RU2775468C1 - Polymer composition - Google Patents

Abstract

FIELD: high-strength polymer compositions.

SUBSTANCE: invention relates to the field of obtaining high-strength polymer compositions based on epoxy resins or mixtures thereof and cycloaliphatic dioxides intended for the manufacture of large-sized products from composite materials that are resistant to prolonged exposure to water. The polymer composition as a hardener contains the product of the interaction of an aromatic amine or a mixture thereof (A) and an aliphatic amine or a mixture thereof (B) in the ratio A:B in wt. pts. from 0.1:99.9 to 99.9:0.1 with organic or inorganic acids with a dissociation constant from 0.5⋅10^-10 to 99.25⋅10^-5 or their anhydrides, the introduction of which is carried out by dispersion in a mixture (A + B), or previously dissolved in an organic solvent in a ratio in wt. pts mixture of amines (A + B): acid or its anhydride (C) from (A + B): C from 98:2 to 80:20 by stirring in a reactor with a high-speed stirrer at a temperature of 60÷140°C for 2- 80 hours, followed by distillation of the resulting water, which is then introduced into a mixture of epoxy resin with a diluent and stirred at T = 15-40°C for 15÷30 minutes at the following ratio of components, in mass parts: epoxy resin - 100, cycloaliphatic dioxide - 10÷150, hardener - 20÷80.

EFFECT: proposed polymer composition is characterized by increased viability, increased water resistance and strength characteristics, including when exposed to high temperatures.

1 cl, 3 tbl, 7 ex

Description

Изобретение относится к высокопрочным полимерным композициям на основе эпоксидных смол и циклоалифатических диокисей, предназначенным для изготовления крупногабаритных изделий из композитных материалов, устойчивых к длительному пребыванию в воде, а также заливочных и пропиточных компаундов электротехнического назначения и др. целей.The invention relates to high-strength polymer compositions based on epoxy resins and cycloaliphatic dioxides, intended for the manufacture of large-sized products from composite materials that are resistant to prolonged exposure to water, as well as potting and impregnating compounds for electrical purposes, and other purposes.

Известны полимерные композиции на основе эпоксидных смол, содержащие в качестве отвердителей аминоаддукты, полученные взаимодействием алифатических или ароматических аминов с эпоксидными диановыми или алифатическими смолами и активные разбавители (см. «Справочник по пластическим массам» по ред. В.М. Катаева и др. 1975, Издательство «Химия» стр. 207 и 219).Known polymer compositions based on epoxy resins containing as hardeners amino adducts obtained by the interaction of aliphatic or aromatic amines with epoxy dian or aliphatic resins and active diluents (see "Handbook of Plastics" edited by V.M. Kataev et al. 1975 , Chemistry Publishing House, pp. 207 and 219).

Недостатками описанных композиций являются сравнительно невысокие технологические свойства - малая жизнеспособность при переработке, высокая пиковая температура экзотермической реакции при отверждении формуемых из них изделий, что не позволяет использовать для изготовления крупногабаритных изделий.The disadvantages of the described compositions are relatively low technological properties - low viability during processing, high peak temperature of the exothermic reaction during curing of products formed from them, which does not allow using for the manufacture of large-sized products.

Ближайшим прототипом заявляемого изобретения является полимерная композиция на основе эпоксидных смол с активным разбавителем и низкомолекулярным гидроксилсодержащим соединением, содержащая в качестве отвердителя аминоаддукты, полученные взаимодействием алифатических или ароматических и алкиленароматичнских аминов с эпоксидными диановыми или алифатическими смолами, циклоалифатическими или алифатически-циклоалифатическими диокисями с добавлением акрилатов и аминоспиртов.The closest prototype of the claimed invention is a polymer composition based on epoxy resins with an active diluent and a low molecular weight hydroxyl-containing compound containing, as a hardener, amino adducts obtained by the interaction of aliphatic or aromatic and alkylene aromatic amines with epoxy dianic or aliphatic resins, cycloaliphatic or aliphatic-cycloaliphatic dioxides with the addition of acrylates and amino alcohols.

Недостатком указанной полимерной композиции является низкий уровень прочности при повышенных температурах, а также, низкая жизнеспособность и высокая экзотермичность, не позволяющая использовать ее для изготовления крупногабаритных изделий. [RU 2.507.226]The disadvantage of this polymer composition is a low level of strength at elevated temperatures, as well as low viability and high exothermicity, which does not allow it to be used for the manufacture of large-sized products. [RU 2.507.226]

Целью заявляемой полимерной композиции является увеличение жизнеспособности, снижение экзотермичности и повышение водостойкости и прочностных характеристик, в том числе при воздействий высоких температур.The purpose of the claimed polymer composition is to increase viability, reduce exothermicity and increase water resistance and strength characteristics, including when exposed to high temperatures.

Поставленная цель достигается тем, что полимерная композиция на основе эпоксидных смол или их смесей и циклоалифатических диокисей, в качестве отвердителя содержит продукт взаимодействия смеси ароматического амина или их смеси (А) и алифатического амина или их смесей (Б) в соотношении А:Б в масс. ч. от 0,1:99,9 до 99,9:0,1 с органическими или неорганическими кислотами с константной диссоциации от 0,5⋅10^-10 до 9,25⋅10^-5 или их ангидридами, введение которых осуществляют диспергированием в смеси (А+Б), или предварительно растворив в органическом растворителе в соотношении в масс. ч смесь аминов (А+Б):кислота или ее ангидрид (В) от (А+Б):В от 98:2 до 80:20 путем перемешивания в реакторе с быстроходной мешалкой при температуре 60÷140°С в течение 2-80 часов с последующей отгонкой образующейся воды.This goal is achieved in that the polymer composition based on epoxy resins or mixtures thereof and cycloaliphatic dioxides, as a hardener, contains the product of the interaction of a mixture of aromatic amine or mixtures thereof (A) and aliphatic amine or mixtures thereof (B) in the ratio A:B in mass . hours from 0.1:99.9 to 99.9:0.1 with organic or inorganic acids with a dissociation constant from 0.5⋅10 ^-10 to 9.25⋅10 ^-5 or their anhydrides, the introduction of which is carried out by dispersion in a mixture (A + B), or previously dissolved in an organic solvent in a ratio in wt. h mixture of amines (A + B): acid or its anhydride (C) from (A + B): C from 98:2 to 80:20 by stirring in a reactor with a high-speed stirrer at a temperature of 60÷140°C for 2- 80 hours, followed by distillation of the resulting water.

При следующем соотношении компонентов в массовых частях:With the following ratio of components in mass parts:

Эпоксидная смолаEpoxy resin 100100 Циклоалифатическая диокисьCycloaliphatic dioxide 10÷15010÷150 ОтвердительHardener 30÷12030÷120

Указанное подтверждается примерами.This is confirmed by examples.

Синтез отвердителяSynthesis of hardener

Пример 1Example 1

В реактор с обогревом и мешалкой с частотой вращения не менее 1000 оборотов в минуту загружают метафенилендиамин (А) и триэтилентетраамин (Б) в соотношении А:Б=45:45 и перемешивают 5 минут, а затем добавляют бензойную кислоту с константой диссоциации 6,25⋅10^-5 при соотношении (А+Б):В=89:11. Введение кислоты осуществляется диспергированием в смеси аминов. Перемешивают при +90°С в течение 200 минут. Отгоняют воду под вакуумом. Полученный таким путем отвердитель загружают в герметичную металлическую тару.Metaphenylenediamine (A) and triethylenetetraamine (B) are loaded into a heated reactor with a stirrer at a speed of at least 1000 rpm in the ratio A:B=45:45 and stirred for 5 minutes, and then benzoic acid with a dissociation constant of 6.25 is added ⋅10 ^-5 at the ratio (A+B):C=89:11. The introduction of acid is carried out by dispersion in a mixture of amines. Stirred at +90°C for 200 minutes. The water is distilled off under vacuum. The hardener obtained in this way is loaded into a sealed metal container.

Пример 2Example 2

Осуществляется тем же способом, что пример 1, но бензойную кислоту предварительно растворяют в этиловом спирте и перемешивание со смесью аминов (А+Б) ведут при Т=60°С в течение 6 часов.It is carried out in the same way as example 1, but benzoic acid is preliminarily dissolved in ethanol and stirring with a mixture of amines (A+B) is carried out at T=60°C for 6 hours.

Примеры 3÷7 осуществляют аналогичным путем с изменением компонентов и параметров в соответствии с таблицей 1.Examples 3÷7 are carried out in a similar way with the change of components and parameters in accordance with table 1.

Свойства получаемых отвердителей и отвержденных эпоксидных смол проведены в таблице 3.The properties of the resulting hardeners and cured epoxy resins are shown in Table 3.

Полученный по примерам 1-7 отвердитель используют для получения полимерной композиции.Obtained in examples 1-7 hardener is used to obtain a polymer composition.

Получение полимерной композицииObtaining a polymer composition

Пример 1Example 1

В другой реактор загружают 100 массовых частей эпоксидной смолы марки УП-610, затем к ней добавляют 70 массовых частей диокиси винилциклогексена и перемешивают 50 минут при Т=60-90°С, охлаждают до Т=25°С, затем добавляют 75 массовых частей отвердителя перемешивают в течение 15 минут. Готовую полимерную композицию используют сразу же после приготовления.100 mass parts of UP-610 epoxy resin are loaded into another reactor, then 70 mass parts of vinylcyclohexene dioxide are added to it and stirred for 50 minutes at T=60-90°C, cooled to T=25°C, then 75 mass parts of hardener are added stirred for 15 minutes. The finished polymer composition is used immediately after preparation.

Примеры 2÷7 осуществляют аналогично примеру 1, согласно таблице 2 с изменением компонентов и параметров. Свойства заявляемой полимерной композиции по примерам 1÷7 приведены в таблице 3, из которой видны ее преимущества перед известными техническими решениями.Examples 2÷7 are carried out similarly to example 1, according to table 2 with the change of components and parameters. The properties of the claimed polymer composition according to examples 1÷7 are shown in table 3, from which its advantages over known technical solutions are visible.

Claims (2)

Высокопрочная полимерная композиция для изготовления крупногабаритных изделий из композитных материалов, устойчивых к длительному пребыванию в воде, на основе эпоксидных смол или их смесей и циклоалифатических диокисей, содержащая в качестве отвердителя продукт взаимодействия ароматического амина или их смеси (А) и алифатического амина или их смеси (Б) в соотношении А:Б в масс. ч. от 0,1:99,9 до 99,9:0,1 с органическими или неорганическими кислотами с константной диссоциации от 0,5⋅10^-10 до 9,25⋅10^-5 или их ангидридами, введение которых осуществляют диспергированием в смеси (А+Б), или предварительно растворив в органическом растворителе в соотношении в масс. ч смесь аминов (А+Б):кислота или ее ангидрид (В) от (А+Б):В от 98:2 до 80:20 путем перемешивания в реакторе с быстроходной мешалкой при температуре 60÷140°С в течение 2-80 часов с последующей отгонкой образующейся воды, который затем вводят в смесь эпоксидной смолы с циклоалифатической диокисью и перемешивают при Т=15-40°С в течение 15÷30 минут при следующем соотношении компонентов, в массовых частях:High-strength polymer composition for the manufacture of large-sized products from composite materials resistant to prolonged exposure to water, based on epoxy resins or mixtures thereof and cycloaliphatic dioxides, containing as a hardener the product of the interaction of an aromatic amine or a mixture thereof (A) and an aliphatic amine or a mixture thereof ( B) in the ratio A:B in mass. hours from 0.1:99.9 to 99.9:0.1 with organic or inorganic acids with a dissociation constant from 0.5⋅10 ^-10 to 9.25⋅10 ^-5 or their anhydrides, the introduction of which is carried out by dispersion in a mixture (A + B), or previously dissolved in an organic solvent in a ratio in wt. h mixture of amines (A + B): acid or its anhydride (C) from (A + B): C from 98:2 to 80:20 by stirring in a reactor with a high-speed stirrer at a temperature of 60÷140°C for 2- 80 hours, followed by distillation of the resulting water, which is then introduced into a mixture of epoxy resin with cycloaliphatic dioxide and stirred at T=15-40°C for 15÷30 minutes in the following ratio of components, in parts by weight: Эпоксидная смолаEpoxy resin 100100 Циклоалифатическая диокисьCycloaliphatic dioxide 10÷15010÷150 ОтвердительHardener 30÷12030÷120