НАНОМОДИФИЦИРОВАННОЕ ЭПОКСИДНОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
NANO-MODIFIED EPOXY BINDER FOR COMPOSITE MATERIALS

Изобретение относится к области создания композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей и наномодифицированного эпоксидного связующего и может быть использовано при производстве стеклопластиковых труб и других изделий на основе стеклянного и базальтового волокна, получаемых методом намотки и применяемых в тепловых сетях, системах горячего водоснабжения с сетевой водой, системах водоснабжения, с рабочей температурой до 150°C.
Известно эпоксидное связующее (пат. РФ №2339662, кл. C08L 63/02, 2007 - аналог) для стеклопластиков на основе армирующего наполнителя стеклоткани, стеклоровинга и т.д., включающее эпоксидную смолу марки ЭД-22, изометилтетрагидрофталевый ангидрид и 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол УП-606/2 и политрифениловый эфир борной кислоты.
Недостатком данного связующего является низкая технологичность вследствие необходимости доотверждения при температуре 160±2°C.
Также известно эпоксидное связующее (пат. РФ №2270213, кл. C08L 63/02, 2004 - аналог) для изготовления стеклопластиковых труб, емкостей и т.д., включающее эпоксидиановую смолу, эпоксианилиновую смолу, ароматический аминный отвердитель, модифицирующую легирующую добавку, состоящую из 0,2-2,0 ПМС-5000 и 0,3-2,0 антиоксиданта «Ирганокс-1010».
Недостатком известного связующего является длительность процесса отверждения.
Наиболее близким к предлагаемой композиции является термоотверждаемое связующее (пат. РФ №2250241, кл. C08L 63/00, 2003 - прототип) для композиционных материалов и изделий из них, включающее эпоксидную диановую смолу, алифатическую эпоксидную смолу ДЭГ-1 фенилглицидиловый эфир, а в качестве отвердителя содержит Бензам АБА.
Основными недостатками данной композиции являются сравнительно низкие деформационная теплостойкость и прочностные характеристики отвержденного материала и применение данной композиции не позволяет получать изделие с высокими физико-механическими свойствами.
Техническим результатом заявляемого решения является снижение длительности отверждения связующего, повышение теплостойкости и прочностных характеристик отвержденных композиций, расширение ассортимента эпоксидных композиций с улучшенными технологическими и эксплуатационными характеристиками.
Технический результат достигается за счет того, что наномодифицированное эпоксидное связующее для композиционных материалов, включающее эпоксидную диановую смолу и аминный отвердитель, а в качестве отвердителя содержит полиамин марки «Арамин-Т», представляющий собой модифицированный ароматический полиамин, дополнительно содержит наночастицы силикатного типа, представляющие собой органофильную глину марки «Монамет 1Э1», и наночастицы углеродного типа, представляющие собой карбоксилированные углеродные нанотрубки марки «Таунит-М», пластификатор - флотореагент оксаль Т-92, представляющий собой смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, и активный разбавитель, представляющий собой продукт конденсации анилина и эпихлоргидрина (эпоксианилиновая смола марки ЭА), при следующем соотношении компонентов, мас. %:
эпоксидиановая смола
4,12-72,44
наночастицы силикатного типа
1,81-0,51
наночастицы углеродного типа
0,45-0,02
пластификатор
0,0-0,56
активный разбавитель
65,52-3,78
ароматический аминный отвердитель
28,1-22,69
Сущность изобретения поясняется примерами.
Пример 1
Приготовление смоляной части
На первом этапе готовят дисперсию карбоксилированных углеродных нанотрубок в смоле ЭД-20. В 72,44 мас.% эпоксидиановой смолы марки ЭД-20 всыпают 0,02 мас.% карбоксилированных углеродных нанотрубок марки Таунит-М и диспергируют полученную смесь путем ультразвукового воздействия с помощью погружного излучателя УЗДН-2Т в течение 45 мин при частоте воздействия 22 кГц.
Затем в реактор-смеситель объемом 50 литров, снабженный обогревом и механической мешалкой, загружают полученную дисперсию карбоксилированных углеродных нанотрубок марки Таунит-М в эпоксидиановой смоле марки ЭД-20, добавляют 3,78 мас. % активного разбавителя - эпоксианилиновой смолы марки ЭА и перемешивают с постепенным подъемом температуры до (50±5)°C в течение (20±5) мин с момента загрузки. Далее, продолжая перемешивание, производят загрузку малыми дозами 0,26 мас. % наночастиц силикатного типа - органофильную глину марки Монамет 1Э1 и продолжают перемешивание в течение (85±5) мин при температуре (50±5)°C. Готовая смоляная часть сливается в металлические барабаны или фляги.
Приготовление отвердителя
В емкость, снабженную обогревом и мешалкой, загружают 22,69 мас. % отвердителя марки «Арамин-Т» и при перемешивании разогревают до температуры (80±5)°C. Затем, продолжая перемешивание, производят загрузку малыми дозами 0,25 мас. % наночастиц силикатного типа - органофильную глину марки Монамет 1Э1, 0,56 мас. % Флотореагент оксаля Т-92 и перемешивают до получения однородного состава в течение (90±10) мин при температуре (80±5)°C. Охлажденный до (50±5)°C продукт сливается в металлические барабаны или фляги.
Приготовление композиции
В реактор, снабженный механической мешалкой, загружают 76,5 мас. %. смоляной части и 23,5 мас. % отвердителя, предварительно разогретых до температуры (50±5)°C, и перемешивают в течение (15±5) мин. Отверждение осуществляют при температуре (160±5)°C в течение (20±2) мин.
Примеры 2-3 осуществляют аналогично примеру 1 с изменением соотношения компонентов в соответствии с таблицей 1. Свойства заявленной композиции представлены в таблице 2.
Как видно из таблицы 2, предлагаемая эпоксидная композиция, изготовленная по предлагаемому способу, обладает значительно более высокими эксплуатационными свойствами в сравнении с известным.
Совокупность достигнутых показателей предлагаемого наномодифицированного эпоксидного связующего позволяют использовать его для организации эффективных и технологичных процессов изготовления стеклопластиковых труб и других изделий на основе стеклянного и базальтового волокна, получаемых методом намотки и применяемых в тепловых сетях, системах горячего водоснабжения с сетевой водой, системах водоснабжения, с рабочей температурой до 150°C.