КОНСТРУКЦИОННАЯ ПАНЕЛЬ
STRUCTURAL PANEL

Область техники
Настоящее изобретение относится к области конструкционных материалов, в частности к панели на основе пеноэпоксидов, которую можно применять для создания полифункциональных покрытий, обладающих улучшенными шумо- и вибропоглощающими, звукоизолирующими, теплоизолирующими и конструкционными свойствами.
Уровень техники
В целом, изделия из вспененных полимеров широко применяются в качестве конструктивных и изоляционных материалов. На основе вспененных полиэфиров, полиуретанов, полиэпоксидов и подобных материалов получают широкий спектр покрытий, в том числе панелей, которые можно использовать для защиты поверхностей от механических повреждений и изоляции изделий от воздействия окружающей среды.
Так, например, известно применение изделия из вспененного полиуретана в жесткой, полужесткой или гибкой форме в качестве строительного изоляционного материала (см. публикацию WO 2008106801, 06.03.2008 г.). Благодаря хорошим значениям коэффициента теплосопротивления и возможности получения в гибкой форме данные изделия можно эффективно использовать для нанесения покрытий на строительные конструкции, такие как стены или крыша, в том числе конструкции с криволинейной поверхностью. Однако вследствие низких механических характеристик указанные изделия фактически невозможно применять в качестве конструкционного материала, обеспечивающего защиту в условиях высоких механических нагрузок. Кроме того, изделия из вспененного полиуретана могут не обеспечивать требуемого уровня звуко- и вибропоглощения.
Кроме того, известна заливочная эпоксидная композиция (см. патент РФ 2137791 от 29.05.1997 г.), применяемая для создания теплоизолирующей эластичной прокладки в металлическом профиле. Указанная композиция представляет собой композицию на основе эпоксилапрола и блок-полимера марки УП-680 и содержит также отвердитель имидазолин и вспениватель полиэтилгидроксисилан. Данная композиция обладает приемлемыми теплоизоляционными свойствами, а длительное время отверждения композиции позволяет выполнять заливку в течение некоторого периода времени. Однако вследствие высокой эластичности отвержденного изделия применение композиции в конструкционных целях, в том числе для защиты от механических нагрузок поверхностей с большой площадью, существенно затруднено. Кроме того, ее шумоизоляционные свойства могут быть недостаточными.
Таким образом, в настоящее время существует потребность в конструкционных элементах, подходящих для получения полифункциональных покрытий, обладающих наряду с шумо-, вибропоглощающими и теплоизоляционными свойствами также и конструкционными защитными свойствами. Указанные покрытия должно легко наноситься на поверхности большой площади, в том числе криволинейные, наклонные и вертикальные поверхности. При этом необходимо, чтобы в интервале рабочих температур от -4 до 40°C материал покрытия находился в переходном состоянии от стеклообразного к высокоэластичному.
Описание изобретения
В настоящем изобретении предложена панель, выполненная из композиции, состоящей из эпоксидной смолы на основе блок-олигомера с длинной цепью (длинноцепочечной эпоксидной смолы), содержащего в своем составе ароматические звенья, отвердителя на основе алифатических полиаминов или полиаминоамидов и вспенивателя на основе полиэтилгидросилоксана.
В настоящем изобретении олигомерами называют молекулы в виде цепочки из небольшого числа одинаковых составных звеньев, приблизительно от 10 до 100 звеньев.
Согласно одному из вариантов реализации, предложена панель, выполненная из композиции, состоящей из эпоксидной смолы на основе блок-олигомера с длинной цепью (длинноцепочечной эпоксидной смолы), содержащего в своем составе ароматические звенья, отвердителя на основе алифатических полиаминов или полиаминоамидов и вспенивателя на основе полиэтилгидросилоксана при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
- эпоксидная смола - от 50 до 100;
- отвердитель - от 1 до 50;
- вспениватель - от 0,1 до 10.
Согласно одному из вариантов реализации, длинноцепочечная эпоксидная смола представляет собой смолу на основе блок-олигомера диглицидилового эфира оксибензойных кислот и эфира этиленгликоля двухосновной насыщенной карбоновой кислоты. Примерами подходящих оксибензойных кислот являются, без ограничения, 2-гидроксибензойная, 3-гидроксибензойная и 4-гидроксибензойная кислоты. Примерами двухосновной насыщенной карбоновой кислоты являются, без ограничения, С3-16 насыщенные карбоновые кислоты. Предпочтительным эфиром этиленгликоля и
двухосновной насыщенной карбоновой кислоты является диэтиленгликольсебацинат.
Согласно одному из вариантов реализации, отвердитель представляет собой алифатический полиамин или полиаминоамид.
В настоящем описании термин «полиамин» означает полимерное соединение, содержащее множество (например, два и более) NH-R групп. Примерами таких соединений могут служить этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетрамин, тетраэтиленпентамин, пентаэтиленгексамин или гексаметилентетрамин. Таким образом, в настоящем описании «полиамин» относится ко всем трем типам полиаминов, в частности первичным, вторичным и третичным полиаминам.
В настоящем описании «полиаминоамид» представляет собой соединение, содержащее множество активных аминогрупп и по меньшей мере одну амидную группу. Такое соединение может быть получено путем конденсации полиамина с поликарбоновой кислотой.
Примерами поликарбоновых кислот могут служить ненасыщенные жирные кислоты, короткоцепочечные двухосновные жирные кислоты, ароматические двухосновные кислоты или эпоксидированные ненасыщенные жирные кислоты.
Таким образом, полиаминоамиды представляют собой продукт конденсации алифатических полиаминов, выбранных из группы, состоящей из этилендиамина, диэтилентриамина, триэтилентетрамина, тетраэтиленпентамина, пентаэтиленгексамина и гексаметилентетрамина, и поликарбоновых кислот, таких как ненасыщенные жирные кислоты, короткоцепочечные двухосновные кислоты, ароматические двухосновные кислоты.
Согласно одному из вариантов реализации, вспениватель представляет собой полиэтилгидросилоксан.
Согласно одному из вариантов реализации, композиция дополнительно содержит наполнитель, представляющий собой ультрадисперсный диоксид кремния.
Известно, что при создании шумо- и вибропоглощающих покрытий основным показателем эффективности служит коэффициент механических потерь, который характеризует скорость затухания колебаний в системе. Теплоизоляционные свойства материала характеризуются коэффициентом теплосопротивления, а механическая прочность может зависеть от модуля упругости.
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что вспененная эпоксидная композиция согласно настоящему изобретению в отвержденном состоянии при рабочей температуре от -4 до +40°C находится в переходном состоянии от стеклообразного к высокоэластическому. Благодаря указанному свойству панель, выполненная из композиции согласно настоящему изобретению, имеет высокий модуль упругости при сохранении высокого коэффициента механических потерь во всем диапазоне рабочих температур, тогда как для большинства традиционных термореактивных смол характерная величина коэффициента механических потерь проявляется при 50-80°C.
Панель согласно настоящему изобретению подходит для создания полифункциональных покрытий, обладающих наряду с шумо-, вибропоглощающими и теплоизоляционными также и конструкционными свойствами. При этом пористость покрытий можно варьировать путем изменения количества вспенивателя. Изменение пористости по толщине покрытия обеспечивает расширение частотного диапазона демпфируемых и поглощаемых колебаний.
Согласно одному из вариантов реализации, во время отверждения предложенной композиции недоотвержденная панель является гибкой.
Дополнительным преимуществом указанных панелей является длительное время отверждения, составляющее от 1 часа до 2 суток. Указанное свойство позволяет использовать недоотвержденные панели из пеноэпоксидной композиции для укладки на поверхности конструкций, присоединять указанные панели к плоским, криволинейным, горизонтальным, наклонным и вертикальным поверхностям конструкций.
Панели согласно настоящему изобретению могут быть получены в широком диапазоне габаритных размеров, что позволяет создавать защитные покрытия больших площадей, что, как правило, невозможно осуществить с помощью заливочных композиций.
Согласно одному из вариантов реализации, размер указанной панели составляет от 0,1 до 3 м в длину и от 0,1 до 3 м в ширину. Толщина панели может быть различной и согласно одному из вариантов реализации может составлять от 5 до 55 мм.
Посредством изменения количества вспенивающего агента можно получать покрытия с различной требуемой плотностью.
Изготовление панелей из пеноэпоксидной композиции можно осуществлять как непосредственно на месте производства работ, так и предварительно на отдельном производстве.
Процесс получения
Получение панели из пеноэпоксидной композиции осуществляют в следующей последовательности.
Эпоксидную смолу при нормальной температуре тщательно перемешивают, затем вводят отвердитель, тщательно перемешивают и добавляют необходимое количество вспенивателя. Композицию перемешивают с помощью механической мешалки, выбирая время и скорость перемешивания в зависимости от состава и объема композиции.
Вспененную композицию заливают в форму требуемого размера в зависимости от области применения. Для обеспечения легкого удаления готовой панели из формы стенки формы могут быть покрыты антиадгезивным материалом. Вспененную композицию выдерживают в форме в течение от 1 часа до 2 суток. Затем недоотвержденную панель вынимают и укладывают на горизонтальные, наклонные или вертикальные поверхности либо отправляют потребителю. Поверхности конструкций, на которые будут укладываться недоотвержденные панели, могут быть предварительно подготовлены для улучшения адгезии с помощью традиционных способов. Например, при укладке на горизонтальные поверхности на вынутые из форм панели перед их присоединением можно нанести тонкий слой той же композиции, из которой изготовлено покрытие. При укладке на наклонные, вертикальные поверхности с целью улучшения качества соединения на вынутые из форм панели можно предварительно за 18-24 часа нанести тонкий слой той же самой композиции, из которой изготовлена панель, но с добавлением ультрадисперсной двуокиси кремния и выдержать до сохранения поверхностной липкости, затем приклеивать на конструкции. Места стыков панелей можно заполнить с помощью шприцев.
Полифункциональные покрытия, выполненные из панелей согласно настоящему изобретению, сочетают шумо-, вибропоглощающие, звукоизолирующие, теплоизолирующие и конструкционные свойства с высокой технологичностью и ремонтопригодностью. Такие покрытия могут использоваться для защиты конструкций транспортных средств, конструкций, совмещающих защитные функции и функции передачи механических нагрузок, работающих в условиях повышенной влажности, в строительстве, судостроении, авиастроении, компрессорных агрегатов в холодильных системах, в компьютерной технике, изоляции и др.
Примеры композиций согласно изобретению
Эпоксидная композиция 1. Получали эпоксидную композицию 1, содержащую эпоксидную смолу марки УП-680 на основе блок-олигомера диглицидилового эфира оксибензойной кислоты и диэтиленгликольсебацината, полиэтиленполиамина марки ПЭПА в качестве отвердителя, полимера этилгидросилоксана марки 136-41 в качестве вспенивателя при следующих соотношениях компонентов, мас. ч.:
Блок-олигомер марки УП-680 - 100
Полиэтиленполиамин марки ПЭПА - от 6 до 8
Вспениватель 136-41 - от 0,1 до 0,5
Посредством изменения количества вспенивающего агента получали материал для покрытий с различной требуемой плотностью. Панели, полученные из указанной композиции, обладали временем отверждения от 1 до 6 часов до гибкого состояния, что позволило наносить недоотвержденные панели на различные поверхности.
Эпоксидная композиция 2. Получали эпоксидную композицию 2, содержащую эпоксидную смолу марки УП-680 на основе блок-олигомера диглицидилового эфира оксибензойной кислоты и диэтиленгликольсебацината, полиаминоамида марки ПО-300 в качестве отвердителя, получаемого конденсацией смеси диэтилентриамина и триэтилентетрамина с ди- и тримеризованными метиловыми эфирами кислот растительных масел, полимера этилгидросилоксана марки 136-41 в качестве вспенивателя при следующих соотношениях компонентов, мас. ч.:
Блок-олигомер марки УП-680 - 100
Полиаминоамид марки ПО-300 - от 22 до 24
Вспениватель 136-41 - от 0,1 до 0,5
Посредством изменения количества вспенивающего агента получали материал для покрытий с различной требуемой плотностью. Панели, полученные из указанной композиции, обладали временем отверждения до гибкого состояния до 2-х суток, вследствие чего композицию целесообразно использовать в качестве материала панелей. При этом время доотверждения панелей на поверхности конструкции увеличивается, что может являться дополнительным преимуществом при необходимости их перевозки или складирования.
При использовании указанных композиции 1 или 2 в качестве композиции для получения панелей на криволинейных, наклонных и вертикальных поверхностях в ее состав добавляли от 1 до 2 мас. ч. ультрадисперсной двуокиси кремния марки А-300 или А-380.
Панели, полученные из указанных композиций в отвержденном состоянии при рабочей температуре от -4 до +40°C, находились в переходном состоянии от стеклообразного к высокоэластическому и обладали модулем упругости более 1500 МПа и коэффициентом механических потерь более 0,3.