Композиция на основе полиэфирных смол для производства стеклопластиковых труб и емкостей
COMPOSITION BASED ON POLYESTER RESINS FOR PRODUCTION OF FIBERGLASS PIPES AND TANKS

Изобретение относится к получению композиции на основе полиэфирных смол, которая может применяться в качестве связующего при производстве стеклопластиковых труб и емкостей, получаемых методом намотки и применяемых для хранения и транспортировки хлорных сред, а именно влажного хлора и рассола NaCl при температуре до 95°C.
Изобретение может быть использовано в хлорной промышленности.
В настоящее время в отечественной хлорной промышленности наблюдается острая нехватка изделий из доступных коррозионностойких материалов, в частности в трубах для транспортировки влажного хлора, рассола NaCl и других химически агрессивных сред при температуре до 95°C.
В зарубежной практике для транспортировки хлорных сред широко применяются трубы из полиэфирных стеклопластиков.
Наиболее широкое применение в производстве коррозионностойких стеклопластиков находят специальные типы полиэфирных смол, которые отличаются повышенной химической стойкостью, технологичностью и более низкой стоимостью, по сравнению с эпоксидными смолами.
Важнейшим недостатком композиций на основе ненасыщенных полиэфирных смол является нестабильность технологических характеристик, прежде всего, усадки, которая достигает 6-9%, и связанное с этим повышенное трещинообразование, как основной канал стока внутренних напряжений.
Для устранения этого и других недостатков, а также придания дополнительных свойств композициям на основе ненасыщенных полиэфирных смол их модифицируют.
Известна химстойкая композиция на основе ненасыщенного полиэфира, химически модифицированного термореактивным полиорганосилоксаном (патент Австралии №583097, кл. С 08, G 81/00, C08L 67/04, 1989 г.).
Известна формовочная композиция (заявка Японии 5466892, кл. C08L 67/06, опубл. 1979 г.), компонентами которой являются ненасыщенный полиэфир с температурой размягчения более 50°С, полученный поликонденсацией алифатических гликолей, малеинового ангидрида и изофталевой кислоты, эпоксидная смола бисфенольного типа в сочетании с аминными отвердителями или фталевым ангидридом. Сшивающими агентами для ненасыщенной полиэфирной смолы служат диаллилфталат или его олигомер, винильные мономеры (стирол, хлорстирол, винилтолуол, метилметакрилат, акриламид и его производные). Инициатором отверждения являются перекиси, главным образом, перекись дикумила.
Известна полиэфирная композиция, включающая, мас.%: полиэтилентерефталат - 10,0-92,5, диметилфталат и/или диэтилфталат - 4,5-87,0, сополимер этилена с винилацетатом - 1,5-12,0, гидрохинон - 0,1-0,8, термостабилизатор - 0,2-2,5 и тальк или базальт в качестве наполнителя - 0,5-12,5 (пат. РФ №2381243, кл. C08L 67/00, C08L 29/10, C09D 167/02, Бюл. №28, 10.10. 2009 г.).
Известен состав, включающий раствор ненасыщенных полиэфирных смол в мономере ненасыщенного эфира и спиртовой раствор резольной фенольно-формальдегидной смолы (пат. РФ №2005742, кл. C08J 5/24, C08L 67/06, C08L 61/101991 г.).
Основными недостатками всех вышеуказанных композиций являются сравнительно низкая гидростабильность и низкая стойкость к действию влажного хлора и рассола NaCl при температуре до 95°С.
Известна композиция, содержащая ненасыщенную полиэфирную смолу, инициатор отверждения на основе перекиси метилэтилкетона в сочетании с ускорителем нафтенат кобальта, наполнитель и модифицирующую добавку на основе смеси порошкообразного полиэтилена и полиорганосилоксана, количество которых в композиции соответственно равно 7-20% и 2-15% (авт. свид. СССР 1237683, кл. C08L 67/06, опубл. 30.11.84).
Известна также композиция на основе полиэфирных смол (см. публ. US 2009312485 А1, опубл. 17.12. 2009 г.), которая выбрана в качестве ближайшего аналога заявляемого технического решения. Данная композиция содержит ненасыщенную полиэфирную смолу, стирол, инициатор отверждения, нафтенат кобальта и наполнитель.
Основным недостатком композиций как на основе ненасыщенных полиэфирных смол является их значительная усадка при отверждении и связанное с этим повышенное трещинообразование, как основной канал стока внутренних напряжений, при этом для уменьшения эффекта усадки и увеличения химической стойкости необходимы высокие концентрации добавок, однако, введение твердых или жидких компонентов - наполнителей в больших количествах приводит к ухудшению физико-механических свойств, особенно снижаются прочность на изгиб и разрыв, что технологически ограничивает возможность использования известных композиций в качестве связующего для изготовления стеклопластиковых труб и емкостей методом намотки и применяемых для хранения и транспортировки хлорных сред, а именно влажного хлора и рассола NaCl при температуре до 95°С.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленного изобретения, является повышение стойкости стеклопластиковых труб и емкостей, изготовленных методом намотки с применением заявляемой композиции, к воздействию хлорных сред, а именно влажного хлора и рассола NaCl при температуре до 95°С, что увеличивает срок их эксплуатации.
Для решения поставленной технический задачи предложена композиция, содержащая ненасыщенную полиэфирную смолу, стирол, инициатор отверждения, нафтенат кобальта и наполнитель, при этом в качестве наполнителя используют порошкообразный малозольный высокодисперсный графит, в качестве инициирующей системы отверждения используют гидроперекись изопропилбензола и перекись метилэтилкетона (50%-ный раствор в стироле) при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
смола полиэфирная
100
порошкообразный малозольный
высокодисперсный графит
10-30
стирол
10-15
нафтенат кобальта
7-10
гидроперекись изопропилбензола
4,4-6,3
перекись метилэтилкетона (50%-ный раствор в стироле)
3,0-4,5
Согласно изобретению в качестве порошкообразного малозольного высокодисперсного графита используют химически инертный к агрессивной среде коллоидно-графитовый препарат С-1.
При реализации изобретения использование в составе композиции химически инертного к агрессивной среде наполнителя на основе порошкообразного малозольного высокодисперсного графита увеличивается химическая стойкость композиции, благодаря снижению мольного объемного содержания полимера, и значительно снижается усадка.
Сущность изобретения поясняется примерами.
Пример 1.
В реактор-смеситель, снабженный мешалкой, загружают полиэфирную смолу (марка ПН-15), стирол, ускоритель нафтенат кобальта (НК-1) и перемешивают в течение (10±2) мин с момента загрузки. Далее продолжая перемешивание, производят загрузку малыми дозами коллоидно-графитового препарата С-1 и продолжают перемешивание в течение (85±5) мин. Приготовленный таким образом продукт выгружается в герметично закрывающиеся емкости.
Перед использованием в полученный по примеру 1 продукт добавляют инициаторы отверждения из расчета: на 100 мас.ч. смолы 2 мас.ч. перекиси метилэтилкетона и 3 мас.ч. гидроперекиси изопропилбензола (Гипериз).
Для определения химстойкости образцы отвержденных составов вырезали из пленок, полученных методом свободной заливки в открытые формы.
Примеры 2-4 осуществляют аналогично примеру 1 с изменением соотношения компонентов. Состав, физико-механические свойства и результаты испытаний в хлорных средах при 95°С композиций по примерам 1-4 представлены в таблице 1.
Прочность при изгибе определяли согласно ГОСТ 4648-2014.
Свойства заявленной композиции представлены в таблице 1.
Как видно из таблицы, предлагаемая композиция обладает высокими эксплуатационными свойствами.
Совокупность достигнутых показателей полиэфирной композиции позволяют использовать ее в качестве связующего при производстве стеклопластиковых труб и емкостей, получаемых методом намотки и применяемых для хранения и транспортировки хлорных сред, а именно влажного хлора и рассола NaCl при температуре до 95°С.