ЭПОКСИУРЕТАНОВЫЙ ЗАЛИВОЧНЫЙ КОМПАУНД
EPOXY-URETHANE FILLING COMPOUND

Изобретение относится к области получения полимерных композиций, предназначенных для заливки, герметизации и пропитки отдельных элементов и блоков радио- и электроаппаратуры с целью электрической изоляции, защиты от внешней среды и механических воздействий.
Известен герметизирующий компаунд, содержащий эпоксидиановую смолу ЭД-22 с содержанием эпоксидных групп 22%, олигоэфиракрилат МГФ-9, метафенилендиамин, наполнитель, представляющий собой смесь 6,0 вес.ч. нитрида бора, 4,0 вес.ч. талька и 0,8 вес.ч. аэросила, нигрозин в качестве черного красителя и катализатора реакции отверждения эпоксидных групп (RU 2329280, МПК C08K 3/10, C08L 63/02, H01B 3/40, H01L 23/28).
Герметизирующий компаунд характеризуется более плотной и жесткой полимерной сеткой.
Известно полиуретановое пленкообразующее для получения покрытий, включающее полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000 у.е., полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, N,N-тетрапропанолэтилендиамин, и органический растворитель - этилацетат и/или бутилацетат, этилацетат и/или толуол (RU 2236425, МПК 7 C08L 75/08, C08G 18/65, C08G 18/32, C09D 175/08, C09D 175/04, опубл. 20.09.2004).
Однако данная композиция непригодна для герметизации радио- и электроаппаратуры.
Известна эпоксиполиуретановая композиция, включающая полиол, эпоксидную смолу, отвердитель изоцианат (RU 2457220, C08G 18/58, C08G 18/10, C08G 18/48, C08G 18/68, опубл. 27.07.2012).
Данная композиция обладает недостаточно высокими прочностными характеристиками и продолжительностью отверждения 6-41 ч.
Наиболее близкой по технической сущности является герметизирующая композиция, предназначенная для получения двухкомпонентных компаундов повышенной прочности, включающая уретановый форполимер, гидроксилсодержащий компонент и катализатор, в качестве уретанового форполимера она содержит форполимер на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата и смеси полиоксипропиленгликолей мол.м. 200 и 20000 соответственно при соотношении (мас.ч.) соответственно 61,5:5,8:8,3-80,8:18:29,1, в качестве гидроксилсодержащего компонента смесь полиоксипропиленгликолей мол.м. 1000 и 2000 соответственно и оксиэтилизированного этилендиамина мол.м. 200 при соотношении (мас.ч.): 0,01:0,01:1,4-73,6:75,0:31,0 соответственно, в качестве катализатора - дибутилдилаурат олова (RU 2089589, МПК 6 C09K 3/10, C08G 18/48, C08G 18/7, опубл. 10.09.1997).
Однако данная композиция не обладает соответствующей вязкостью, обеспечивающей пропиточные и заливочные свойства. Герметизирующая композиция имеет время отверждения менее 1 часа и недостаточно высокие показатели прочности на разрыв.
Задачей изобретения является получение двухупаковочных эпоксиуретановых заливочных компаундов с улучшенными эксплуатационными характеристиками, а также расширение ассортимента композиций данного назначения.
Техническим результатом является улучшение технологических и эксплуатационных характеристик, а именно времени отверждения (не менее 1 часа), увеличение предела прочности на разрыв.
Технический результат достигается тем, что эпоксиуретановый заливочный компаунд, включающий изоцианатсодержащий форполимер, гидроксилсодержащий компонент, согласно изобретению дополнительно содержит наполнители - тальк молотый, двуокись титана, окись алюминия и растворитель, а в качестве гидроксилсодержащего компонента содержит продукт взаимодействия эпоксидной смолы, сложного полиэфира и N,N'-тетраоксипропилендиамина с молекулярной массой 290 (лапрамол 294) в соотношении 2-4:16-18:1-2, а в качестве изоцианатсодержащего форполимера содержит продукт взаимодействия полиизоцианата на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата с соответствующим гидроксилсодержащему олигомеру сложным полиэфиром в соотношении 1:18-20, при следующем соотношении исходных компонентов, мас. %:
Гидроксилсодержащий компонент
21,8-39,3
Изоцианатсодержащий форполимер
11,2-27,4
Тальк молотый
0,9-3,7
Двуокись титана
0,2-1,9
Окись алюминия
12,4-20,3
Растворитель
остальное
В результате сопоставительного анализа предлагаемого эпоксиуретанового компаунда с известной композицией-прототипом можно сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна", так как в данном случае содержится новая совокупность ингредиентов (использование различных марок эпоксидных смол и полиэфиров, введение наполнителей) в новом количественном соотношении.
"Изобретательский уровень" предлагаемого изобретения иллюстрируется вышеизложенным и заключается в том, что дополнительное введение в состав гидроксилсодержащего компонента низкомолекулярного полиола-N,N-тетрапропанолэтилендиамина привело к ожидаемому ускорению процесса отверждения композиции за счет его большей функциональности и меньшей молекулярной массы, чем у гидроксилсодержащего компонента по прототипу, что привело к улучшению эксплуатационных характеристик.
Эпоксиуретановые заливочные компаунды представляют собой двухупаковочную систему на основе гидроксилсодержащего олигомера и изоцианатсодержащего форполимера. Гидроксилсодержащий олигомер получен путем смешения эпоксидной смолы, сложного полиэфира, оксипропилированного этилендиамина и наполнителей. Изоцианатсодержащий форполимер получен взаимодействием полиизоцианата с соответствующим гидроксилсодержащему олигомеру полиэфиром.
Предлагаемая композиция изготовлена из промышленно выпускаемых ингредиентов на стандартном химическом оборудовании.
В качестве эпоксидной смолы использовали смолы ЭД-20 (ГОСТ 10587-84); Epikote 828 от компании Resolution Performance Products (Нидерланды), Der 331 фирмы DOW CHEMICAL (США).
В качестве сложных полиэфиров были использованы полиэтиленбутиленгликольадипинат марки ПДА 800 (ТУ 38.103287-80) и полидиэтиленгликольадипинат с наименованием полиэфир строительный (ПС) (ТУ 38.103260-80). Полиизоцианат представляет собой смесь 4,4-дифенилметандиизоцианта с высокофункциональными изоцианатами (ТУ 113-03-29-22-84). В качестве ускорителя отверждения, сшивающего агента использовали лапрамол 294-оксипропилированный этилендиамин (N,N'-тетрапропанолэтилендиамин) (ТУ 2226-010-10488057-94). Растворители - бутилацетат (ГОСТ 22300-76), o-ксилол (ТУ 6-09-3825-78), толуол (ГОСТ 14710-78). В качестве наполнителей используются: тальк молотый, например ТМК-28, имеет ГОСТ 21234-75, оксид титана (ТУ 6-09-2166-77), окись алюминия (ТУ 6-09-426-75).
Техническую сущность и преимущества предлагаемого состава иллюстрируют следующие примеры.
Пример 1-8
Изготовление эпоксиуретановых заливочных компаундов осуществляли следующем образом: на первом этапе получают гидроксилсодержащие олигомеры на основе эпоксидиановой смолы и сложного полиэфира. Взаимодействие полиэфира с эпоксидной смолой проводят в трехгорлой колбе, снабженной мешалкой и термометром, при температуре 160-180°C в течение 50-60 мин, затем полученную смесь вакуумируют в течение 5-7 мин при давлении 3-5 мм рт.ст. Затем в охлажденную до температуры 20-30°C смесь вводят N,N'-тетраоксипропилендиамин. К полученному гидроксилсодержащему олигомеру добавляют наполнители и перемешивают в течение 15 мин.
В качестве отвердителя используют изоцианатсодержащий форполимер. Синтез изоцианатсодержащего форполимера ведут при остаточном давлении 3-5 мм рт.ст. в трехгорлой колбе, снабженной механической мешалкой, при температуре 60°C в течение 15-30 мин согласно методике (Вест. Казанского технологического университета. Т 16. №1. С.136-138). Изоцианатсодержащий форполимер получен взаимодействием полиизоцианата (ПИЦ) с соответствующим гидроксилсодержащему олигомеру сложным полиэфиром (ПЭ), с сохранением массового соотношения ПЭ:ПИЦ=1:18-20.
Путем смешивания гидроксилсодержащего олигомера и изоцианатсодержащего форполимера получают эпоксиуретановые заливочные компаунды. Отверждение проводят при температуре 20-30°C. В качестве растворителей используют толуол или смесь бутилацетата с o-ксилолом в объемном соотношении 1:4.
В качестве материала образцов для всех видов испытаний использовали стекло марки М5 по ГОСТ 11-2001. Подготовку поверхности образцов для испытаний проводили в соответствии с ГОСТ 8832. Подготовка включала в себя очистку поверхности растворителем (ацетон, уайт-спирит, растворители NN 645, 646, 647, 648). Получаемые покрытия сушили в естественных условиях при относительной влажности воздуха 70-90%. Перед испытанием физико-механических свойств образцы выдерживали при комнатной температуре в течение не менее 48 часов, а защитных свойств - не менее 7 суток. Время высыхания до степени 3 определяли по ГОСТ 19007-73, твердость по Шору по ГОСТ 263-75, прочность на разрыв, относительное удлинение определяли в соответствии с ГОСТ 11262-80, стойкость покрытия к воздействию агрессивных жидких сред оценивали по ГОСТ 12020-72, тангенса угла диэлектрических потерь по ГОСТ 22372-77, электрическое сопротивления при постоянном напряжении по ГОСТ 6433.2-71.
Компонентный состав и свойства эпоксиуретановых компаундов представлены в таблицах 1 и 2.
Из приведенных данных эпоксиуретановые заливочные компаунды по сравнению с прототипом характеризуются более высокими физико-механическими характеристиками.