферы	26-30
Аммоний фосфорнокислый	16-18
Порошок отвержденной
фенолформальдегидной смолы	5-15

(патент РФ №2220990).

Композиция служит для заполнения участков сотовых конструкций, используемых в авиационной технике.

Недостатком композиции прототипа является то, что она обладает низкой прочностью при сжатии после отверждения в течение 6-12 часов при комнатной температуре. Время отверждения указанной композиции при комнатной температуре составляет 24-72 ч. Также данная композиция характеризуется низкой ударной вязкостью.

Технической задачей изобретения является получение полимерной композиции, отверждающейся в течение 6-12 часов при комнатной температуре и обладающей более высокой прочностью при сжатии и ударной вязкостью.

Для решения поставленной технической задачи предложена полимерная композиция, содержащая эпоксидный олигомер, олигоамидоамин, полые стеклянные микросферы, аммоний фосфорнокислый, содержащая дополнительно алифатический амин, катализатор, каучук и порошкообразный наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Эпоксидный олигомер	29,0-35,0
Олигоамидоамин	4,0-7,0
Полые стеклянные микросферы	25,0-33,0
Аммоний фосфорнокислый	15,0-21,5
Алифатический амин	8,0-12,0
Катализатор	0,5-1,0
Каучук	3,0-6,0
Порошкообразный наполнитель	2,5-3,5

В качестве эпоксидного олигомера используют продукт на основе эпихлоргидрина и дефенилолпропана - эпоксидную диановую смолу или диглицидиловый эфир резорцина.

В качестве олигоамидоамина используют продукт конденсации полиэтиленполиамина с димеризованными метиловыми эфирами жирных кислот соевого масла или продукт конденсации полиэтиленполиамина с синтетическими жирными кислотами льняного масла.

В качестве алифатического амина используют продукт конденсации формальдегида и фенола с диэтилентриамином или продукт взаимодействия фенола, формальдегида и этилендиамина.

В качестве катализатора используют 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол или N,N-диэтилэтанамин.

В качестве каучука используют олигобутадиеновый полимер с функциональными группами или хлорсодержащий полимер.

В качестве порошкообразного наполнителя используют двуокись титана пигментную белую с окисью хрома пигментной или пигментом жаростойким.

Авторами установлено, что применение в качестве отверждающей системы олигоамидоамина, алифатического амина и катализатора позволяет повысить скорость протекания процесса отверждения, обеспечивает высокое качество структуры, что в сочетании с использованием в составе композиции эластифицирующей добавки - каучука и высокодисперсного порошкообразного наполнителя обеспечивает высокую прочность при сжатии после отверждения в течение 6-12 часов при комнатной температуре и позволяет повысить ударную вязкость композиции.

В качестве эпоксидной диановой смолы используют, например, смолу марки ЭД-20 по ГОСТ 10587-84, в качестве диглицидилового эфира резорцина используют, например, смолу УП-637 по ТУ 6-05-241-194-79.

В качестве олигоамидоамина может быть использована, например, смола ПО-300 по ТУ 2224-092-05034239-96 или смола Л-20 по ТУ 6-06-1123-98.

В качестве алифатического амина может быть использован, например, Этал-47F5 по ТУ 2257-475-18826195-02 или АФ-2 по ТУ 2494-511-00203521-94.

В качестве катализатора может быть использован, например, 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол (УП-606/2) по ТУ 6-00209817.035-96 или N,N-диэтилэтанамин (ТЭА) по ТУ 2636-314-05808008-2000.

В качестве каучука может быть использован, например, СКН-30КТР «А» по ТУ 38.103474-86 или СКН-11ХР по ТУ 4-03227-76.

В качестве порошкообразного наполнителя может быть использована двуокись титана пигментная белая марки Р-02 по ГОСТ 9808-84, окись хрома пигментная ОХП-1 по ГОСТ 2912-79, пигмент жаростойкий №685 по ТУ 2364-017-00303835-96.

Примеры осуществления.

Пример 1. Полимерную композицию готовили следующим образом. В чистую фарфоровую или полимерную емкость ввели 32 г эпоксидного олигомера - смолы УП-637, 6 г каучука СКН-30КТР «А», 0,75 г катализатора ТЭА, 6 г олигоамидоамина - смолы ПО-300, 10 г алифатического амина - продукта Этал-47F5 и перемешивали. В приготовленное связующее вводили 18,5 г аммония фосфорнокислого, 2 г двуокиси титана Р-02 и 1 г окиси хрома ОХП-1. После этого добавляли 28 г полых стеклянных микросфер и перемешивали до получения однородной массы. Изготовление образцов для испытаний осуществляли механическим путем из отвержденных заготовок.

Полимерные композиции по примерам 2 и 3 получали аналогичным образом. Составы полимерных композиций по примерам 1-3 и по прототипу приведены в таблице 1, свойства - в табл.2 и 3.

Таблица 1
Наименование компонентов	Состав, мас.ч., по примерам			Прототип
Наименование компонентов	1	2	3	4
Эпоксидный олигомер: Эпоксидная диановая смола ЭД-20 Диглицидиловый эфир резорцина - смола УП-637	-	29,0	35,0	32,0
	32,0	-	-	-
Олигоамидоамин:
Смола ПО-300	6,0	4,0	-	20,0
Смола Л-20	-	-	7,0	-
Алифатический амин: Продукт Этал-47F5
Алифатический амин: Продукт Этал-47F5	10,0	12,0	-	-
Продукт АФ-2	-	-	8,0	-
Каучук:
СКН-30КТР «А»	6,0	6,0	-	-
СКН-11ХР	-	-	3,0	-
Катализатор:
УП-606/2	-	0,5	1,0	-
ТЭА	0,75	-	-	-
Полые стеклянные микросферы	28,0	25,0	33,0	26,0
Аммоний фосфорнокислый	18,5	21,5	15,0	16,0
Порошкообразные наполнители:
Двуокись титана Р-02	2,0	2,0	2,0
Окись хрома ОХП-1	1,0	-	0,5	-
Пигмент жаростойкий №685	-	1,5	-	-
Порошок отвержденной фенолформальдегидной смолы	-	-	-	5,0

Таблица 2
Время отверждения при комнатной температуре, ч	Прочность при сжатии, МПа
Время отверждения при комнатной температуре, ч	Пример 1	Пример 2	Пример 3	Прототип
6	30	31	30	Не отвержден
8	37	39	34	Не отвержден
12	41	46	40	17
24	49	49	47	42

Таблица 3
№ п/п	Ударная вязкость, кДж/м²
Пример 1	3,2
Пример 2	3,5
Пример 3	2,8
Прототип	2,2

Результаты проведенных испытаний предлагаемой полимерной композиции показывают, что она отверждается в течение 6-12 часов при комнатной температуре и обладает более высокой прочностью при сжатии и ударной вязкостью.

Прочность при сжатии предлагаемой полимерной композиции по сравнению с полимерной композицией-прототипом после отверждения в течение 12 часов увеличилась в среднем в 2,49 раза, а после отверждения в течение 24 ч - в 1,15 раза. Ударная вязкость композиции увеличилась в среднем в 1,44 раза.

Использование предлагаемой полимерной композиции, обеспечивающей высокий уровень прочностных характеристик уже через 6-12 часов отверждения, позволит значительно сократить время выполнения технологических операций с сотовыми панелями с полимерной композицией как в условиях производства, так и ремонтных работ изделий авиационной техники.

Claims

1. Полимерная композиция, содержащая эпоксидный олигомер, олигоамидоамин, полые стеклянные микросферы, аммоний фосфорнокислый, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алифатический амин, катализатор, каучук и порошкообразный наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Эпоксидный олигомер 29,0-35,0 Олигоамидоамин 4,0-7,0 Полые стеклянные микросферы 25,0-33,0 Аммоний фосфорнокислый 15,0-21,5 Алифатический амин 8,0-12,0 Катализатор 0,5-1,0 Каучук 3,0-6,0 Порошкообразный наполнитель 2,5-3,5

2. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидного олигомера используют продукт на основе эпихлоргидрина и дефенилолпропана - эпоксидную диановую смолу или диглицидиловый эфир резорцина.

3. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве олигоамидоамина используют продукт конденсации полиэтиленполиамина с димеризованными метиловыми эфирами жирных кислот соевого масла или продукт конденсации полиэтиленполиамина с синтетическими жирными кислотами льняного масла.

4. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве алифатического амина используют продукт конденсации формальдегида и фенола с диэтилентриамином или продукт взаимодействия фенола, формальдегида и этилендиамина.

5. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве катализатора используют 2,4,6 трис(диметиламинометил)фенол или N,N-диэтилэтанамин.

6. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве каучука используют олигобутадиеновый полимер с функциональными группами или хлорсодержащий полимер.

7. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве порошкообразного наполнителя используют двуокись титана пигментную белую с окисью хрома пигментной или пигментом жаростойким.