Способ получения одноупаковочных эпоксидных композиций

Изобретение относится к способу получения эпоксидных композиций, предназначенных преимущественно для ремонта изношенных поверхностей узлов трения и клеев, отверждаемых под давлением.

Известна эпоксидная композиция и способ ее получения, отверждаемая капсулированными аминными отвердителями на основе мета-фенилендиамина, предназначенная для применения в качестве клея [1]. Недостатком такой композиции является высокая температура отверждения (140÷145°С) и сравнительно продолжительное время отверждения, что делает невозможным ее использование для ремонта изношенных поверхностей узлов трения без их демонтажа.

Известны также эпоксидные композиции с коротким временем отверждения в обычных условиях, а также при отрицательных температурах [2]. Недостатком таких композиций является малая жизнеспособность и невозможность получения одноупаковочного состава, приготовленного на специализированном химическом предприятии и транспортируемого к месту его применения.

Известны также способы получения эпоксидных композиций с регулируемым временем отверждения и повышенной жизнеспособностью, содержащих в качестве отвердителя смесь ароматического полиамина и салициловой кислоты [3]. Однако они также не позволяют получать одноупаковочные композиции холодного отверждения.

Целью данного изобретения является способ получения одноупаковочных эпоксидных композиций холодного отверждения (до -10°С) с целевыми добавками трибологического назначения, позволяющие использовать их для ремонта изношенных поверхностей узлов трения на железнодорожном транспорте и др. областях применения клеев холодного отверждения в полностью подготовленном состоянии.

Поставленная цель достигается тем, что в эпоксидную композицию вводят микрокапсулированный активный аминный отвердитель, ускоритель отверждения (салициловую кислоту) и наполнитель с антифрикционными или фрикционными свойствами (в зависимости от типа узла трения). Причем микрокапсулирование достигается за счет образования оболочки из замещенной мочевины при взаимодействии полиизоцианата с алифатическим амином, входящим в состав аминного отвердителя.

Получение микрокапсулированного отвердителя

Пример 1.

В реактор с мешалкой 500 об/мин загружают смесь отвердителя УП-583, представляющего собой продукт конденсации формальдегида, фенола и диэтилентриамина (ТУ 15П-514-69) (компонент А), и алифатического амина - триэтилентетраамина (ТУ 6-09-3207-66) (компонент Б). После чего к 100 масс. ч. смеси А:Б = 88:12 добавляют этилацетат, доведя ее концентрацию до 80 масс. %, и перемешивают в течение 2-х минут. После чего добавляют полиизоцианат марки Б (ТУ 113-03-38-106-98) (компонент В) при масс. ч соотношении (А+Б):В = от 82:18 до 98:2 и перемешивают при обычных цеховых условиях в течение 4-х минут. В процессе перемешивания на частицах компонента А образуется оболочка продукта взаимодействия компонента Б (алифатического амина) с полиизоцианатом (компонент В), который реагирует с алифатическим амином в десятки раз быстрее, чем с компонентом А. Таким образом, капсулированным в основном остается компонент А, диспергированный в этилацетате.

Полученный микрокапсулированный отвердитель после перемешивания с эпоксидной смолой марки ЭД-16 в количестве на 100 масс. ч. смолы 16 масс. ч. отвердителя (после отгонки этилацетата) нанесенный на металлическую пластинку при надавливании другой пластинкой с усилием 0,5 МПа вызывает отверждение смолы при +20°С в течение 3-х минут.

Отверждение смолы ЭД-16 с полученным отвердителем при +20°С не происходит в течение 30 суток, но после механического воздействия (или воздействия ультразвуком), оболочка капсулы разрушается, и отверждение происходит в течение 3-х минут.

Пример 2.

Осуществляют аналогично примеру 1, но вместо капсулируемого УП-583 (компонент А) применяют АФ-2 - продукт конденсации формальдегида, фенола и этилендиамина, вместо триэтилентетраамина (компонент Б) - тетраэтиленпентаамин в соотношении А:Б = 80:20 масс., а масс. соотношение (А+Б):В = 82:18. Капсулирование (перемешивание) ведут 10 минут в 60 масс. % растворе этилацетата.

Пример 3.

Осуществляют аналогично примеру 1, но вместо триэтилентетраамина (компонент Б) применяют этилендиамин в соотношении А:Б = 96:4 масс. ч., а масс. ч. соотношение (А+Б):В = 98:2. Капсулирование (перемешивание) ведут в течение 3-х минут в 90 масс. % растворе этилацетата.

Получение эпоксидной композиции

Пример 4.

В реактор, снабженный быстроходной мешалкой (500 об/мин) загружают 100 масс. ч. эпоксидной диановой смолы марки ЭД-20, затем добавляют 20 масс. ч. растворителя - бутилацетата, а затем последовательно 2 масс. ч. ускорителя - салициловой кислоты, 20 масс. ч. микрокапсулированного отвердителя (по примеру 1) и 20 масс. ч. порошкообразного графита. Смесь перемешивают в течение 10 минут при обычной цеховой температуре (15÷25°С). Полученную композицию разливают в герметичную тару и поставляют для использования в виде антифрикционного покрытия в узлах трения. Отверждение происходит при механическом воздействии вращающегося вала на покрытие с нагрузкой 1 МПа в течение 5 минут. В отвержденном состоянии покрытие выдерживает давление до 160 МПа и имеет коэффициент трения 0,15-0,18.

Пример 5.

Осуществляют аналогично примеру 4, при этом применяют парааминофенольную эпоксидную смолу марки УП-610 (триглицидилпарааминофенол), содержащую 36% эпоксидных групп. Салициловую кислоту вводят в количестве 1 масс. ч. на 100 масс. ч. смолы, наполнитель - нитрид бора - в количестве 30 масс. ч., микрокапсулированный отвердитель - 30 масс. ч. Покрытие выдерживает давление до 300 МПа. Коэффициент трения составляет 0,19-0,21.

Пример 6.

Осуществляют аналогично примеру 4, но в качестве эпоксидной смолы применяют эпоксидированный новолак марки УП-643, микрокапсулированный отвердитель - 10 масс. ч., салициловая кислота - 3 масс, ч., а в качестве наполнителя вводят хризотиловый асбест в количестве 250 масс. ч. Покрытие наносят толщиной до 10 мм, обеспечивая таким образом фрикционные свойства.

Источники, принятые во внимание

1. Авт. свид. СССР №514879. Бюлл. изобр. №19, 1976 г.

2. Катаева В.М., Попова В.А., Сажина Б.И. Справочник по пластическим массам (в 2-х томах). - М.: Химия, 1975.

3. Лапицкий В.А., Крицук А.А, Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и стеклопластиков. - Киев: Наукова думка, 1986 (с. 26-27).