Патент на изобретение №2326909
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО СВЯЗУЮЩЕГО
(57) Реферат:
Изобретение относится к способу изготовления полимерного теплостойкого связующего для пропитки стеклотканных наполнителей, используемых при изготовлении газоотводящих стволов дымовых труб, отводных труб-коллекторов для отвода горячих агрессивных газов и т.д. Способ заключается в том, что перемешивают базовую смолу – эпоксидную новолачную смолу, предварительно разогретую до 80-100°С в течение не более 12 часов, в ацетоно-спирто-толуольном растворителе. В полученный раствор вводят фенолформальдегидную новолачную смолу с размером частиц 2-3 см и перемешивают смесь в течение не менее 3 часов при 30-50°С. Затем вводят ускоритель 2,4,6-трис/диметиламин/метил/фенол или диэтиламинометилэтоксисилан и продолжают перемешивание в течение не менее 20 минут. Получают связующее заданной плотности, и фильтруют его. Изобретение позволяет разработать способ, обеспечивающий получение связующего с высокими теплофизическими свойствами и хорошими технологическими параметрами переработки, с минимальными затратами. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.
Изобретение относится к области получения теплостойких связующих для пропитки ими стеклотканых наполнителей, которые предназначены для последующего использования в изготовлении газоотводящих стволов дымовых труб, отводных труб-коллекторов для отвода горячих агрессивных газов и т.д. Известно связующее для армированных пластиков (SU 726137, 08.04.1980), содержащее, вес.ч.:
Недостатком связующего являются высокие энергозатраты при отверждении пластика. Известна также связующая композиция (SU 730751, 05.05.1980), содержащая, вес.ч.:
Недостатком является сложный, трудоемкий процесс приготовления связующего, худшие условия труда из-за большого содержания толуола. Известен гранулированный эпоксидный стекловолокник (SU 1669944, 15.08.1991), для которого полимерное связующее готовят следующим образом. Сначала получают отвердитель-аддукт новолачной фенолоформальдегидной смолы и Е-капролактама. Затем в реактор загружают смесь, состоящую из толуола и этилового спирта, взятых в соотношении 1:1, и нагревают при перемешивании до 40-60°С. Затем вводят 70 мас.ч. полученного аддукта и после его полного растворения загружают 100 мас.ч. разогретой до 80-100°С эпоксидной смолой марки УП-643, содержащей 24,1% эпоксидных групп, к.ч. 0,52 мг КОН/г. Перемешивают до полного растворения компонентов, охлаждают до 20°С и доводят до вязкости 16-17 с по воронке ВЗ-246 (диаметр сопла 4 мм) смесью этилового спирта и толуола (1:1). Недостатком известного связующего является трудоемкий процесс приготовления связующего. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является связующее (RU 2260022 09/10/2005), которое содержит эпокситрифенольную смолу ЭТФ, разбавитель-пластификатор, представляющий собой эноксиалифатическую смолу ДЭГ-1, отвердитель – резольную фенолформальдегидную смолу СФ-340А и растворитель – смесь ацетона, спирта этилового и толуола нефтяного и/или каменноугольного. В состав связующего могут быть дополнительно введены антистатическая добавка, антиниреновая добавка, кристаллический алюмосиликат натрия и наполнитель, причем данное связующее готовят следующим образом. Вначале раздельно навевают до температур 180-200°С смолы ЭТФ и ДЭГ-1: смолу ЭТФ – со скоростью 20-30°С/ч, смолу ДЭГ-1 – со скоростью 90-100°С/ч, затем подают в реактор-смеситель ацетон в количестве 80-82 мас.ч. и разогретую эпокситрифенольную смолу ЭТФ в количестве 97-103 мас.ч., вводят в реактор-смеситель оставшееся расчетное количество ацетона 7-11 мас.ч. и перемешивают в течение 30-60 мин при температурах 40-70°С из расчета на одну тонну готовящегося конечного продукта, затем в реактор-смеситель последовательно подают этиловый спирт в количестве 43-49 мас.ч. и толуол нефтяной и/или каменноугольный в количестве 7-13 мас.ч., полученную смесь перемешивают при температурах 40-70°С в течение 3-6 ч из расчета на одну тонну получаемого продукта, после чего загружают в реактор-смеситель разогретую эпоксиалифатическую смолу ДЭГ-1 и размолотый отвердитель – резольную фенолформальдегидную смолу СФ-340А и перемешивают при температурах 40-70°С в течение 3-6 ч из расчета на одну тонну готового продута, доводят до заданной плотности и фильтруют. Недостатками известного способа изготовления являются высокие энергозатраты при получении связующего и отверждении стеклопластика, а также худшие условия труда из-за большой массовой доли толуола в связующем. Задачей настоящего изобретения является разработка простого способа получения полимерного связующего на базе широко выпускаемых смол с использованием стандартного оборудования с минимальными энергозатратами, обеспечивающего получение связующего с высокими теплофизичсскими свойствами и хорошими технологическими параметрами переработки, не уступающие прототипу (см. таблицу 2). Поставленная задача решается описываемым способом изготовления полимерного связующего, который включает перемешивание предварительно разогретой базовой смолы в ацетоно-спирто-толуольном растворителе при нагревании, введение в полученный раствор частиц фенолформальдегидной смолы, последующее перемешивание полученной смеси при нагревании, получение связующего заданной плотности и его фильтрование, отличающийся тем, что в качестве базовой смолы берут эпоксидную новолачную смолу, которую предварительно разогревают до 80-100°С в течение не более 12 часов, в качестве фенолформальдегидной смолы берут новолачную смолу с размером частиц 2-3 см, после перемешивания смеси упомянутых смол в растворителе в течение не менее 3 часов при 30-50°С в смесь дополнительно вводят ускоритель связующего, выбранный из ряда: 2,4,6-трис/диметиламин/метил/фенол или диэтиламинометилэтоксисилан, и продолжают перемешивание в течение не менее 20 минут. Предпочтительно в качестве исходных компонентов брать эпоксидную новолачную смолу УП-643 или DEN-438, фенолформальдегидную новолачную смолу СФ-0112, ускоритель связующего марки УП-606/2(2,4,6-трис/диметиламин/метил/фенол) или АДЭ-3 (диэтиламинометилэтоксисилан) и обеспечивать смешивание в ацетоно-спирто-толуольном растворителе при их соотношении в массовых долях:
Согласно заявленному способу обеспечивают получение связующего, имеющего плотность 980-1000 кг/м3 при 20°С. Все заявленные параметры подобраны экспериментально для конкретных исходных компонентов. При выходе за заявленные параметры технический результат не достигается, т.е. либо свойства связующего становятся неудовлетворительными, либо растут энергозатраты и/или материальные затраты при осуществлении процесса получения. На чертеже представлен реактор-смеситель, который состоит из люков 1, 2, вытяжной вентиляции 3, дренажной трубы 4 и мешалки 5. Способ осуществляют следующим образом. Для приготовления 1000 кг связующего выбирают оптимальные количества исходных компонентов, а именно: – эноксидная новолачная смола УП-643 – базовая основа связующего (364,28 кг) – фенолформальдегидная смола новолачного типа марки СФ-0112 – отвердитель (138,7 кг) – смола УП-606/2 – ускоритель связующего – (0,22 кг) – спирт этиловый технический, ГОСТ 17299-78 или ГОСТ 18300-87, – (160 кг) – ацетон технический, ГОСТ 2768-84, – (327,7 кг) – толуол нефтяной и/или каменноугольный (сланцевый) в связующем ЭН-253 – (9,1 кг). Все вышеуказанные компоненты смешиваются в реакторе-смесителе по заявленной технологии. Схема потоков показана на чертеже. Первоначально эпоксидную смолу УП-643 разогревают при температуре 80-100°С в течение не более 12 часов (фенолформальдегидную смолу СФ-0112 измельчают вручную или на дробилке любой марки на куски до величины 2-3 см). Затем загружают в реактор-смеситель через люки 1,2 расчетное количество ацетона, спирта, толуола и предварительно разогретой смолы УП-643. Смесь компонентов перемешивают при температуре 30-55°С в течение не менее одного часа. Далее через люк 2 реактора загружают расчетное количество предварительно раздробленной смолы СФ-0112 при условии обязательного включения вытяжной вентиляции 3 и открытия дренажной трубы 4 для сбрасывания давления. Смесь перемешивают при температуре 30-50°С в течение не менее 3-х часов. После перемешивания снова через люк 2 загружают расчетное количество ускорителя УП-606/2. Смесь перемешивают не менее 20 минут. Выключив мешалку 5 реактора-смесителя (чертеж), отбирают пробы для проведения анализа. Готовое связующее ЭН-253 должно соответствовать следующим требованиям: 1. Внешний вид – однородный раствор от светло-желтого до коричневого цвета, без посторонних примесей и нерастворимых частиц смолы. 2. Массовая доля летучих веществ 53÷63%. 3. Плотность при температуре 20±1°С 980÷1000 кг/м3. 4. Время желатинизации при температуре 160±2°С 2,5÷7 мин. При получении плотности связующего выше заданной осуществляют доводку его спирто-ацетоновой смесью (растворитель). При введении растворителя в связующее следует произвести перемешивание в течение 20÷30 минут. Готовое связующее фильтруют через несколько слоев ткани технической «Эксцельсиор». Предпочтительный вариант осуществления способа представлен в примере. Пример 1 Первоначально эпоксидную смолу УП-643 разогревают при температуре 90°С в течение 10 часов (фенолформальдегидную смолу СФ-0112 измельчают вручную или на дробилке любой марки на куски до величины 2,5±0,5 см). Затем загружают в реактор-смеситель через люки 1,2 расчетное количество ацетона, спирта, толуола и предварительно разогретой смолы УП-643. Смесь компонентов перемешивают при температуре 45°С в течение 1 час. Далее через люк 2 реактора загружают расчетное количество предварительно раздробленной смолы СФ-0112 при условии обязательного включения вытяжной вентиляции 3 и открытия дренажной трубы 4 для сбрасывания давления. Смесь перемешивают при температуре 40°С в течение 3-х часов. После перемешивания снова через люк 2 загружают расчетное количество ускорителя УП-606/2. Смесь перемешивают 20 минут. Выключив мешалку 5 реактора-смесителя (чертеж), отбирают пробы для проведения анализа. Готовое связующее ЭН-253 должно соответствовать следующим требованиям: 1. Внешний вид – однородный раствор от светло-желтого до коричневого цвета, без посторонних примесей и нерастворимых частиц смолы. 2. Массовая доля летучих веществ 53÷63%. 3. Плотность при температуре 20±1°С 980÷1000 кг/м3. 4. Время желатинизации при температуре 160±2°С 2,5÷7 мин. При получении плотности связующего выше заданной осуществляют доводку его спирто-ацетоновой смесью (растворитель). При введении растворителя в связующее следует произвести перемешивание в течение 25 минут. Готовое связующее фильтруют через несколько слоев ткани технической «Эксцельсиор». Количества компонентов смеси, заявленные в пункте 2 формулы, являются предпочтительными. Меняя соотношение компонентов, в частности уменьшая содержание фенолоформальдегидной смолы СФ-0112 до 30 весовых частей от количества смолы УП-643, можно увеличить предел прочности при изгибе ( Заменяя ускоритель УП-606/2 (триметиламинометилфенол) на ускоритель АДЭ-3 (диэтиламинометилэтоксисилан) в количестве 0,55 весовых частей от смолы УП-643, можно значительно снизить энергозатраты при получении материала. Обеспечивается степень отверждения материала, равная 96-97%, и время выдержки в процессе отвержения уменьшается с 10 минут на 1 мм толщины до 6 минут на 1 мм толщины. Технологические и рецептурные параметры изготовления связующего ЭН-253, его технологические характеристики находятся на одном уровне при замене базовой основы связующего ЭН-253 эпоксидноноволачной смолы УП-643 на импортную эпоксиноволачную смолу DEN-438. При этом качество материала соответствует базовому варианту, но более экономично. Заявленный способ осуществлен в пределах заявленных параметров процесса с заявленными исходными веществами при различном их соотношении (нижнем, верхнем и среднем содержании компонентов). Установлено, что в пределах заявленных соотношений и параметров получен материал с характеристиками, приведенными в таблицах 1, 2. Анализ данных таблиц показывает, что поставленная задача заявителем решена.
Формула изобретения
1. Способ изготовления полимерного связующего для стеклопластика, включающий перемешивание предварительно разогретой базовой смолы в ацетоно-спирто-толуольном растворителе при нагревании, введение в полученный раствор частиц фенолформальдегидной смолы, последующее перемешивание полученной смеси при нагревании, получение связующего заданной плотности и его фильтрование, отличающийся тем, что в качестве базовой смолы берут эпоксидную новолачную смолу, которую предварительно разогревают до 80-100°С в течение не более 12 ч, в качестве фенолформальдегидной смолы берут новолачную смолу с размером частиц 2-3 см, после перемешивания смеси упомянутых смол в растворителе в течение не менее 3 ч при 30-50°С в смесь дополнительно вводят ускоритель связующего, выбранный из ряда: 2,4,6-трис/диметиламин/метил/фенол или диэтиламинометилэтоксисилан, и продолжают перемешивание в течение не менее 20 мин. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве исходных компонентов берут эпоксидную новолачную смолу УП-643 или DEN-438, фенолформальдегидную новолачную смолу СФ-0112, ускоритель связующего марки УП-606/2 – 2,4,6-трис/диметиламин/метил/фенол или АДЭ-3 диэтиламинометилэтоксисилан и обеспечивают смешивание в ацетоно-спирто-толуольном растворителе при их соотношении в массовых долях:
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обеспечивают получение связующего, имеющего плотность 980-1000 кг/м3 при 20°С.
РИСУНКИ
PD4A – Изменение наименования обладателя патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение
(73) Новое наименование патентообладателя:
Адрес для переписки:
Извещение опубликовано: 20.02.2009 БИ: 05/2009
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
из) и модуль изгиба (Еиз) композиционного материала, при этом увеличивается время желатинизации связующего до 78 минут при температуре 160±2°С, что делает связующее более технологичным, но при этом теплостойкость композиционных материалов на 20°С снижается относительно базового варианта.