КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ЭПОКСИДНОЙ ДИАНОВОЙ СМОЛЫ
EPOXY-DIANE RESIN BASED COMPOSITION

Изобретение относится к материалам конструкционного назначения на основе эпоксидной диановой смолы и может быть использовано в таких отраслях, как строительство, в качестве наливных бесшовных полов, защитных покрытий, имеющих повышенную деформационную стойкость, в машиностроении, ракетно-космической технике, для обеспечения пожарной безопасности изделий.
Известна композиция на основе эпоксидной диановой смолы для получения химически стойких, слабогорючих наполненных композиций, которые могут быть использованы для ремонта и восстановления строительных конструкций. Композиция содержит эпоксидную диановую смолу, аминный отвердитель, смесь бутадиен-нитрильного каучука и трихлордифенила, минеральный наполнитель, пластификатор - триоксид сурьмы, галогенсодержащий антипирен - раствор продукта бромирования 1,1-дихлор-2,2-бис(4-хлорфенил) этилена, железооксидный пигмент при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Эпоксидная диановая смола
29,00-32,70
Аминный отвердитель
2,49-3,70
Бутадиен-нитрильный каучук
и трихлордифенил
9,80-14,32
Минеральный наполнитель
37,38-47,62
Триоксид сурьмы
1,82-3,24
Галогенсодержащий антипирен
5,15-9,74
Железооксидный пигмент
0,87-2,18
К недостаткам относятся многокомпонентность композиции, низкая твердость и низкое разрушающее напряжение при изгибе, а также сложность процесса получения композиции, высокие энергозатраты и продолжительность приготовления смешанных железооксидных пигментов, продолжительное измельчение компонентов (Патент RU №2495894).
Известна композиция на основе эпоксидной диановой смолы с улучшенными технологическими и эксплуатационными характеристиками. Композиция содержит эпоксидную диановую смолу и катализатор отверждения - комплекс трис(галоген)алкилфосфата с хлоридом цинка, нанонаполнитель силикатного типа - органомонтмориллонит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Эпоксидная диановая смола
89,52-89,28
Комплекс трис(галоген)алкилфосфата
с хлоридом цинка
8,95-8,92
Органомонтмориллонит
1,52-1,78
Однако отверждение комплексом трис(галоген)алкилфосфата с хлоридом цинка, с сопутствующим протеканием каталитической реакции в смеси, как метод получения композиции на основе эпоксидной диановой смолы имеет существенный недостаток - длительное получение отвердителя катализатора, а также требуется дополнительное температурное воздействие на композицию при отверждении. Среди прочих к недостаткам относятся низкие прочностные характеристики, высокая цена наполнителя, высокие потери массы при возгорании (Патент RU №2453565).
Известна композиция на основе эпоксидной диановой смолы - огнестойкая композиция на основе эпоксидной диановой смолы, взятая за прототип, состоящая из эпоксидной диановой смолы, аминного отвердителя - этилендиаминометилфенола, минерального наполнителя - маршалита, гидропероксида изопропилбензола, ускорителя - НК-1 (раствор нафтената кобальта в стироле) и антипирена - фосфорсодержащего метакрилата при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Эпоксидная диановая смола
51,81-63,82
Этилендиаминметилфенол
8,81-10,85
Маршалит
15,54-19,16
Гидропероксид изопропилбензола
0,26-1,04
Раствор нафтената кобальта в стироле
0,70-2,07
Фосфорсодержащий метакрилат
5,21-20,73
Недостатками являются низкие физико-механические характеристики, а введение компонентов, ускоряющих отверждение, незначительно влияет на время отверждения, что сказывается на цене продукта, при этом время выдержки составляет 72 часа, кроме того, технология получения антипирена - фосфорсодержащего метакрилата трудоемкая и длительная (процесс продолжали в течение 6 часов). В то же время введение фосфорсодержащего метакрилата не позволяет отнести композицию к трудногорючим, так как полимеры считаются трудногорючими, если их кислородный индекс больше 27%. Введение минерального наполнителя - маршалита в заявленном количестве и режиме совмещения способствует неоднородности композиции (Патент RU №2412222).
Задачей предлагаемого изобретения является получение эпоксидных композиций для наливных бесшовных полов, защитных покрытий, имеющих повышенную деформационную стойкость и пониженную горючесть.
Решение поставленной задачи достигается тем, что композиция на основе эпоксидной диановой смолы, включающая эпоксидную диановую смолу, аминный отвердитель, минеральный наполнитель и антипирен, в качестве аминного отвердителя содержит триэтилентетрамин, в качестве минерального наполнителя натрий кремнефтористый - технологический отход производства фосфорной кислоты, в качестве антипирена - трифенилфосфат и дополнительно содержит пластификатор трихлорэтилфосфат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Эпоксидная диановая смола
70,42÷58,81
Триэтилентетрамин
10,56÷8,82
Трихлорэтилфосфат
10,56÷8,82
Трифенилфосфат
7,04÷5,88
Натрий кремнефтористый
1,4÷17,6
Эпоксидная диановая смола ГОСТ 10587-84, аминный отвердитель ТУ 6-02-1077-85, технологический отход производства фосфорной кислоты - натрий кремнефтористый ГОСТ 6613-86, пластификатор - трихлорэтилфосфат ТУ 6-05-1611-78 и антипирен - трифенилфосфат ГОСТ-2263-79.
Свойства композиции на основе эпоксидной диановой смолы определяли по действующим ГОСТам: 4648-71 - разрушающее напряжение при изгибе; 23677-79 - твердость по Бринеллю; 19109-84 - ударная вязкость; 4650-80 - водопоглощение; 12.1.044-89 - кислородный индекс (КИ); 10587-84 - определение динамической вязкости.
Пример 1
Процесс получения композиции на основе эпоксидной диановой смолы состоит из того, что эпоксидную диановую смолу смешивают с трихлорэтилфосфатом, трифенилфосфатом и натрием кремнефтористым в течение 3-5 минут до образования однородной массы. В полученную эпоксидную композицию вводят аминный отвердитель, перемешивают в течение 3-5 минут и наносят на подложку. При температуре 25±5°С выдерживают в течение 12 часов до полной полимеризации. Композиция на основе эпоксидной диановой смолы содержит, мас.%:
Эпоксидная диановая смола
70,42
Аминный отвердитель
10,56
Трихлорэтилфосфат
10,56
Трифенилфосфат
7,04
Натрий кремнефтористый
1,4
2
При этом введение менее 1,4 мас.% минерального наполнителя - натрия кремнефтористого приводит к снижению ударной вязкости до 12 кДж/м и огнестойкости до 25% об. композиции на основе эпоксидной диановой смолы.
Пример 2
Изготовление композиции на основе эпоксидной диановой смолы выполняли аналогично примеру 1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Эпоксидная диановая смола
66,6
Аминный отвердитель
10
Трихлорэтилфосфат
10
Трифенилфосфат
6,6
Натрий кремнефтористый
6,6
При этом в примере 2 введение компонентов является оптимальным и приводит к увеличению деформационно-прочностных характеристик, снижению горючести и времени отверждения композиции на основе эпоксидной диановой смолы.
Пример 3
Изготовление композиции на основе эпоксидной диановой смолы выполняли аналогично примеру 1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Эпоксидная диановая смола
58,81
Аминный отвердитель
8,82
Трихлорэтилфосфат
8,82
Трифенилфосфат
5,88
Натрий кремнефтористый
17,6
2
При этом в примере 3 введение более 17,6 мас.% наполнителя - натрия кремнефтористого приводит к увеличению вязкости от 35 Па*с и выше, снижению ударной вязкости от 14 кДж/м и ниже, также не обеспечивается равномерность распределения наполнителя в матрице.
-1
-1
Техническим результатом предлагаемого изобретения является пониженная горючесть композиции и высокая деформационная прочность за счет введения натрия кремнефтористого, имеющего повышенное содержание галогена фтора. Анализом спектра подтверждено наличие в натрии кремнефтористом связей SiF (750 см) и NaF (500 см), входящих в его химический состав. На чертеже представлена инфракрасная спектроскопия натрия кремнефтористого.
Увеличение выхода коксового остатка при начальном возгорании заявленной композиции в присутствии наполнителя - натрия кремнефтористого позволяет замедлить процессы пиролиза и снизить продолжительность пламени.
В примерах 1-3 при введении натрия кремнефтористого в композицию отмечено повышение механических свойств в 3 раза. Введение в композицию натрия кремнефтористого позволяет существенно снизить стоимость композиции и позволяет решить проблему с утилизацией отхода производства фосфорной кислоты - натрия кремнефтористого, а также обеспечивает создание материалов с новыми свойствами (пожаробезопасными, деформационно-прочностными).
Использование в композиции трихлорэтилфосфата и трифенилфосфата (примеры 1-3) позволяет существенно снизить горючесть и повысить деформационно-прочностные характеристики, а также снизить вязкость, при этом их сочетание с наполнителем - натрием кремнефтористым, который является структурообразующей и модифицирующей добавкой, позволяет влиять на процессы отверждения, при введении от 1,4 до 17,6 мас.% время отверждения сокращается на 20-70% соответственно, снижается горючесть до 36% об., что позволяет отнести композиции на основе эпоксидной диановой смолы к классу трудносгораемых, при этом обеспечивается высокая однородность и равномерность на подложке, а образование летучих не превышает 1%.
В таблице представлены свойства композиции на основе эпоксидной диановой смолы, которые подтверждают преимущества заявляемого решения перед прототипом.