RU2215012C2 - Состав для защиты полимерных композиционных материалов - Google Patents
Состав для защиты полимерных композиционных материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2215012C2 RU2215012C2 RU2001131857A RU2001131857A RU2215012C2 RU 2215012 C2 RU2215012 C2 RU 2215012C2 RU 2001131857 A RU2001131857 A RU 2001131857A RU 2001131857 A RU2001131857 A RU 2001131857A RU 2215012 C2 RU2215012 C2 RU 2215012C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- composition
- polymer
- hydroxyl
- adipate
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Abstract
Изобретение относится к полимерным композициям на основе модифицированных полиуретанов и может быть использовано в авиастроении для защиты лопастей из полимерных композиционных материалов винтовентиляторных двигателей и других агрегатов, подвергающихся в процессе эксплуатации газоабразивной, газокапельной эрозии при воздействии знакопеременных динамических нагрузок и атмосферных условий. Состав содержит, мас.ч.: гидроксилсодержащий полиэфир с карбоксиными группами 50-80, полиэфирадипинат 20-30; алифатический изоцианат 35-45; нитевидные кристаллы ZnO, имеющие макроструктуру осей тетраэдра с соотношением длины кристалла и его диаметра (20-30):1, 1-4,9; органический растворитель 10-40. Дополнительно в состав введен пигмент в количестве 10-50 мас. ч. и катализатор - третичный амин в количестве 1,0-1,4 мас.ч. Технической задачей данного изобретения является создание состава покрытия для защиты полимерных композиционных материалов, обладающего высокой атмосферостойкостью, устойчивостью к газоабразивной и газокапельной эрозии, высокими механическими свойствами и адгезионной прочностью к защищаемой подложке в условиях воздействия переменных динамических нагрузок при толщине покрытия не более 250 мкм. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к области полимерных композиций на основе модифицированных полиуретановых связующих, используемых для защиты лопастей из полимерных композиционных материалов от газоабразивной и газокапельной эрозии, эксплуатирующихся в атмосферных условиях.
Одним из сложнейших вопросов, стоящих перед современным материаловедением, является обеспечение надежной защиты деталей и агрегатов авиационной техники, эксплуатирующихся в сложных условиях эрозионного воздействия внешней среды. Возникающие эрозионные разрушения приводят к снижению усталостной прочности неметаллических конструкционных материалов.
Известно эрозионностойкое покрытие на основе ароматического силана. Такое покрытие стойко к термоокислительной деструкции, устойчиво к влаге. Механические характеристики можно регулировать путем выбора полимера нужной изомерной структуры и отвердителя (US 4874643, А, 1989). Применяется такое покрытие для авиационной и космической техники.
Существенным недостатком покрытий на основе ароматических силанов является их недостаточная атмосферостойкость и светостойкость.
Известны эрозионностойкие покрытия на основе полиуретановых эластомеров, которые находят применение для защиты различных поверхностей от газоабразивной, газокапельной и кавитационной эрозии (Лабутин А.Л. Антикоррозионные и герметизирующие материалы на основе синтетических каучуков, Л.: Химия, 1982, 214 с.). Основным недостатком таких покрытий является низкая адгезия к металлическим и неметаллическим поверхностям.
Известны композиции на основе полиуретановых связующих, которые обладают улучшенными прочностными свойствами, низким модулем упругости, хорошей адгезией к стали, бетону. Они содержат в качестве наполнителя тальк, силикаты, глину, карбонат кальция (Патент США 4870150, 1989). Недостатком этих покрытий является низкая адгезия к полимерным композиционным материалам, недостаточная стойкость к газокапельной эрозии.
Известны полиуретановые покрытия с высокой светостойкостью и атмосферостойкостью на основе органического полимера с двумя гидроскильными группами и полиизоцианатбиурета (Патент США 4772665, 1988). Существенным недостатком этих композиций является недостаточная устойчивость к газоабразивной и газокапельной эрозии.
Известна композиция на основе алифатического полиэфиргликоля, изоцианата, циклоалифатического амина. С целью повышения влагостойкости композиция содержит силикат алюминия, соевое масло, а также 20-40% каучука (в качестве наполнителя) в виде дисперсного порошка с размером частиц 0,4 мм. Она хорошо защищает металлические поверхности от коррозии и механических воздействий (Патент ЕР 080486). Недостатком этой композиции является низкая адгезия к поверхности полимерного композиционного материала.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является композиция, содержащая связующее на основе полиуретанового эластомера, отвердитель на основе изоцианата, волокнистый наполнитель (жесткие полимеры) или минеральный наполнитель (стекло, графит, карбонат кальция и др.) Для повышения ударной прочности в полимерные композиции могут быть введены мелкодисперсные частицы каучука (полибутадиенового, акрилонитрильного). При этом модуль эластичности увеличивается в 1,5-2 раза.
Состав композиции, принятый за прототип, содержит уретановый эластомер - 80 мас. ч., изоцианатный отвердитель - 20 мас. ч., наполнитель-волокнистое стекло - 10 мас. ч., растворитель 30 мас. ч (Патент США 4861803). Композиция может быть использована в качестве атмосферостойкого эрозионностойкого покрытия. Однако для достижения высокой эрозионной стойкости необходимо наносить покрытие на подложку толщиной 2,0-2,5 мм, что недопустимо для изделий авиационной техники, особенно лопастей винтовентиляторных двигателей, т.к. толстослойное покрытие существенно увеличивает вес конструкции, а также затрудняет проведение контроля силовых установок. Кроме того, эластомерные покрытия такого состава и такой толщины имеют недостаточно высокую адгезию к поверхности пластика. Применение волокнистых наполнителей в тонкослойных покрытиях не обеспечивает изотропии прочностных и деформационных свойств, которые необходимы для покрытий, работающих в условиях воздействия знакопеременных динамических нагрузок.
Технической задачей данного изобретения является создание состава покрытия для защиты полимерных композиционных материалов, обладающего высокой атмосферостойкостыо, устойчивостью к газоабразивной и газокапельной эрозии, высокими механическими свойствами и адгезионной прочностью к защищаемой подложке в условиях воздействия знакопеременных динамических нагрузок, при толщине покрытия не более 250 мкм.
Для достижения поставленной задачи предложен состав для защиты полимерных композиционных материалов, содержащий связующее на основе полиуретана, отвердитель на основе изоцианата, наполнитель и органический растворитель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит полиэфирадипинат, в качестве связующего он содержит гидроксилсодержащий полиэфир с карбоксильными группами, а в качестве наполнителя - нитевидные кристаллы оксида цинка (ZnO), имеющие макроструктуру осей тетраэдра, с соотношением длины кристалла и его диаметра (20-30):1, при следующем соотношении компонентов (мас. ч):
1. Гидроксилсодержащий полиэфир с карбоксильными группами -(JK: 246-135-10 Чехия) - 50-80
2. Полиэфирадипинат - 20-30
3. Алифатический изоцианат (JK: 246-135-11-0000) (Чехия) - 35-45
4. Нитевидные кристаллы ZnO (ТУ 6-02-1182-85) - 1-4,9
5. Органический растворитель - 10-40
Для придания цвета в состав композиции вводят пигменты в количестве 10-50 мас. ч.
1. Гидроксилсодержащий полиэфир с карбоксильными группами -(JK: 246-135-10 Чехия) - 50-80
2. Полиэфирадипинат - 20-30
3. Алифатический изоцианат (JK: 246-135-11-0000) (Чехия) - 35-45
4. Нитевидные кристаллы ZnO (ТУ 6-02-1182-85) - 1-4,9
5. Органический растворитель - 10-40
Для придания цвета в состав композиции вводят пигменты в количестве 10-50 мас. ч.
Для ускорения процесса отверждения связующего в композицию может быть введен катализатор - третичный амин (триэтиламин, диметилбензиламин) в количестве 10,0-1,4 мас. ч.
В качестве органического растворителя используют смесь ксилола и этилбензола.
Применяемый в качестве модификатора в композиции полиэфирадипинат, имеющий концевые гидроксильные группы, взаимодействуя с алифатическим изоцианатом, повышает эластичность композиции без существенного снижения прочности.
Введение наполнителя в полимерную композицию существенно влияет на физико-механические свойства наполненной композиции. Применяемый в композиции наполнитель - нитевидные кристаллы ZnO, имеющие макроструктуру осей тетраэдра, в небольших количествах способствует образованию менее жесткой структуры за счет образования более рыхлой упаковки цепей макромолекул в поверхностном слое на границе раздела полимер-наполнитель. Такая упаковка цепей макромолекул на границе раздела полимер-наполнитель способствует релаксации механических напряжений при деформациях наполненной нитевидными кристаллами ZnO полиуретановой композиции, а также образованию "свободных объемов" на границе раздела полимер-наполнитель, что способствует уменьшению напряжений, возникающих при формировании структуры (усадочные напряжения), т.е. при отверждении композиции.
Соотношение длины кристалла ZnO с его диаметром имеет важное значение как фактор, изменяющий условия развития трещины при ее формировании. Соотношение длины кристалла ZnO с его диаметром в данной композиции (20-30):1 способствует повышению долговечности пленки покрытия при динамическом воздействии (например, при газоабразивном, газокапельном воздействии, при циклическом изгибе) за счет эффективного подавления процесса образования и развития микротрещин.
Примеры осуществления
Пример 1. К 50 мас. ч. гидроксилсодержащего полиэфира с молекулярной массой ≅600-750 и соотношением СООН/ОН 1:1,72, являющегося продуктом взаимодействия диэтиленгликоля и изофталевой кислоты, добавляют 10 мас. ч. органического растворителя (ксилол + этилбензол). В полученный раствор вводят 4,9 мас. ч. нитевидных кристаллов ZnO и диспергируют на бисерной мельнице, затем в композицию вводят 20 мас. ч. полиэфирадипината, с молекулярной массой ≅400-600 и содержанием гидроксильных групп 6-7%, являющегося продуктом взаимодействия этиленгликоля и адипиновой кислоты, а затем - 35 мас. ч. полиизоцианатбиурета. Полученный состав тщательно перемешивают и наносят на поверхность. Время жизни полученного состава - 5 часов при температуре 20oС. Продолжительность высыхания слоя покрытия до степени 1 - не более 2 часов. В таблице 1 приведены составы предлагаемой композиции и прототипа.
Пример 1. К 50 мас. ч. гидроксилсодержащего полиэфира с молекулярной массой ≅600-750 и соотношением СООН/ОН 1:1,72, являющегося продуктом взаимодействия диэтиленгликоля и изофталевой кислоты, добавляют 10 мас. ч. органического растворителя (ксилол + этилбензол). В полученный раствор вводят 4,9 мас. ч. нитевидных кристаллов ZnO и диспергируют на бисерной мельнице, затем в композицию вводят 20 мас. ч. полиэфирадипината, с молекулярной массой ≅400-600 и содержанием гидроксильных групп 6-7%, являющегося продуктом взаимодействия этиленгликоля и адипиновой кислоты, а затем - 35 мас. ч. полиизоцианатбиурета. Полученный состав тщательно перемешивают и наносят на поверхность. Время жизни полученного состава - 5 часов при температуре 20oС. Продолжительность высыхания слоя покрытия до степени 1 - не более 2 часов. В таблице 1 приведены составы предлагаемой композиции и прототипа.
Составы в соответствии с примерами 2-4 таблицы 1 готовятся аналогично, но при диспергировании нитевидных кристаллов по примерам 2 и 3 вводят пигменты (в примере 2 - желтый светопрочный, в примере 3 - голубой фталоцианиновый), а по примерам 3 и 4 - катализатор.
В примерах 2 и 4 использованы в качестве алифатического изоцианата гексаметилендиизоцианат, в примере 3 - полиизоцианатбиурет.
В качестве полиэфирадипината в примерах 2 и 3 использован продукт взаимодействия диэтиленгликоля и адипиновой кислоты, а в примере 4 - продукт взаимодействия этиленгликоля и фталевой и адипиновой кислот.
В качестве гидроксилсодержащего полиэфира с карбоксильными группами использованы продукты взимодействия: в примере 2 - пентаэритрита и терефталевой кислоты, в примере 3 - пропиленгликоля и малеинового ангидрида, в примере 4 - янтарной кислоты и 3-метилолпропана.
Из композиций, приведенных в примерах 1-4, были получены покрытия на пластике с толщиной 150-180 мкм. Определены предел прочности при растяжении, относительное удлинение. адгезионная прочность, а также устойчивость к газоабразивной и газокапельной эрозии. Полученные результаты приведены в таблице 2.
Как видно из приведенных примеров, применение изобретения позволяет получить покрытие, устойчивое к газоабразивной и газокапельной эрозии, которое обеспечивает защиту полимерного композиционного материала при ограниченной толщине покрытия (до 250 мкм) в атмосферных условиях.
Разработанный состав позволит повысить ресурс и надежность работы лопастей винтовентиляторных двигателей и других агрегатов авиационной техники в 1,5-2 раза.
Claims (2)
1. Состав для защиты полимерных композиционных материалов, содержащий связующее, изоцианатный отвердитель, наполнитель и органический растворитель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит полиэфирадипинат, в качестве связующего содержит гидроксилсодержащий полиэфир с карбоксильными группами, в качестве изоцианатного отвердителя - алифатический изоцианат, а в качестве наполнителя - нитевидные кристаллы оксида цинка, имеющие макроструктуру осей тетраэдра с соотношением длины кристалла к его диаметру (20-30): 1, при следующем соотношении компонентов, мас. ч:
Гидроксилсодержащий полиэфир с карбоксильными группами - 50-80
Полиэфирадипинат - 20-30
Алифатический изоцианат - 35-45
Нитевидные кристаллы ZnO - 1,0-4,9
Органический растворитель - 10-40
2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит пигмент в количестве 10-50 мас. ч.
Гидроксилсодержащий полиэфир с карбоксильными группами - 50-80
Полиэфирадипинат - 20-30
Алифатический изоцианат - 35-45
Нитевидные кристаллы ZnO - 1,0-4,9
Органический растворитель - 10-40
2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит пигмент в количестве 10-50 мас. ч.
3. Состав по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он дополнительно содержит катализатор - третичный амин в количестве 1,0-1,4 мас. ч.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001131857A RU2215012C2 (ru) | 2001-11-27 | 2001-11-27 | Состав для защиты полимерных композиционных материалов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001131857A RU2215012C2 (ru) | 2001-11-27 | 2001-11-27 | Состав для защиты полимерных композиционных материалов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2215012C2 true RU2215012C2 (ru) | 2003-10-27 |
RU2001131857A RU2001131857A (ru) | 2004-02-27 |
Family
ID=31988523
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001131857A RU2215012C2 (ru) | 2001-11-27 | 2001-11-27 | Состав для защиты полимерных композиционных материалов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2215012C2 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110207893A1 (en) * | 2008-08-28 | 2011-08-25 | Interface Biologis Inc. | Thermally stable biuret and isocyanurate based surface modifying macromolecules and uses thereof |
US8877062B2 (en) | 2009-05-15 | 2014-11-04 | Interface Biologics, Inc. | Antithrombogenic hollow fiber membranes and filters |
US9759181B2 (en) | 2009-04-24 | 2017-09-12 | Hempel A/S | Coating composition for wind turbine blades |
US9764884B2 (en) | 2014-10-06 | 2017-09-19 | Interface Biologics, Inc. | Packaging materials including a barrier film |
US10557030B2 (en) | 2016-10-18 | 2020-02-11 | Evonik Canada Inc. | Plasticized PVC admixtures with surface modifying macromolecules and articles made therefrom |
US10961340B2 (en) | 2017-07-14 | 2021-03-30 | Fresenius Medical Care Holdings, Inc. | Method for providing surface modifying composition with improved byproduct removal |
-
2001
- 2001-11-27 RU RU2001131857A patent/RU2215012C2/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЛАБУТИН А.Л. Антикоррозионные и герметизирующие материалы на основе синтетических каучуков. - Л.: Химия, 1982, с.214. * |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110207893A1 (en) * | 2008-08-28 | 2011-08-25 | Interface Biologis Inc. | Thermally stable biuret and isocyanurate based surface modifying macromolecules and uses thereof |
US20120148774A1 (en) * | 2008-08-28 | 2012-06-14 | Interface Biologics Inc. | Thermally stable biuret and isocyanurate based surface modifying macromolecules and uses thereof |
US8318867B2 (en) * | 2008-08-28 | 2012-11-27 | Interface Biologics, Inc. | Thermally stable biuret and isocyanurate based surface modifying macromolecules and uses thereof |
US9751972B2 (en) | 2008-08-28 | 2017-09-05 | Interface Biologic Inc. | Thermally stable biuret and isocyanurate based surface modifying macromolecules and uses thereof |
US9759181B2 (en) | 2009-04-24 | 2017-09-12 | Hempel A/S | Coating composition for wind turbine blades |
US8877062B2 (en) | 2009-05-15 | 2014-11-04 | Interface Biologics, Inc. | Antithrombogenic hollow fiber membranes and filters |
US9687597B2 (en) | 2009-05-15 | 2017-06-27 | Interface Biologies, Inc. | Antithrombogenic hollow fiber membranes and filters |
US9884146B2 (en) | 2009-05-15 | 2018-02-06 | Interface Biologics Inc. | Antithrombogenic hollow fiber membranes and filters |
US11766511B2 (en) | 2009-05-15 | 2023-09-26 | Interface Biologics, Inc. | Antithrombogenic hollow fiber membranes and filters |
US9764884B2 (en) | 2014-10-06 | 2017-09-19 | Interface Biologics, Inc. | Packaging materials including a barrier film |
US10557030B2 (en) | 2016-10-18 | 2020-02-11 | Evonik Canada Inc. | Plasticized PVC admixtures with surface modifying macromolecules and articles made therefrom |
US10961340B2 (en) | 2017-07-14 | 2021-03-30 | Fresenius Medical Care Holdings, Inc. | Method for providing surface modifying composition with improved byproduct removal |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2001131857A (ru) | 2004-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU608106B2 (en) | A curable composition of oxyalkylene polymer | |
KR100976831B1 (ko) | 콘크리트 구조물 보호용 수용성 폴리우레아 수지 코팅제 조성물 및 이 코팅제 조성물을 이용한 시공방법 | |
WO2006055038A1 (en) | Abrasion resistant coatings | |
EP0294013B1 (en) | Cavitation-resistant polymer and coating | |
RU2215012C2 (ru) | Состав для защиты полимерных композиционных материалов | |
JP2016539196A (ja) | 新規被覆組成物 | |
CN112898884B (zh) | 一种耐磨聚脲涂料及其制备方法和应用 | |
CN103834283A (zh) | 一种具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料及其制备方法 | |
ES2700868T3 (es) | Composición de recubrimiento | |
CN101805557A (zh) | 具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料及其制备方法 | |
RU2290421C1 (ru) | Состав для защитного покрытия | |
US5976415A (en) | Corrosion-inhibiting polysulfide sealants | |
RU2360938C1 (ru) | Эпоксидная композиция для покрытия | |
KR101148963B1 (ko) | 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지를 이용한 미끄럼방지 포장재 조성물 | |
RU2261879C1 (ru) | Износостойкий защитный полимерный состав | |
JPH10114813A (ja) | 一液型ウレタン樹脂組成物 | |
EP0502864B1 (en) | Flexible composition on the basis of a binder and at least one filler | |
US9828508B2 (en) | Rapid cure polysulfide coatings for cavitation resistance, erosion resistance, and sound damping | |
WO2020089296A1 (en) | Leading edge protection composition and uses thereof | |
JPH01279958A (ja) | 硬化性組成物 | |
JP2004115565A (ja) | アスファルト系耐チッピング材 | |
KR102291664B1 (ko) | 방수·방식용 폴리우레아계 시트 및 이를 이용한 방수·방식 시공방법 | |
Bakar et al. | Effect of kaolin and polyurethane on the fracture and thermal properties of epoxy based compositions | |
KR102376297B1 (ko) | 분산성이 향상된 실리카 및 표면 처리된 탄소섬유를 활용한 방충재 및 이의 제조방법 | |
RU2233299C2 (ru) | Эпоксидно-перхлорвиниловая композиция для покрытий |