Результат интеллектуальной деятельности: Эпоксидная композиция

Изобретение относится к области химии, в частности к полимерным эпоксидным композициям холодного отверждения, и может быть использовано для склеивания и ремонта стеклопластиковых конструкций, в том числе и во влажных условиях - при нанесении на влажные и мокрые поверхности.

Известна полимерная композиция (пат. РФ №2471830, C08L 63/02, C08K 13/02, от 10.01.2013), содержащая эпоксидный олигомер, олигоамидоамин, полые стеклянные микросферы, аммоний фосфорнокислый, алифатический амин, катализатор, каучук и порошкообразный наполнитель.

Описанная полимерная композиция имеет недостаточно высокие прочностные показатели после отверждения.

Известен ремонтный состав (патент РФ №2573518, C08L 63/03, 2014 г.), состоящий из смоляной части с целевыми добавками (А) и отвердителя (Б). Компонент А включает эпоксидную смолу, органический растворитель и/или разбавитель, дисперсный наполнитель или их смесь. Компонент Б включает аминный отвердитель, дополнительно может содержать органический растворитель. Наличие органического растворителя в рецептуре ремонтного состава отрицательно сказывается на его химстойкости и адгезионных свойствах, что ограничивает возможность его применения для ремонта конструкций, подверженных действию агрессивных сред.

Известен состав (а.с. СССР №861379, опубл. бюл. №33, 07.09.1981), содержащий эпоксидно-диановую смолу, аминный отвердитель, дибутилфталат в качестве пластификатора, дисперсный наполнитель, модификатор. К недостаткам известного состава следует отнести присутствие растворителя, который отрицательно влияет на свойства клеевых соединений, снижая их прочность и стабильность, а также вспенивая связующее в процессе приготовления состава. Состав смешивают непосредственно перед его применением и наносят вручную кистью, валиком или краскораспылителем тонким слоем (50-60 мкм) с отверждением в течение 4-5 часов при 20°С.

Набор компонентов и их соотношение ограничивают применение данного состава случаями, когда необходимо нанесение его тонким слоем.

Известна эпоксидная композиция (пат. РФ 2186077, C08L 63/02, публ. 2002), включающая эпоксидную диановую смолу, алифатическое производное полиоксипропиленэпоксида, состоящее из трех компонентов, аминный многокомпонентный отвердитель, включающий полиэтиленполиамин и органический наполнитель.

Композиция обладает сравнительно высокой адгезионной прочностью к стали и стеклопластику, но имеет длительное время отверждения (3 суток), недостаточную жизнеспособность и сложна в приготовлении из-за большого количества компонентов в составе модификатора и отвердителя.

Известна эпоксидная композиция (патент РФ №2247136, C09J 163/10, C09J 175/00, 27.02.2005) включающая, мас.ч.: эпоксидную диановую смолу - 100, низкомолекулярный каучук - форполимер уретановый СКУ-ПФЛ-100 с массовой долей изоцианатных групп в пределах 5,3-6,4% - 3,5-15, пластификатор - ЭДОС, представляющий собой смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, - 1,2-8,0, наноматериал углеродного типа - фуллерены C2n, где n - не менее 30, или их смеси - 0,15-1,25, отвердитель - полиэтиленполиамин - 13,5-26,5.

Указанная эпоксидная композиция обеспечивает достаточно высокие физико-механические, адгезионные и технологические свойства, но наличие в составе пластификатора ЭДОС, приводит к резкому снижению стойкости композиции к действию агрессивных сред. Кроме того, процесс изготовления композиции достаточно сложен. Углеродные наночастицы, обладая высокой удельной поверхностью и поверхностной энергией, чрезвычайно склонны к агрегированию. При этом они теряют большую часть своей активности. В этой ситуации дезинтеграция наноматериала, равномерное объемное распределение наночастиц, мобилизация их активного взаимодействия с объектом наномодифицирования являются наиболее проблемными этапами нанотехнологии (Модифицирование конструкционных углепластиков углеродными наночастицами. Г.М. Гуняев, Е.Н. Каблов, В.М. Алексашин. ФГУП «ВИАМ» ГНЦ. 2009. с. 8).

Наиболее близким техническим решением к предложенному является клеевая композиция (а.с. РФ №765332, C09J 63/00, 23.09.80 г.), включающая эпоксидную смолу, каучук, пластификатор, наполнитель и аминный отвердитель.

Данная клеевая композиция плохо наносится и не обеспечивает достаточной адгезионной прочности при склейке влажных поверхностей.

Задачей настоящего изобретения является создание эпоксидной композиции, для склеивания и ремонта стеклопластиковых конструкций, в том числе и во влажных условиях - при нанесении на влажные и мокрые поверхности.

Технический результат от использования изобретения состоит в создании композиции с улучшенными технологическими свойствами, обеспечивающей высокую адгезионную прочность при склейке стеклопластиковых деталей или ремонте стеклопластиковых конструкций.

Заявляемое решение позволит увеличить уровень физико-механических свойств отвержденных композиций, расширить ассортимент ремонтных и клеевых композиций с улучшенными технологическими и эксплуатационными характеристиками.

Технический результат достигается тем, что эпоксидная композиция для склеивания и ремонта стеклопластиковых конструкций, включающая эпоксидную диановую смолу, модификатор, наполнитель и аминный отвердитель, при этом в качестве модификатора используют силанмодифицированный полиуретан (СПУ-полимер), в качестве наполнителя - наночастицы силикатного типа, представляющие собой порошок органофильной глины на основе модифицированного монтмориллонита MOHAMET 1Э1, в качестве отвердителя используют ароматический полиамин торговой марки «Арамин» при следующем содержании компонентов в мас.ч.:

Согласно изобретению в качестве СПУ-полимера используют Лапрол СМ-18, представляющий собой гибридный материал, в котором органическая и неорганическая фаза связаны между собой, со следующей структурной формулой:

,

При реализации изобретения использование в составе композиции СПУ-полимера Лапрол СМ-18, в котором органическая и неорганическая фаза связаны между собой структурной формулой:

,

где R - ,

R¹ - либо другой углеводородный радикал,

R² - .

благодаря такому строению СПУ-полимер сочетает в себе преимущества отверждения по механизму силанов и свойства полиуретановой матрицы, а также использование в композиции органофильной глины MOHAMET 1Э1 и отвердителя - ароматический полиамин торговой марки «Арамин», позволяет значительно увеличить адгезионную прочность композиции при склейке стеклопластиковых деталей или ремонте стеклопластиковых конструкций, в том числе и во влажных условиях - при нанесении на влажные и мокрые поверхности.

Сущность изобретения поясняется примерами.

Пример 1.

В реактор, снабженный обогревом и механической мешалкой, загружают эпоксидиановую смолу (марка ЭД-20), СПУ-полимер (марка Лапрол СМ-18) и перемешивают с постепенным подъемом температуры до (50±5)°С в течение (20±5) мин с момента загрузки. Далее продолжая перемешивание, производят загрузку малыми дозами органофильной глины (марка MOHAMET 1Э1) и продолжают перемешивание в течение (60±5) мин.

Приготовленный таким образом продукт выгружается в герметично закрывающиеся емкости.

Перед использованием в композицию добавляют отвердитель-ароматический полиамин торговой марки "Арамин" - ТУ 2415-164-05786904-02.

Примеры 2-3 осуществляют аналогично примеру 1 с изменением соотношения компонентов в соответствии с таблицей 1. Пример 4 осуществлялся согласно способу, указанному в прототипе (а.с. РФ №765332). Свойства заявленной композиции в сравнении с прототипом представлены в таблице 2. Адгезию к стеклопластику определяли согласно ГОСТ 14759-69.

Как видно из таблицы №2, предлагаемая эпоксидная композиция, изготовленная по предлагаемому способу, обладает улучшенными технологическими свойствами и значительно более высокими эксплуатационными характеристиками в сравнении с известным.

Совокупность достигнутых показателей предлагаемой эпоксидной композиции позволяют использовать ее для склеивания и ремонта стеклопластиковых конструкций, в том числе и во влажных условиях - при нанесении на влажные и мокрые поверхности.