RU2552740C2

RU2552740C2 - Полимерная композиция для заливки пьезокерамических приемоизлучающих модулей

Info

Publication number: RU2552740C2
Application number: RU2013148435/05A
Authority: RU
Inventors: Николай Александрович Каширин; Айдын Гумбат Оглы Улуханов; Татьяна Валерьевна Щёголева
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Элпа" с опытным производством"
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2015-06-10
Also published as: RU2013148435A

Abstract

Изобретение относится к химической технологии получения герметиков и заливочных компаундов и предназначено для использования в производстве пьезокерамического приборостроения, в частности при изготовлении ультразвуковых приемоизлучающих модулей для бесконтактных датчиков уровня топлива. Полимерная композиция включает эпоксидную диановую смолу, эпоксидную алифатическую смолу, наполнители, аминный отвердитель, модифицирующие добавки - циклогексанол и смесь 2,4- и 2,6- изомеров толуилендиизоцианата, и наполнитель. В качестве наполнителя композиция содержит оксид вольфрама (VI) и оксид хрома (III). Полимерная композиция обладает повышенной скоростью звука и акустическим импедансом. Приемоизлучающие модули для датчиков уровня топлива, залитые полимерной композицией, обладают повышенным коэффициентом преобразования и устойчивостью к вибровоздействиям. 1 табл., 8 пр.

Description

Изобретение относится к химической технологии герметиков и заливочных компаундов и предназначено для использования в производстве пьезокерамического приборостроения, в частности, при изготовлении ультразвуковых приемоизлучающих модулей для бесконтактных датчиков уровня топлива, работающих в диапазоне частот 500÷1500 кГц. В качестве ультразвуковых приемоизлучающих модулей используются преобразователи на основе пьезокерамического материала системы титанат-цирконата свинца, например, ЦТС-19.

Полимерная композиция должна обеспечивать акустический контакт между пьезоэлементом и металлическим днищем топливного бака, максимальный уровень отраженного от поверхности раздела «жидкость - воздух» ультразвукового импульса и устойчивость приемоизлучающих модулей к вибрационным воздействиям.

Известна полимерная композиция для заливки пьезокомпозитных элементов, включающая эпоксидную диановую смолу, эпоксидную алифатическую смолу, алифатический аминный отвердитель, полидиенуретандиэпоксид и продукт взаимодействия дифенилметадиизоцианата и глицидола при молярном соотношении компонентов от 1,0÷1,1 до 1,0÷1,5 [1]. Однако при заливке приемоизлучающих модулей для ультразвуковых датчиков уровня топлива известной композицией не обеспечивается хороший акустический контакт с металлической поверхностью, что приводит к ухудшению технических характеристик датчика.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является полимерная композиция для сборки электронных медицинских приборов, включающая эпоксидную диановую смолу, алифатический аминный отвердитель, в качестве модифицирующих добавок - эпоксидную алифатическую смолу, продукт согидролиза метилтрихлорсилана с диметилдихлорсиланом и наполнитель [2].

Полимерная композиция по прототипу характеризуется повышенным акустическим импедансом и адгезионной прочностью к пьезокерамическим материалам. Однако скорость звука в известной полимерной композиции относительно невысока, что также ухудшает акустический контакт между пьезоэлементом и металлическим днищем топливного бака, следствием чего является уменьшение амплитуды отраженного эхо-сигнала.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является достижение технического результата, заключающегося в улучшении технических характеристик ультразвуковых приемоизлучающих модулей для датчиков уровня топлива, залитых полимерной композицией по настоящему изобретению.

Поставленная задача решается в полимерной композиции для заливки приемоизлучающих модулей, включающей эпоксидную диановую смолу, эпоксидную алифатическую смолу, алифатический аминный отвердитель, например диэтилентриамин, в качестве неорганических наполнителей содержащей оксид вольфрама (VI) и оксид хрома (III), а в качестве модификатора содержащей циклогексанол и смесь 2,4- и 2,6- изомеров толуилендиизоцианата при молярном отношении компонентов от 2,1÷1,0 до 2,5÷1,0 при следующем соотношении компонентов (масс.ч.):

Эпоксидная диановая смола ЭД-20	100
Эпоксидная алифатическая смола	5,0÷15,0
Алифатический аминный отвердитель	12,0÷18,0
Циклогексанол	10,5÷12,5
Указанная смесь 2,4- и 2,6- изомеров толуилендиизоцианата	9,0
Оксид вольфрама (VI)	200÷300
Оксид хрома (III)	4÷6

Таким образом, отличительными признаками изобретения является то, что полимерная композиция в своем составе в качестве неорганических наполнителей содержит оксид вольфрама (VI) и оксид хрома (III), а в качестве модификатора содержит циклогексанол и смесь 2,4- и 2,6- изомеров толуилендиизоцианата при молярном отношении компонентов от 2,1÷1,0 до 2,5÷1,0.

Указанная совокупность отличительных признаков позволяет достичь технического результата, заключающегося в улучшении технических характеристик ультразвуковых приемоизлучающих модулей, залитых полимерной композицией.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Стандарты, в соответствии с которыми выпускаются использованные вещества, приведены ниже.

Эпоксидная диановая смола ЭД-20	ГОСТ 10587-84
Эпоксидные алифатические смолы ДЭГ-1
и ТЭГ-1	ТУ 2225-027-00203306-97
Алифатический аминный отвердитель	ТУ 6-09-2955-73
Циклогексанол	ТУ 113-03-358-83
Толуилендиизоцианат 80/20	ТУ 113-38-95-90
Оксид вольфрама (VI)	ТУ 6-09-17-250-79
Оксид хрома (III)	ГОСТ 2912-79

Пример 1.

В ступке перетирают 350 масс.ч. оксида вольфрама (VI) и 6 масс.ч. оксида хрома (III), добавляют 100 масс.ч. эпоксидной диановой смолы ЭД-20, 15 масс.ч. эпоксидной алифатической смол ДЭГ-1 и 10 масс.ч. циклогексанола. Смесь еще раз перетирают в течение не менее десяти минут, нагревают до 65°C, затем по частям добавляют 9 масс.ч. толуилендиизоцианата 80/20 и перемешивают в течение 3÷5 минут. Далее реакционную массу охлаждают до комнатной температуры и добавляют 18 масс.ч. диэтилентриамина и 252 масс.ч. смеси оксида вольфрама и оксида хрома. Получившуюся смесь перетирают в ступке в течение 2÷3 минут.

В примере 1 взяты запредельные соотношения толуилендиизоцианата и циклогексанола - ниже нижнего предела.

Пример 2.

Осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (масс.ч.):

Эпоксидная диановая смола ЭД-20	100
Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1	15,0
Циклогексанол	10,5
Толуилендиизоцианат 80/20	9,0
Оксид вольфрама (VI)	250
Оксид хрома (III)	5,0
Полиэтиленполиамины	18,0

Пример 3.

Эпоксидная диановая смола ЭД-20	100
Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1	12,0
Циклогексанол	11,0
Толуилендиизоцианат 80/20	9,0
Оксид вольфрама (VI)	260,0
Оксид хрома (III)	5,2
Полиэтиленполиамины	15,0

Пример 4.

Эпоксидная диановая смола ЭД-20	100
Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1	8,0
Циклогексанол	12,5
Толуилендиизоцианат 80/20	9,0
Оксид вольфрама (VI)	280,0
Оксид хрома (III)	5,6
Полиэтиленполиамины	12,0

Пример 5.

Эпоксидная диановая смола ЭД-20	100
Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1	7,0
Циклогексанол	12,0
Толуилендиизоцианат 80/20	9,0
Оксид вольфрама (VI)	240
Оксид хрома (III)	4,8
Полиэтиленполиамины	12,0

Пример 6.

Эпоксидная диановая смола ЭД-20	100
Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1	5,0
Циклогексанол	13,0
Толуилендиизоцианат 80/20	9,0
Оксид вольфрама (VI)	200
Оксид хрома (III)	4,0
Полиэтиленполиамины	12,0

Пример 7. Осуществляют аналогично примеру 1 при молярном отношении циклогексанола и толуилендиизоцианата 2,2÷1,0 при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (масс.ч.):

Эпоксидная диановая смола ЭД-20	100
Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1	5,0
Циклогексанол	12,4
Толуилендиизоцианат 80/20	9,0
Оксид вольфрама (VI)	200
Оксид хрома (III)	4,0
Полиэтиленполиамины	12,0

Пример 8. Осуществляют аналогично примеру 1 при молярном отношении

циклогексанола и толуилендиизоцианата 2,4÷1,0 при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (масс.ч.):

Эпоксидная диановая смола ЭД-20	100
Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1	5,0
Циклогексанол	14,5
Толуилендиизоцианат 80/20	9,0
Оксид вольфрама (VI)	200
Оксид хрома (III)	4,0
Полиэтиленполиамины	12,0

В примере 6 взяты запредельные соотношения компонентов, содержание толуилендиизоцианата и циклогексанола выше верхнего заявляемого предела.

Свойства заявляемой полимерной композиции в сравнении с прототипом приведены в таблице.

Как видно из данных таблицы, заявляемая полимерная композиция, приготовленная по примерам 2-5 и 7-8 обладает повышенной скоростью ультразвука и акустическим импедансом. Коэффициент преобразования приемоизлучающих модулей для датчиков уровня топлива, залитых заявляемой полимерной композицией, по сравнению с прототипом, выше в 1,5÷2 раза, и они устойчивы к вибрационным воздействиям.

При содержании компонентов вне заявляемых пределах технические характеристики полимерной композиции и приемоизлучающих модулей на их основе ухудшаются.

Литература

1. Патент RU №2409603, опубл. 10.09.2010 г.

2. Патент SU №1733440, опубл. 15.05.1992 г.

Claims

Полимерная композиция для заливки пьезокерамических приемоизлучающих модулей, включающая эпоксидную диановую смолу, эпоксидную алифатическую смолу, алифатический аминный отвердитель, неорганические наполнители и модификатор, отличающаяся тем, что полимерная композиция в качестве неорганических наполнителей содержит оксид вольфрама (VI) и оксид хрома (III), а в качестве модификатора содержит циклогексанол и смесь 2,4- и 2,6- изомеров толуилендиизоцианата при молярном отношении компонентов от 2,1÷1,0 до 2,5÷1,0 при следующем соотношении компонентов (масс.ч.):
Эпоксидная диановая смола ЭД-20 100 Эпоксидная алифатическая смола 5,0÷15,0 Алифатический аминный отвердитель 12,0÷18,0 Циклогексанол 10,5÷12,5 Указанная смесь 2,4- и 2,6- изомеров толуилендиизоцианата 9,0 Оксид вольфрама (VI) 200÷300 Оксид хрома (III) 4÷6