ЭПОКСИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
EPOXIDE COMPOSITION

Изобретение относится к области создания эпоксидных композиций, предназначенных для клеевых, заливочных, герметизирующих и ремонтных составов холодного отверждения.
Известна эпоксидная композиция для клеевых и заполняющих составов, а также для проведения ремонтных работ на объектах нефтяной и газовой промышленности (пат. РФ №2186077, кл. C08L 63/02, публ. 27.07.2002 г.), 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 композиция по пат. РФ №1786819, кл. C08L 63/02, публ. 25.07.1995 г., содержащая эпоксидную смолу, наполнитель и отвердитель - полиэтиленполиамин в комплексе с полиоксипропиленом.
Эта композиция обладает сравнительно высокой адгезией, но имеет повышенную хрупкость, связанную с отсутствием пластификатора, и недостаточную технологичность.
Известна композиция по пат. РФ №2272052, кл. C08J 5/16, публ. 20.03.2006 г., содержащая эпоксидиановую и эпоксиалифатическую смолы, отвердитель - полиэтиленполиамин и функциональную добавку - продукт гидролиза соапстоков растительных масел в присутствии 40% серной кислоты.
Композиция имеет слабую адгезию к металлам, композиционным и другим материалам и низкую жизнеспособность,
Наиболее близким техническим решением к предложенному является клеевая композиция по пат. РФ №2055852, кл. C09J 163/02, публ. 10.03.1996 г., включающая эпоксидиановую смолу, полиметиленкарбамид, низкомолекулярный каучук, минеральный наполнитель и отвердитель - полиэтиленполиамин.
Композиция обеспечивает достаточно хорошие технологические свойства, но имеет сравнительно низкую адгезию к металлу и стеклопластику, причем ее показатели очень нестабильны. Кроме того, процесс приготовления композиции длителен и сложен и требует повышения температуры до 80°С.
Задачей настоящего изобретения является создание эпоксидной композиции широкого спектра использования (для клеевых, заливочных, герметизирующих и ремонтных составов), обеспечивающей стабильно высокие физико-механические, адгезионные и технологические свойства при коротком времени процесса приготовления при комнатной температуре.
Технический результат от использования изобретения заключается в повышении прочности при сдвиге и растяжении, эластичности композиции (относительного удлинения при растяжении), адгезии к металлу и стеклопластику, сокращении времени ее приготовления, причем при комнатной температуре при сохранении хороших технологических показателей, в частности жизнеспособности и времени отверждения.
2n
Этот результат достигается тем, что эпоксидная композиция, включающая эпоксидную диановую смолу, низкомолекулярный каучук, отвердитель - полиэтиленполиамин, в качестве низкомолекулярного каучука содержит форполимер уретановый СКУ-ПФЛ-100, являющийся продуктом взаимодействия полиокситетраметиленгликоля (полифурита) с 2,4 - толуилендиизоцианатом (2,4 - ТДИ) с массовой долей изоцианатных групп в пределах 5,3-6,4%, и дополнительно пластификатор ЭДОС, представляющий собой смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, а также наноматериал углеродного типа - фуллерены С, где n - не менее 30, или их смеси, при следующем содержании компонентов в массовых частях:
эпоксидная диановая смола
100
вышеуказанный низкомолекулярный каучук
3,5-15
вышеуказанный пластификатор
1,2-8,0
вышеуказанный наноматериал
0,15-1,5
полиэтиленполиамин
13,5-26,5
Сущность изобретения поясняется примерами.
Пример 1
60
В реактор, снабженный механической мешалкой, обогревом и охлаждением, последовательно загружают при постоянном перемешивании 100 масс.ч. эпоксидной диановой смолы марки ЭД - 20 (ГОСТ 10587 - 90), 4,5 масс.ч. пластификатора ЭДОС, представляющего собой смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров (технический продукт - пластификатор ЭДОС ГОСТ 2493 - 003 - 13004749-93) и 9 масс.ч. форполимера уретанового марки СКУ-ПФЛ-100, являющегося продуктом взаимодействия полиокситетраметиленгликоля (полифурита) с 2,4 - толуилендиизоцианатом (2,4 - ТДИ) с массовой долей изоцианатных групп от 5,3 до 6,4% (ТУ 2226-003-50612932-2005). В смесь введенных в реактор компонентов всыпают 0,8 масс.ч. наноматериала - порошка фуллерена С (ТУ 31968474.1319.001 - 2000) и эту смесь диспергируют - перемешивают путем ультразвукового воздействия с помощью погружного излучателя УЗСН - А (ТУ 25-7401.0027-88) в течение 20 минут при частоте воздействия 22 кГц.
Полученный продукт, представляющий собой смоляную часть эпоксидной композиции, сливают из реактора в герметичную емкость (ведра с герметичной крышкой) и хранят в складских условиях в течение не более 1 года.
Смешение смоляной части и отвердителя - полиэтиленполиамина (ТУ 6-02-594-70) осуществляют непосредственно перед применением - по примеру 1 - перемешиванием 114,3 масс.ч. смоляной части и 20 масс.ч. отвердителя и используют в качестве клея для склеивания металлических и стеклопластиковых деталей. Изготовление композиций по примерам 2-4 осуществляют аналогично примеру 1, но при соотношении компонентов, указанных в таблице 1. В примерах 3 и 4 ультразвуковое воздействие при перемешивании наноматериала со смесью эпоксидиановой смолы, пластификатора ЭДОС и каучука производят с помощью ультразвукового диспергатора УЗДН-2Т (ЦФ 1.455.001.ТО) с частотой и временем воздействия 30 кГц - 20 минут, 44 кГц - 15 минут соответственно, при этом композиции по примеру 3 используют преимущественно в качестве ремонтных составов, а по примеру 4 - в качестве герметизирующих и заливочных составов.
Таблица 1
Состав эпоксидной композиции по примерам 1-4
№
Наименование компонентов
Марки компонентов и их соотношение
1
2
3
4
1.
Эпоксидная диановая смола, масс.ч.
ЭД-20 100
ЭД-22 100
ЭД-20 100
ЭД-22 100
2.
Форполимер уретановый СКУ-ПФЛ-100 с массовой долей изоцианатных групп от 5,3 до 6,4%, масс.ч.
9
3,5
15
5
3.
Пластификатор ЭДОС, масс.ч.
4,5
1,2
6
8
4.
Наноматериал - фуллерены общей формулы С<sub>2n</sub>, где n не менее 30, масс.ч.
С<sub>60</sub>0,8
С<sub>60</sub>0,15
смесь С<sub>60/70/84</sub>1,5
С<sub>70</sub> 0,45
5.
Отвердитель - полиэтиленполиамин, масс.ч.
20
13.5
26,5
18,5
Как видно из данных таблицы 2, предлагаемая эпоксидная композиция обладает значительно более высокими эксплуатационными свойствами в сравнении с прототипом, а именно
- предел прочности при растяжении
в 1,6-1,8 раза
- относительное удлинение
на 12-30%
- предел прочности при сдвиге
в 1,3-3 раза
- адгезия к металлу
в 1,5-2 раза
- адгезия к стеклопластику
~ в 2 раза
- время приготовления сокращено
~ в 3 раза
- твердость
в 2 раза
- ударная вязкость
в 1,6-2 раза
- катодное отслаивание
в 1,5-1,7 раза
устойчива к прокалыванию острыми предметами.
Совокупность достигнутых показателей позволяет использовать предлагаемую эпоксидную композицию для организации эффективных и технологичных процессов склейки, заливки, герметизации и ремонта, прежде всего, в нестационарных и неспециализированных условиях, например при срочном ремонте трубопроводов в трассовых условиях.