*



ВIБРОПОГЛИНАЮЧА ПОЛIМЕРНА КОМПОЗИЦIЯ

ВИБРОПОГЛОЩАЮЩАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

применение

Патент Украины

:

Номер патента:	       104386
Класс(ы) патента: C08L 63/00
C08D 163/00
Номер заявки: а 2013 00636
Дата подачи заявки: 18.01.2013
Дата публикации: 27.01.2014

:


Заявитель(и):

Харкiвський нацiональний унїверситет будiвництва та архiтектури, вул. Сумська, 40, м. Харкiв, 61002 (UA)

Автор(ы):

Попов Юрiй Вiкторович (UA), Скрипинець Анна Василiвна (UA), Саєнко Наталiя Вячеславiвна (UA), Прощин Олег Юрiєвич (UA), Копейко Анатолiй євгенович (UA), Барабаш Олена Сергiївна (UA), Бахман Ольга Матвiївна (UA), Кiсельов Андрiй Валерiйович (UA)

Патентообладатель(и):

Харкiвський нацiональний унїверситет будiвництва та архiтектури

Перечень документов, принятых во внимание экспертизой:

Яковлєва Р. А. Вiбропоглинальнi материали на основi модифiкованих епоксиамiнних композицiй// Хiмiчна промисловiсть України - 1997. № 3 с. 46-49
UA 79119 U, 10.04.2013
RU 2275405 C1, 27.04.2006
JPS 6351414 A, 04.03.1988


Реферат:

Винахід належить до одержання вібропоглинаючих полімерних композицій для захисту тонкостінних металевих будівельних конструкцій від вібрації, що містить суміш олігомерних зв'язуючих, амінний отверджувач та наповнювач.

Розроблена вібропоглинаюча полімерна композиція характеризується підвищеною адгезійною міцністю до сталі Ст3 та високими значеннями демпфуючої здатності, які зберігаються в широкому температурному діапазоні при застосуванні як олігомерних зв'язуючих: суміш трициклокарбонатпропілового ефіру поліоксипропілентріолу та епоксидного олігомеру, як амінний отверджувач - діетилентриамін та як наповнювач - білу сажу і технічний вуглець.

Винахід належить до галузі будівництва, а саме до одержання вібропоглинаючих полімерних композицій для захисту тонкостінних металевих будівельних конструкцій від вібрації.

Відома полімерна композиція [1], яка застосовується для захисту будівельних конструкцій, що містить наступні компоненти: епоксидний діановий олігомер ЕД-20, амінний отверджувач суміш ізофорондіаміну і один з амінів, вибраних з метаксилілендіаміну чи діетилентриаміну, чи триетилентетраміну та трис(диметиламінометил)фенолу у вигляді аддукту з Лапролат-803, інше - розріджувач - суміш діоксанових спиртів та їх високомолекулярних ефірів. Лапролат-803 представляє собою трициклокарбонатпропіловий ефір поліоксипропілентриолу. Недоліком даної композиції є складність отримання аддукту, який необхідно додатково нагрівати до 60 - 65 °C протягом 3 годин. Також дана композиції є багатокомпонентною, що ускладнює її отримання.

Відома вібропоглинаюча епоксіамінна композиція [2] на основі епоксидіанового олігомеру ЕД-20, модифікованого трициклокарбонатом поліоксипропілентріолу, як отверджувач використовували моноціанетилдіетилентриамін, як комплексний наповнювач - суміш тальку, слюди та білої сажі. Дана композиція характеризується достатньо високими показниками демпфуючої здатності при кімнатних температурах. Однак при менш низьких температурах композиція втрачає свою демпфуючу здатність. Також використання як отверджувача моноціанетилдіетилентриаміну, який містить тільки одну первинну амінну групу, не дозволяє отримати композиції з високим ступенем отвердіння - величина гель-фракції складає 76-80 % (режим термообробки 80 °C протягом 6 годин).

Найбільш близькою до композиції, що заявляється, є вібропоглинаюча полімерна композиція для захисту інженерних конструкцій від вібрації [3], що містить як полімерний зв'язуючий епоксидний олігомер Е-181 (100 вес. ч.), модифікатор диметакрилат(бістриетиленгліколь)-фталат марки МГФ-9 (30-40 вес. ч.), отверджувач метафенілендіамін, наповнювач - графіт (90-150 вес. ч.). Вказана композиція характеризується достатньо високим значенням демпфуючої здатності (коефіцієнт механічних втрат 0,4-0,6) при 20 °C, однак зі зниженням температури до 0 °C спостерігається зменшення коефіцієнту механічних втрат до 0,1. Композиція має недостатньо високу адгезійну міцність до сталі Ст3 (25 - 40 кгс/см2 ) та може стверджуватися тільки при підвищених температурах (120 °C) протягом 25 годин.

Нами поставлено задачу підвищити адгезійну міцність до сталі Ст3 при збереженні високих значень демпфуючої здатності композиції в широкому температурному діапазоні.

Поставлена задача вирішується таким чином: полімерна композиція містить суміш олігомерних зв'язуючих: трициклокарбонатпропіловий ефір поліоксипропілентріолу (Лапролат803) та епоксидний олігомер (ЕД-20), як амінний отверджувач - діетилентриамін (ДЕТА) та як наповнювач - білу сажу (БС-50) і технічний вуглець (П-234).

Найкращі результати отримали при наступному співвідношенні вищевказаних компонентів, мас. ч.:
- трициклокарбонатпропіловий ефір поліоксипропілентріолу (Лапролат-803) ............... 60-70
- епоксидний олігомер (ЕД-20) .................. 30-40
- біла сажа (БС-50) .................... 10-20
- технічний вуглець (П-234) .................... 5-15
- діетилентриамін (ДЕТА) ....................... 15-16

Для отримання вібропоглинаючої полімерної композиції використовували трициклокарбонатпропіловий ефір поліоксипропілентріолу марки Лапролат-803 (ТУ 2226-30310488057-94) з вмістом циклокарбонатних груп - 27,1 % та епоксидних груп - 2,17 %, в'язкістю при 25 °C - 3 - 7,5 Па*с; епоксидний олігомер марки ЕД-20 (ДСТУ-2093-92) з вмістом епоксидних груп до 21 %, в'язкістю при 25 °C - 12 - 18 Па*с; амінний отверджувач - діетилентриамін (ТУ 6-02914-86) з вмістом азоту 40,7 %, в'язкістю при 25 °C - 0,2 Па*с. Як наповнювач використовували білу сажу марки БС-50 з питомою поверхнею 50 м2/г (ГОСТ 18307-78) та технічний вуглець 2 марки П-234 з питомою поверхнею 109 м2/г (ГОСТ 7885-86).

Запропоновані композиції за прикладами 1-6 готували наступним чином. У змішувач вводять послідовно розраховану кількість ЕД-20, Лапролат-803, БС-50 та П-234. Суміш повільно перемішували протягом 10 хвилин, потім додавали необхідну кількість отверджувача ДЕТА і знову перемішували до одержання однорідної суміші. Зразки полімерів стверджували при 25 °C протягом 24 годин і 4 години при 80 °C. Ступінь отвердіння за величиною гель-фракції для всіх композицій (1-6) становить 92-94 %.

Для дослідної перевірки властивостей складу, який заявляється, було підготовлено 6 композицій. Для заявлених композицій визначали коефіцієнт механічних втрат (ГОСТ 20812-83) та адгезійну міцність покриття до сталі Ст3 (ГОСТ 14760-69). Проведено порівняльний аналіз композицій з прототипом. Склад композицій та їх властивості в порівнянні з прототипом наведено в таблиці.

^

Реферат:

Изобретение относится к получению вибропоглощающих полимерных композиций для защиты тонкостенных металлических строительных конструкций от вибрации, содержащий смесь олигомерных связующих, аминный отвердитель и наполнитель.

Разработанная вибропоглощающая полимерная композиция характеризуется повышенной адгезионной прочностью к стали Ст3 и высокими значениями демпфирующей способности, которые сохраняются в широком температурном диапазоне при использовании в качестве олигомерных связующих: смеси трициклокарбонатпропилового эфира полиоксипропилентриола и эпоксидного олигомера, аминного отвердителя - диетилентриамина и наполнителя - белая сажа и технический углерод.

Изобретение относится к области строительства, а именно к получению вибропоглощающих полимерных композиций для защиты тонкостенных металлических строительных конструкций от вибрации.

Известна полимерная композиция [1], которая применяется для защиты строительных конструкций, содержит следующие компоненты: эпоксидный диановый олигомер ЭД-20, аминный отвердитель - смесь изофорондиамина и один из аминов, выбранный из метаксилилендиамина или диетилентриамина, или триэтилентетрамин и трис(диметиламинометил)фенола в виде аддукта с Лапролат-803, остальное - разбавитель - смесь диоксановых спиртов и их высокомолекулярных эфиров. Лапролат-803 представляет собой трициклокарбонатпропиловий эфир полиоксипропилентриола. Недостатком данной композиции является сложность получения аддукта, который необходимо дополнительно нагревать до 60 - 65° C в течение 3 часов. Также данная композиции является многокомпонентной, что затрудняет ее получение.

Известна вибропоглощающая эпоксиаминна композиция [2] на основе эпоксидианового олигомера ЭД-20, модифицированного трициклокарбонатом полиоксипропилентриола, в качестве отвердителя использовали моноцианетилдиетилентриамин, комплексный наполнитель - смесь талька, слюды и белой сажи. Данная композиция характеризуется достаточно высокими показателями демпфирующей способности при комнатных температурах. Однако при менее низких температурах композиция теряет свою демпфирующую способность. Также использование в качестве отвердителя моноцианетилдиетилентриамина, который содержит только одну первичную аминную группу, не позволяет получить композиции с высокой степенью отвердения - величина гель-фракции составляет 76-80% (режим термообработки 80 ° C в течение 6 часов).

Наиболее близкой к заявленной композиции является вибропоглощающая полимерная композиция для защиты инженерных конструкций от вибрации [3], содержащая в качестве полимерного связывающего эпоксидный олигомер Э-181 (100 вес. ч.), модификатор - диметакрилат (бистриетиленгликоль) - фталат марки МГФ-9 (30-40 вес. ч.), отвердитель метафенилендиамин, наполнитель - графит (90-150 вес. ч.). Указанная композиция характеризуется достаточно высоким значением демпфирующей способности (коэффициент механических потерь 0,4-0,6) при 20 ° C, но со снижением температуры до 0 ° C наблюдается уменьшение коэффициента механических потерь до 0,1. Композиция имеет недостаточно высокую адгезионную прочность к стали Ст3 (25 - 40 кгс /см2) и может утверждаться только при повышенных температурах (120 ° C) в течение 25 часов.

Нами была поставлена задача повысить адгезионную прочность к стали Ст3 при сохранении высоких значений демпфирующей способности композиции в широком температурном диапазоне.

Поставленная задача решается следующим образом: полимерная композиция содержит смесь олигомерных связующих: трициклокарбонатпропиловий эфир полиоксипропилентриола (Лапролат803) и эпоксидный олигомер (ЭД-20), аминный отвердитель - диетилентриамин (ДЭТА) и наполнитель - белую сажу (БС-50) и технический углерод (П-234). Лучшие результаты получили при следующем соотношении вышеуказанных компонентов, мас. ч .: трициклокарбонатпропиловий эфир полиоксипропилентриолу (Лапролат-803) 60-70 эпоксидный олигомер (ЭД-20) 30-40 белая сажа (БС-50) 10-20 технический углерод (П-234).

Наилучшие результаты были получены при следующем соотношении вышеуказанных компонентов, мас. ч..:
- трициклокарбонатпропиловый эфир полиоксипропилентриола (Лапролат-803) .................. 60 - 70
- эпоксидный олигомер (ЭД-20) ................ 30 - 40
- белая сажа (БС-50) ....................... 10 - 20
- технический углерод (П-234) ................. 5 - 15
- диэтилентриамин (ДЭТА) ..................... 15 - 16

Для получения вибропоглощающей полимерной композиции использовали трициклокарбонатпропиловий эфир полиоксипропилентриола марки Лапролат-803 (ТУ 2226-30310488057-94) с содержанием циклокарбонатних групп - 27,1% и эпоксидных групп - 2,17%, вязкостью при 25 ° C-3 - 7,5 Па*с; эпоксидный олигомер марки ЭД-20 (ГОСТ-2093-92) с содержанием эпоксидных групп до 21%, вязкостью при 25 ° C-12 - 18 Па*с; аминный отвердитель - диетилентриамин (ТУ 6-02914-86) с содержанием азота 40,7%, вязкостью при 25°C - 0,2 Па*с. В качестве наполнителя использовали белую сажу марки БС-50 с удельной поверхностью 50 м2/г (ГОСТ 18307-78) и технический углерод марки П-234 с удельной поверхностью 109 м2/г (ГОСТ 7885-86).

Предложенные композиции по примерам 1-6 готовили следующим образом. В смеситель вводят последовательно рассчитанное количество ЭД-20, Лапролат-803, БС-50 и П-234. Смесь медленно перемешивали в течение 10 минут, затем добавляли необходимое количество отвердителя ДЭТА и снова перемешивали до получения однородной смеси. Образцы полимеров отверждали при 25 ° C в течение 24 часов и 4 часов при 80°C. Степень отверждения по величине гель-фракции для всех композиций (1-6) составляет 92-94%.

Для опытной проверки свойств состава, который заявляется, было подготовлено 6 композиций. Для заявленных композиций определяли коэффициент механических потерь (ГОСТ 20812-83) и адгезионную прочность покрытия к стали Ст3 (ГОСТ 14760-69). Проведен сравнительный анализ композиций с прототипом. Состав композиций и их свойства по сравнению с прототипом приведены таблице.



Таблиця. Склад композицій та їх властивості в порівнянні з прототипом
Складові частини та показники властивостей Складові частини та показники властивостей
Прототип 1 2 3 4 5 6
Трициклокарбонатпропіловий ефір поліоксипропілентріолу (Лапролат803) - 70 70 70 60 60 60
Епоксидний олігомер (ЕД-20) - 30 30 30 40 40 40
Діетилентриамін (ДЕТА) - 16 16 16 15 15 15
Біла сажа (БС-50) - 15 20 10 15 20 10
Технічний вуглець (П-234) - 5 10 15 5 10 15
Коефіцієнт механічних втрат при температурі 20 °C 0,40 - 0,50 0,45 0,43 0,48 0,50 0,46 0,48
0 °C 0,10 - 0,12 0,46 0,45 0,50 0,65 0,60 0,63
- 20 °C - 0,68 0,66 0,70 0,45 0,40 0,46
Адгезійна міцність покриття при відриві до сталі Ст3 при температурі 20 °C, кгс/см2 25 - 40 52 48 50 67 62 65


Порівняльний аналіз дозволяє зробити висновок: заявлена композиція перевищує прототип за величиною адгезійної міцності до сталі Ст3 (від 1,5 до 2 разів) та характеризується високим значенням коефіцієнту механічних втрат в широкому температурному діапазоні (від -20 до +20 °C).

Джерела інформації:, які приймалися до розгляду при експертизі:
1. Пат. 2263126 Российская Федерация, МПК С08 L 63/02, С09 D 163/02. Композиция для покрытий на основе модифицированной эпоксидной смолы/ Кудрявцев Б.Б., Еселев А.Д., Кульков А.А., Гуронова Н.Б.; заявитель и патентообладатель АОЗТ "Лакма-Имэкс". - № 2003127012/04, заявл. 05.09.2003; опубл. 27.10.2005-5 с.

2. Яковлева Р.А. Вібропоглинальні матеріали на основі модифікованих епоксіамінних композицій/ Р.А. Яковлева// Хімічна промисловість України. - 1997. - № 3. - С. 46-49.

3. Трепелкова Л.И. Модифицированные эпоксидные олигомеры с высокими демпфирующими свойствами/ Л.И. Трепелкова, В.Г. Горячева, М.И. Палей, Г.Г. Груша, Н.И. Наумкина, Б.Д. Тартаковский// Пластические массы. - 1973. - № 8. - С. 36-39.

Формула винаходу

Вібропоглинаюча полімерна композиція, що містить епоксидний олігомер, амінний отверджувач та наповнювач, яка відрізняється тим, що як олігомерні зв'язуючі містить суміш трициклокарбонатпропілового ефіру поліоксипропілентріолу (Лапролат-803) та епоксидного олігомеру (ЕД-20), як амінний отверджувач - діетилентриамін (ДЕТА), а як наповнювач - білу сажу (БС-50) та технічний вуглець (П-234), при такому співвідношенні компонентів, мас. ч.:
- трициклокарбонатпропіловий ефір поліоксипропілентріолу (Лапролат-803) ............... 60-70
- епоксидний олігомер (ЕД-20) .................. 30-40
- біла сажа (БС-50) .................... 10-20
- технічний вуглець (П-234) .................... 5-15
- діетилентриамін (ДЕТА) ....................... 15-16

^

Cравнительный анализ позволяет сделать вывод: заявленная композиция превышает прототип по величине адгезионной прочности к стали Ст3 (от 1,5 до 2 раз) и характеризуется высоким значением коэффициента механических потерь в широком температурном диапазоне (от -20 до +20 ° C).

Источники информации, которые принимались к рассмотрению при экспертизе:
1. Пат. 2263126 Российская Федерация, МПК С08 L 63/02, С09 D 163/02. Композиция для покрытий на основе модифицированной эпоксидной смолы / Кудрявцев Б.Б., Еселев А.Д., Кульков А.А., Гуронова Н.Б .; заявитель и патентообладатель АОЗТ "Лакма-Имэкс". - № 2003127012/04, заявл. 05.09.2003; опубл. 27.10.2005-5 с.

2. Яковлева Р.А. Вибропоглощающие материалы на основе модифицированных эпоксиаминных композиций / Р.А. Яковлева // Химическая промышленность Украины. - 1997. - № 3. - С. 46-49.

3. Трепелкова Л.И. Модифицированные эпоксидные олигомеры с высокими демпфирующими свойствами / Л.И. Трепелкова, В. Г. Горячева, М.И. Палей, Г.Г. Груша, Н.И. Наумкин, Б.Д. Тартаковский // Пластические массы. - 1973. - № 8. - С. 36-39.

Формула изобретения

Вибропоглощающая полимерная композиция, содержащая эпоксидный олигомер, аминный отвердитель и наполнитель, отличающийся тем, что как олигомерные связующие содержит смесь трициклокарбонатпропилового эфира полиоксипропилентриола (Лапролат-803) и эпоксидного олигомера (ЭД-20), аминный отвердитель - диэтилентриамин (ДЭТА), а в качестве наполнителя - белую сажу (БС-50) и технический углерод (П-234), при следующем соотношении компонентов, мас. ч .:
- трициклокарбонатпропиловий эфир полиоксипропилентриола (Лапролат - 803) .............. 60-70
- эпоксидный олигомер (ЭД-20) ............... 30-40
- белая сажа (БС-50) ................. 10-20
- технический углерод (П-234) ............... 5-15
- диэтилентриамин (ДЭТА) ...................... 15- 16



*



к оглавлению