*

СПОСОБ ОТВЕРЖДЕНИЯ ЭПОКСИДНЫХ СМОЛ И КОМПОЗИЦИЙ НА ИХ ОСНОВЕ

применение

Патент СССР

:

Номер патента:		256258
Класс(ы) патента: C08g
Номер заявки: 1179100/23-5
Дата подачи заявки: 10.08.1967
Дата публикации: 10.04.1970

:


Заявитель(и):

Автор(ы):

И. М. Кочнов

Патентообладатель(и):

Суть изобретения:

Изобретение относится к способу отверждения эпоксидных смол и композиций нa их основе.

Известны способы отверждения эпоксидных смол и композиций на их основе ди- и многоосновными карбоновыми кислотами и их ангидридами. Полученные таким образом отвержденные материалы (композиции) обладают рядом ценных свойств (хорошими физикомеханическими и электрическими свойствами, небольшой усадкой, хорошей, водо- и химической стойкостью и др.). Однако в большинстве случаев они отличаются недостаточной теплостойкостью.

Цель предлагаемого способа - расширение ассортимента отвердителей для эпоксидных смол и композиций на их основе, а также пoвышение физико-механических свойств отвержденных материалов за счет введения имидных групп в структуру эпоксидной смолы.

Отличительная особенность предлагаемого способа заключается в том, что в качестве отвердителя эпоксидных смол и композиций на их основе применяют двух-, трех- и более компонентный форполимер, являющийся продуктом взаимодействия непредельных ангидридов двухосновных кислот или непредельных моно- или полиосновных кислот алифатического или ароматического ряда (например, малеинового ангидрида, малеиновой кислоты, фумаровой, акриловой и метакриловой кислот) с алкил- или арилмалеимидами [например, N-карбоксиметилмалеимидом, N-(п-оксифенил)-малеимидом, N-(п-карбоксифенил)-малеимидом, N-м-фенилендималеимидом, п-фенилендималеимидом и др.]. В случае трёхкомпонентной системы и более остальными мономерами могут быть любые непредельные соединения, полимеризующиеся и сополимеризующиеcя по радикальному механизму, например аллиловый спирт, стирол.

Процесс получения форполимеров проводят при атмосферном давлении (лучше в атмосфере азота) при температуре 80 - 150 °С в течение 5 - 16 час в отсутствие или в присутствии инициатора (например, перекисей дикумила или бензоила и др. в количестве 0,1 - 2,0% от веса мономеров) в растворителе (напримеp, диметилформамиде, диметилсульфоксиде и др.) при молярном соотношении непредельной кислоты или ангидрида непредельной многоосновной кислоты и малеимида от 1 : 9 до 9 : 1 (лучше от 5 : 2 до 5 : 7). В случае трёх- и более компонентных систем вводят от 5 до 30% (от суммарного веса cмеси) других мономеров, содержащих или не содержащих функциональные группы.

Полученные таким образом форполимеры представляют собой смолообразные продукты с вязкостью по воронке НИИЛКа (диаметр 4,0 мм) 100 - 250 сек и содержанием полимера после осаждения 50 - 90%. Содержание ангидридных или карбоксильных групп в форполимере соответствует их количеству в исходной смеси мономеров.

Форполимер смешивают с эпоксидной смолой (например, ЭД-5, ЭД-6, Э-40 и т. п.) в таком соотношении, чтобы количество функциональных групп форполимера соответствовало эквимолекулярному количеству эпоксидных групп смолы (при получении форполимера с использованием дималеимидов форполимер в эпоксидную смолу можно вводить в количестве большем, чем эквимолекулярное).

Смесь форполимера и эпоксидной смолы применяют для получения покрытий, компаундов или в качестве связующего для стеклопластиков, которые отверждают при 120 - 180 °С. Теплостойкость отвержденных материалов на 10 - 20 °С выше теплостойкости аналогичных эпоксидных композиций, отвержденных дикарбоновыми кислотами и их ангидридами. Лучшие результаты получают при использовании для форполимера мономалеимидов с карбоксильной или гидроксильной группой или дималеимидов (особенно ароматических малеимидов).

Пример 1.
В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, механической мешалкой и тубусом для подвода азота, помещенную в термостат, загружают 98 г (1 моль) малеинового ангидрида, 189 г (1 моль) N-(п-оксифенил)-малеимида и 130 г диметилформамида. Затем при непрерывном перемешивании повышают температуру в колбе до 140 °С, при этом происходит полное растворение малеинового ангидрида и N-(n-оксифенил)-малеимида. В реакционную смесь вводят 1,0 г перекиси дикумила. Реакцию проводят при 140 °С в течение 8,5 час до получения смолообразного продукта с вязкостью по воронке НИИЛКа (диаметр 4 мм) 105 сек и содержанием сополимера (после осаждения) 68%.

На основе синтезированного форполимера и смолы Э-40 при соотношении 1 : 1, считая на количество эпоксидных и ангидридных групп, получают лак, пригодный для нанесения покрытий на металлы, дерево, стекло (для получения лака необходимой вязкости в него вводят определенное количество растворителя). Отверждение покрытий проводят при 160 °С в течение 2 час. Покрытия обладают хорошей адгезией, прочностью на удар 59 кг/см2, эластичностью 1 мм и твердостью 0,95. Теплостойкость полученных покрытий на 20 °С выше теплостойкости покрытий на основе смолы Э-40, отвержденной малеиновым ангидридом при тех же условиях.

Теплостойкость компаунда, полученного на основе смолы ЭД-6 и указанного выше форполимера, на 15 °С выше теплостойкости компаунда на основе смолы ЭД-6, тиокола и триэтаноламина (режим отверждения в обоих случаях одинаковый).

Пример 2.
В колбу, описанную в примере 1, загружают 86 г (1 моль) метакриловой кислоты, 186 г (1,2 моль) N-карбоксиметилмалеимида, 120 г диметилформамида и 1,5 г перекисии бензоила. Сополимеризацию проводят при 90 °С в течение 10 час при непрерывном перемешивании реакционной смеси. Получают смолообразный продукт с вязкостью по воронке НИИЛКа (диаметр 4 мм) 110 сек и содержанием сополимера (после осаждения) 74%.

На основе синтезированного форполимера и смолы ЭД-5 или ЭД-6 при соотношении 1 : 1, считая на количество карбоксильных и эпоксидных групп, получают покрытия, которые отверждают при 150 °С в течение 2,5 час. Покрытия обладают хорошим блеском, прочностью на удар 50 кг/см2, твердостью 0,96 и эластичностью 1 мм. Теплостойкость полученных покрытий на 17 °С выше теплостойкости покрытий на основе смолы ЭД-5, отвержденной малеиновой кислотой при тех же условиях.

Пример 3.
В колбу, описанную в примере 1, загружают 49 г (0,5 моль) малеинового ангидрида, 155 г (1 моль) N-карбоксиметилмалеимида и 52 г (0,5 моль) стирола (стирол вводят небольшими порциями:или по каплям в течение 30 - 45 мин). Реакцию проводят при 120 °С в течение 7,5 час.

На основе эпоксидных смол ЭД-5, ЭД-6, Э-40 и других и форполимера получают покрытия с хорошим глянцем, высокой прочностью на удар 50 кг/см2 и твердостью 0,94 и хорошей эластичностью до 1 мм.

Диэлектрические свойства стеклопластиков и компаундов на основе различных эпоксидныx смол и синтезированного форполимера, используемого в качестве отвердителя, заметно выше, чем диэлектрические свойства обычных стеклопластиков и компаундов, применяемых в качестве электроизоляционных материалов.

Формула изобретения

Способ отверждения эпоксидных смол и композиций на их основе с применением отвердителя, отличающийся тем, что, с целью расширения ассортимента отвердителей и пoлучения полимерных материалов с повышенными физико-механическими свойствами, в качестве отвердителя применяют двухкомпонентные форполимеры, представляющие собой продукты взаимодействия непредельных моно- или полиосновных кислот алифатического или ароматического ряда, или ангидридов двухосновных кислот с алкил- или арилмалеимидами, или трех- и более компонентные форполимеры, полученные при взаимодействии указанных выше реагентов в сочетании с другими непредельными соединениями.

*



к оглавлению