эпоксидное связующее для стеклопластиков

Формула изобретения

Эпоксидное связующее для стеклопластиков, включающее эпоксидиановую смолу, активный разбавитель и ароматический аминный отвердитель, отличающееся тем, что в качестве активного разбавителя связующее содержит эпоксианилиновую смолу, представляющую собой продукт конденсации анилина и эпихлоргидрина, и дополнительно модифицирующую легирующую добавку, состоящую из ПМС-5000 и антиоксиданта Ирганокс-1010, при следующем содержании компонентов, мас.%:

Эпоксидиановая смола	57,5-67,5
Эпоксианилиновая смола	5-20
Ароматический аминный отвердитель	12-34
ПМС-5000	0,2-2,0
«Ирганокс-1010»	0,3-2,0

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области композиционных материалов, которые могут быть использованы для изготовления стеклопластиковых труб, емкостей и др.

Известно эпоксидное связующее для стеклопластиков, включающее эпоксидиановую смолу, отвердитель - изометилтетрагидрофталевый ангидрид, ускоритель УП606/2 - 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол и модификатор - пластификатор ЭДОС, представляющий собой смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров (RU 2145617, опубл. 20.02.2000, Кл. С 08 L 63/02).

Недостатками данного изобретения являются низкие прочностные и термические характеристики стеклопластика на основе данного связующего. Кроме того, изготовление стеклопластика требует длительного времени (порядка 12 часов) термообработки.

Наиболее близким, принятым за прототип, является связующее для армированных пластиков, изложенное в патенте RU 2141493, опубл. 20.11.1999, Кл. С 08 L 63/02. Известное связующее включает эпоксидиановую смолу, ароматический аминный отвердитель и активный разбавитель - глицидиловые эфиры кислот фосфора.

Недостатками известного связующего являются длительность отверждения и невысокая теплостойкость.

Техническим результатом заявленного изобретения является расширение арсенала средств для получения связующего, соответствующего нормативным требованиям, предъявляемым к эпоксидным связующим, и улучшение таких характеристик как повышение разрушающего напряжения при сжатии и растяжении, повышение теплостойкости и адгезионных характеристик, а также снижение длительности отверждения связующего.

Указанный технический результат достигается тем, что эпоксидное связующее, состоящее из эпоксидиановой смолы, активного разбавителя и ароматического аминного отвердителя, согласно предлагаемому решению дополнительно содержит модифицирующую легирующую добавку, состоящую из ПМС-5000 и антиоксиданта - «Ирганокс-1010», а в качестве активного разбавителя эпоксианилиновую смолу при следующем содержании компонентов, мас.%:

Эпоксидиановая смола	57,5-67,5
Эпоксианилиновая смола	5-20
Ароматический аминный отвердитель	12-34
ПМС-5000	0,2-2,0
«Ирганокс-1010»	0,3-2,0

В качестве эпоксидиановых смол использовались смолы марок ЭД-24, ЭД-22, ЭД-20, ЭД-18 (ГОСТ 10587-84) и другие олигомеры данного ряда.

В качестве активного разбавителя использовали эпоксианилиновую смолу, представляющую собой продукт конденсации эпихлоргидрина и анилина в щелочной среде (Справочник по пластическим массам / Т.2, под ред. В.М.Катаева. - М.: Химия, 1975. - 567 с.) (ТУ 2225-546-00203521-98).

В качестве ароматического аминного отвердителя использовали Бензам АБА, представляющего собой смесь 2- и 4-аминобензиланилинов, 4,4'-диаминодифенилметана и высших полиаминов (ТУ 6-14-22-112-83), 3,3'-дихлор, 4,4'-диаминодифенилметан («диамет-х»), м-фенилендиамин (МФДА) и другие ароматические амины данного ряда.

В качестве антиоксиданта использовали «Ирганокс-1010», представляющий собой эфир 3,5-ди-третбутил-4-гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита.

В качестве модифицирующей лигирующей добавки использовали полиметилсилоксан вязкостью 5000 мм ²/с (ПМС-5000).

Количественное содержание компонентов в предлагаемом материале и прототипе приведено в табл. 1. Пример. Известным образом к 100 г (62,5% мас.) разогретой до 50°С эпоксидиановой смолы добавляли 1,6 г (1,0% мас.) «Ирганокс-1010», 20 г (12,5% мас.) эпоксианилиновой смолы, 1,6 г (1,0% мас.) ПМС-5000 и перемешивали. Затем добавляли 36,8 г (23% мас.) разогретого до 70°С Бензама АБА, перемешивали и готовили образцы для испытаний. Отверждение проводили по двухступенчатому режиму в течение 3 ч при температуре 80-150°С.

Аналогичным образом готовили композиции с другими количественными соотношениями компонентов.

Свойства полученных композиций в сравнении с прототипом приведены в таблице 2.

Из таблицы 2 следует, что предлагаемое эпоксидное связующее обладает большей прочностью и теплостойкостью по сравнению с прототипом. Так, разрушающее напряжение при сжатии увеличилось на 25%, разрушающее напряжение при растяжении увеличилось на 26%, а теплостойкость связующего увеличилась на 50 °С. Использование заявленного изобретения также позволяет повысить на 45% адгезионные свойства связующего к стекловолокну и более чем в 2 раза уменьшает время отверждения композиции по сравнению с прототипом.

При использовании граничных количественных значений компонентов связующего разрушающее напряжение при сжатии и растяжении ниже, чем у прототипа, но соответствует нормативным требованиям, предъявляемым к эпоксидным связующим (Технология пластических масс /Под ред. В.В.Коршака. - М.: Химия, 1985. - 560 с.). При этом длительность отверждения сокращается более чем в 2 раза, а теплостойкость увеличивается на 35°С.

Таким образом, предлагаемое решение позволяет повысить разрушающее напряжение при сжатии и растяжении, повысить теплостойкость и адгезию к стекловолокну, а также снизить длительность отверждения связующего. Использование граничных количественных значений компонентов связующего позволяет достичь свойств материала удовлетворяющих нормативным требованиям, предъявляемым к эпоксидным связующим. При этом значительно уменьшается (в 2,3 раза) время отверждения, что позволяет за один производственный цикл увеличить (в 2 раза) количество выпускаемой продукции и получить значительный экономический эффект.

Таблица 1
Компонент	Содержание, % мас.
	Предлагаемый материал								Прототип
	1		2	3	4	5	6	7	8
Эпоксидиановая смола	65,7		57,5	60,0	62,5	65,0	67,5	58,8	75,5
Эпоксианилиновая смола	20,0		15,5	10,5	12,5	9,5	11,5	5,0	нет
Ароматический аминный отвердитель	12,0		25,0	27,0	23,0	24,0	19,0	34,0	20,5
ПМС-5000	2,0		1,4	1,2	1,0	0,8	0,6	0,2	нет
«Ирганокс-1010»	0,3		0,6	1,3	1,0	0,7	1,4	2,0	нет
Глицидиловые эфиры кислот фосфора	нет		нет	нет	нет	нет	нет	нет	4,0
Таблица 2
Показатель		Предлагаемый материал							Прототип
		1	2	3	4	5	6	7
Разрушающее напряжение при сжатии, МПа		200	260	265	271	262	258	190	217
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа		85	122	130	140	133	120	80	111
Теплостойкость, °С		215	218	220	230	225	220	218	180
Адгезия к стекловолокну, МПа		57,2	83,0	81,7	80,0	78,0	75,0	55,0	55,2
Длительность отверждения, ч		3	3	3	3	3	3	3	7