ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
POLYMER COMPOSITION

Изобретение относится к негорючим полимерным композициям холодного отверждения с наполнителем в виде полых стеклянных микросфер, предназначенным для местного упрочнения конструкций в зонах установки крепежа, заполнения пустот в деталях из полимерных композиционных материалов (в том числе для ремонтных работ), заделки торцов и упрочнения участков сотовых конструкций, используемых в авиационной технике.
Известна композиция холодного отверждения, содержащая резольную фенолоформальдегидную смолу, отвердитель - продукт взаимодействия сульфофенолмочевины, формальдегида и ортофосфорной кислоты, пластификатор - смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, и полые микросферы (патент РФ №2186799).
Композиция предназначена для местного упрочнения конструкций в зонах установки крепежа, заделки торцев и заполнения пустот в деталях из полимерных композиционных материалов.
Недостатками этой композиции является низкая прочность при сжатии после отверждения в течение 6-12 часов при комнатной температуре и низкая ударная вязкость.
Известна полимерная композиция, включающая эпоксидную смолу, амидоамин, активный разбавитель, полые стеклянные микросферы, силику коллоидную и стеклянные волокна, предназначенная для создания изоляционных слоев на поверхности металлических конструкций (заявка WO 99/57182).
Недостатком этой композиции является то, что она обладает недостаточно высокой прочностью при сжатии и является сгорающей.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является полимерная композиция следующего состава, мас.ч.:
Эпоксидная смола
32-35
Олигоамидоамин
20-23
Полые стеклянные микросферы
26-30
Аммоний фосфорнокислый
16-18
Порошок отвержденной
фенолформальдегидной смолы
5-15
(патент РФ №2220990).
Композиция служит для заполнения участков сотовых конструкций, используемых в авиационной технике.
Недостатком композиции прототипа является то, что она обладает низкой прочностью при сжатии после отверждения в течение 6-12 часов при комнатной температуре. Время отверждения указанной композиции при комнатной температуре составляет 24-72 ч. Также данная композиция характеризуется низкой ударной вязкостью.
Технической задачей изобретения является получение полимерной композиции, отверждающейся в течение 6-12 часов при комнатной температуре и обладающей более высокой прочностью при сжатии и ударной вязкостью.
Для решения поставленной технической задачи предложена полимерная композиция, содержащая эпоксидный олигомер, олигоамидоамин, полые стеклянные микросферы, аммоний фосфорнокислый, содержащая дополнительно алифатический амин, катализатор, каучук и порошкообразный наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Эпоксидный олигомер
29,0-35,0
Олигоамидоамин
4,0-7,0
Полые стеклянные микросферы
25,0-33,0
Аммоний фосфорнокислый
15,0-21,5
Алифатический амин
8,0-12,0
Катализатор
0,5-1,0
Каучук
3,0-6,0
Порошкообразный наполнитель
2,5-3,5
В качестве эпоксидного олигомера используют продукт на основе эпихлоргидрина и дефенилолпропана - эпоксидную диановую смолу или диглицидиловый эфир резорцина.
В качестве олигоамидоамина используют продукт конденсации полиэтиленполиамина с димеризованными метиловыми эфирами жирных кислот соевого масла или продукт конденсации полиэтиленполиамина с синтетическими жирными кислотами льняного масла.
В качестве алифатического амина используют продукт конденсации формальдегида и фенола с диэтилентриамином или продукт взаимодействия фенола, формальдегида и этилендиамина.
В качестве катализатора используют 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол или N,N-диэтилэтанамин.
В качестве каучука используют олигобутадиеновый полимер с функциональными группами или хлорсодержащий полимер.
В качестве порошкообразного наполнителя используют двуокись титана пигментную белую с окисью хрома пигментной или пигментом жаростойким.
Авторами установлено, что применение в качестве отверждающей системы олигоамидоамина, алифатического амина и катализатора позволяет повысить скорость протекания процесса отверждения, обеспечивает высокое качество структуры, что в сочетании с использованием в составе композиции эластифицирующей добавки - каучука и высокодисперсного порошкообразного наполнителя обеспечивает высокую прочность при сжатии после отверждения в течение 6-12 часов при комнатной температуре и позволяет повысить ударную вязкость композиции.
В качестве эпоксидной диановой смолы используют, например, смолу марки ЭД-20 по ГОСТ 10587-84, в качестве диглицидилового эфира резорцина используют, например, смолу УП-637 по ТУ 6-05-241-194-79.
В качестве олигоамидоамина может быть использована, например, смола ПО-300 по ТУ 2224-092-05034239-96 или смола Л-20 по ТУ 6-06-1123-98.
В качестве алифатического амина может быть использован, например, Этал-47F5 по ТУ 2257-475-18826195-02 или АФ-2 по ТУ 2494-511-00203521-94.
В качестве катализатора может быть использован, например, 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол (УП-606/2) по ТУ 6-00209817.035-96 или N,N-диэтилэтанамин (ТЭА) по ТУ 2636-314-05808008-2000.
В качестве каучука может быть использован, например, СКН-30КТР «А» по ТУ 38.103474-86 или СКН-11ХР по ТУ 4-03227-76.
В качестве порошкообразного наполнителя может быть использована двуокись титана пигментная белая марки Р-02 по ГОСТ 9808-84, окись хрома пигментная ОХП-1 по ГОСТ 2912-79, пигмент жаростойкий №685 по ТУ 2364-017-00303835-96.
Примеры осуществления.
Пример 1. Полимерную композицию готовили следующим образом. В чистую фарфоровую или полимерную емкость ввели 32 г эпоксидного олигомера - смолы УП-637, 6 г каучука СКН-30КТР «А», 0,75 г катализатора ТЭА, 6 г олигоамидоамина - смолы ПО-300, 10 г алифатического амина - продукта Этал-47F5 и перемешивали. В приготовленное связующее вводили 18,5 г аммония фосфорнокислого, 2 г двуокиси титана Р-02 и 1 г окиси хрома ОХП-1. После этого добавляли 28 г полых стеклянных микросфер и перемешивали до получения однородной массы. Изготовление образцов для испытаний осуществляли механическим путем из отвержденных заготовок.
Полимерные композиции по примерам 2 и 3 получали аналогичным образом. Составы полимерных композиций по примерам 1-3 и по прототипу приведены в таблице 1, свойства - в табл.2 и 3.
Таблица 1
Наименование компонентов
Состав, мас.ч., по примерам
Прототип
1
2
3
4
Эпоксидный олигомер:Эпоксидная диановаясмола ЭД-20Диглицидиловый эфир резорцина - смола УП-637
-
29,0
35,0
32,0
32,0
-
-
-
Олигоамидоамин:
Смола ПО-300
6,0
4,0
-
20,0
Смола Л-20
-
-
7,0
-
Алифатический амин:Продукт Этал-47F5
10,0
12,0
-
-
Продукт АФ-2
-
-
8,0
-
Каучук:
СКН-30КТР «А»
6,0
6,0
-
-
СКН-11ХР
-
-
3,0
-
Катализатор:
УП-606/2
-
0,5
1,0
-
ТЭА
0,75
-
-
-
Полые стеклянные микросферы
28,0
25,0
33,0
26,0
Аммоний фосфорнокислый
18,5
21,5
15,0
16,0
Порошкообразные наполнители:
Двуокись титана Р-02
2,0
2,0
2,0
Окись хрома ОХП-1
1,0
-
0,5
-
Пигмент жаростойкий №685
-
1,5
-
-
Порошок отвержденной фенолформальдегидной смолы
-
-
-
5,0
Таблица 2
Время отверждения при комнатной температуре, ч
Прочность при сжатии, МПа
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Прототип
6
30
31
30
Не отвержден
8
37
39
34
Не отвержден
12
41
46
40
17
24
49
49
47
42
Таблица 3
№ п/п
Ударная вязкость, кДж/м<sup>2</sup>
Пример 1
3,2
Пример 2
3,5
Пример 3
2,8
Прототип
2,2
Результаты проведенных испытаний предлагаемой полимерной композиции показывают, что она отверждается в течение 6-12 часов при комнатной температуре и обладает более высокой прочностью при сжатии и ударной вязкостью.
Прочность при сжатии предлагаемой полимерной композиции по сравнению с полимерной композицией-прототипом после отверждения в течение 12 часов увеличилась в среднем в 2,49 раза, а после отверждения в течение 24 ч - в 1,15 раза. Ударная вязкость композиции увеличилась в среднем в 1,44 раза.
Использование предлагаемой полимерной композиции, обеспечивающей высокий уровень прочностных характеристик уже через 6-12 часов отверждения, позволит значительно сократить время выполнения технологических операций с сотовыми панелями с полимерной композицией как в условиях производства, так и ремонтных работ изделий авиационной техники.