Результат интеллектуальной деятельности: ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ КЛЕЕВЫХ ПАСТ

Изобретение относится к получению полимерной композиции для клеевых паст на основе эпоксидной хлорсодержащей смолы марки ЭХД и олигоуретандиэпоксида ППГ-3А с фенолоформальдегидной смолой новолачной смолой марки СФ-010 в смеси растворителей. Эпоксидно-новолачно-уретановое связующее (ЭНУ) пригодно для применения в качестве основного компонента клеевых паст, конструкционных материалов.

В настоящее время существует проблема увеличения ресурса работы полимерных композиций для клеевых паст, эксплуатируемых в условиях повышенного трения и высоких температур. Это влечет за собой требование разработки полимерных материалов, обладающих не только хорошей адгезионной прочностью, водо- и химстойкостью отвержденных материалов, но и высокой температурой термодейструкции, повышенным сопротивлением истиранию. Указанные задачи могут решить полимерные композиции на эпоксидной основе с различными модификаторами.

Известен ряд композиций на основе хлорсодержащих эпоксидно-диановых смол, модифицированных фенолоформальдегидными смолами, которые позволяют отказаться от токсичных низкомолекулярных отвердителей, таких как полиамины, получить при отверждении композиций прочные химические связи, которые повышают адгезионную прочность, тепло-водо- и химстойкость отвержденных продуктов. Вместе с тем для этих материалов отмечается повышенная хрупкость и недостаточно высокое сопротивление истиранию (1).

Наиболее близкой к полимерной композиции, принятой за прототип, является эпоксидная полимерная композиция, включающая эпоксидную диановую смолу ЭХД (10-20 мас.%), олигоэфируретандиэпоксид (50-55 мас.%), эпоксидно-новолачный блок-сополимер (30-35 мас.%).

Применение эпоксидной хлорсодержащей смолы (ЭХД) позволяет увеличить количество простых эфирных связей, образующихся в результате реакции эпоксидных групп с активными фенольными гидроксильными группами. Одновременно за счет повышения функциональности смолы возрастает частота сшивки, что приводит к образованию самокатализируемой системы, возможной благодаря наличию большого процента активных фенольных гидроксильных групп, имеющихся в новолачной смоле. Однако такая полимерная композиция обладает рядом недостатков, например хрупкостью, недостаточно высокой температурой термодейструкции, недостаточным сопротивлением истиранию (2).

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эластичности, увеличение сопротивления истиранию и теплостойкости полимерной композиции при сохранении высокой адгезионной прочности и стабильных триботехнических характеристик.

Поставленная задача достигается введением в композицию олигоуретандиэпоксида (марка ППГ-3А), который позволяет регулировать пластические характеристики густо сетчатых систем. Олигоуретандиэпоксид ППГ-3А представляет собой высоковязкую мутноватую жидкость, нерастворимую в воде, но растворимую в органических растворителях при следующем соотношении, мас.%:

Заявляемый состав возможно использовать основным компонентом клеевых паст, т.к. позволяет сохранить высокую адгезионную прочность, стабильные триботехнические характеристики и увеличить сопротивление истиранию, теплостойкость отвержденного материала.

Использование олигоуретандиэпоксида в качестве модификатора известно из уровня техники (Патент РФ №973576, БИ №42, опубл. 15.11.82), однако, нами обнаружено, что при количестве олигоуретандиэпоксида 3-5 мас.% и в сочетании с заявляемыми количествами эпоксидно-диановой хлорсодержащей смолы и фенолоформальдегидной смолы значительно увеличивается сопротивление истиранию и теплостойкость полимерной композиции заявляемого состава.

При исследовании известного уровня техники не было выявлено аналогичных заявляемому составов клеевых паст, которые характеризовались бы идентичной совокупностью существенных признаков с достижением такого же технического результата, какой получен в предлагаемом техническом решении, что позволяет сделать вывод о его соответствии критериям "новизна" и "изобретательский уровень". Заявляемая полимерная композиция может быть получена с применением известных материалов и технических средств, что говорит о его соответствии критерию "промышленная применимость".

Химизм взаимодействия ЭНУ, в котором фенолоформальдегидная смола СФ-010 является не только модификатором, но и отвердителем системы, диктует необходимость его изготовления и хранения в виде двух раздельных компонентов:

компонент 1 - раствор эпоксидной смолы марки ЭХД и олигоуретандиэпоксида ППГ-3А в спирто-ацетоновой смеси;

компонент 2 - раствор фенолоформальдегидной смолы СФ-010 в спирто-ацетоновой смеси.

Для компонента 1: последовательно соединяют этиловый спирт и ацетон, эпоксидную смолу ЭХД и олигоуретандиэпоксид ППГ-3А. Непрерывное перемешивание состава производят до получения однородного раствора, который в дальнейшем хранят в стеклянной таре с плотно притертой крышкой или пробкой.

Для компонента 2: фенолоформальдегидную смолу СФ-010 заливают ацетоном и этиловым спиртом. Объем ацетона и этанола определяют с учетом их плотностей. Непрерывным перемешиванием готовят раствор, который в дальнейшем так же хранят в стеклянной таре с плотно притертой крышкой или пробкой.

Получение эпоксидно-новолачно-уретанового связующего ЭНУ осуществляют смешением компонентов 1 и 2 в соотношении массовых частей 1:1 и тщательным перемешиванием до получения однородной смеси. Хранение готового связующего ведут в стеклянной таре. Для увеличения жизнеспособности связующего его хранят в холодильнике. В этом случае срок хранения составляет до 30 суток. Загустевание приготовленного связующего является показателем его жизнеспособности. Допускается добавление растворителя к связующему с целью восстановления требуемой технологической вязкости.

Изучение ИК-Фурье спектров свидетельствует о том, что уже при Т=140°С между компонентами ЭНУ протекают реакции с образованием эпоксиуретана, циклизирующегося в изоцианурат, насыщенный подвижными кислородными шарнирами. Возможно так же взаимодействие концевых эпоксидных групп ЭХД и концевых эпоксигрупп ППГ-3А с гидроксильными группами СФ-010. В результате формируется пространственная сетка, содержащая гибкие фрагменты олигоуретандиэпоксида, выполняющие роль подвижных цепей в малоподвижных ячейках топологической структуры отвержденной системы.

Такая модификация позволяет повысить эластичность полимерной матрицы при сохранении у композиции высокой термостойкости и сопротивление истиранию. Введение ППГ-3А увеличивает температуру термодейструкции композиции с 276 до 320°С, при этом замедляется процесс разрушения.

Физические свойства покрытий из ЭНУ с различным содержанием ППГ-3А приведены в таблице. Толщина покрытия 220-310 мкм. Значение прочности при изгибе определялось по ГОСТ 6806 «Материалы лакокрасочные. Метод определения эластичности пленки при изгибе».

Таким образом, предлагаемый состав позволяет сохранить высокую адгезионную прочность, стабильные триботехнические характеристики при увеличении сопротивления истиранию и теплостойкости отвержденного материала, что позволяет использовать его в качестве основного компонента клеевых паст.