Композиция для получения полиизоциануратов для тепло- и термостойких материалов

 

Использование: получение заливочных компаундов, обшивочных материалов в машиностроении и других областях промышленности. Сущность изобретения: 100 мас. ч. ароматического диизоцианата смешивают с 2,0 - 16,0 мас.ч. низкомолекулярного гибкоцепного полимера, добавляют 0,1 - 0,4 мас.ч. катализатора отверждения и 4,0 - 20,0 мас.ч. -окиси. Смесь заливают в форму и отверждают. Получают термоотверждаемый полимерный материал с разрывной прочностью до 120 МПа, удельной ударной вязкостью 14 - 24 кДж/м², тепло- и термостойкостью выше 320^oС. 1 табл.

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, конкретно, к термоотверждаемым композициям на основе изоцианатов.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано для получения тепло- и термостойких заливочных компаундов, композиционных пластиков с рабочей температурой выше 300^oС, используемых в качестве конструкционных и обшивочных материалов в машиностроении, авиационной, электротехнической и других областях промышленности.

Известна изоцианат-эпоксидная композиция, состоящая из 1 эквивалента оксазолидонового форполимера с концевыми эпоксидными группами, не более 1 эквивалента изоцианата и катализатора циклотримеризации /I/. Отверждением данной композиции получают пространственные полимеры с повышенной эластичностью по сравнению с другими частосшитыми полимерами. Однако, повышенная эластичность достигается путем введения большого количества эпоксидной смолы, что приводит к снижению теплостойкости материала до уровня полиэпоксидов.

Ближайшей по технической сущности является композиция для тепло- и термостойких полимеров, состоящая из изоцианатного компонента, полифункционального эпоксида и катализатора тримеризации, которая в качестве изоцианатного компонента содержит раствор полиизоцианурата на основе 2.4-толуилендиизоцианата в смеси изомеров 4,4'-, 2,2'-, и 2,4'-дифенилметандиизоцианата при следующем соотношении компонентов, мас.

Полиизоцианат 13,0-66,0 4,4'-дифенилметандиизоцианат 10,0-40,0 2,2'-дифенилметандиизоцианат 0,2-6,0 2,4'-дифенилметандиизоцианат 9,0-30,0 полифункциональный эпоксид 5,0-35,0 катализатор тримеризации 0,1-0,4 которая выбрана в качестве прототипа /2/.

Эта композиция обладает хорошей пленкообразующей способностью, жизнеспособностью при комнатной температуре и высокими термическими показателями в отвержденном состоянии. Однако, материалы на основе этой композиции имеют невысокие механические показатели и обладают значительной хрупкостью(низкие значения удельной ударной вязкости), что снижает длительность их работоспособности и стойкость к циклическим нагрузкам.

Задачей изобретения является получение тепло-, термостойких полимерных материалов с высокими прочностными свойствами, малой хрупкостью и рабочей температурой выше 300^oС.

Поставленная задача решается тем, что композиция содержит ароматический диизоцианат, низкомолекулярный гибкоцепной полимер, катализатор отверждения в сочетании с -окисью в качестве сокатализатора при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

ароматический диизоцианат 100 низкомолекулярный полимер 2,0-16,0 катализатор отверждения 0,1-0,4 сокатализатор 4,0-20,0.

В качестве ароматического диизоцианата используют: раствор полиизоцианурата на основе 2,4-толуилендиизоцианата в смеси изомеров дифенилметандиизоцианата (РПИ-13), полученный в соответствии с ко позицией-прототипом (6,12-21,4% изоцианатных групп), 4,4'-диизоцианатодифенилметан (4,4'-МДИ), термообработанный 4,4'-МДИ (т-МДИ, 27,0-30,5% изоцианатных групп), 2,4-толуилендиизоцианат (2,4-ТДИ), смесь изомеров 2,4-/2,6-ТДИ-80/20.

В качестве низкомолекулярных каучуков используют: бутадиеновый каучук СКД-ГТР (Мп= 2000), сополимер бутадиена с акрилонитрилом СКН-ГТР (Мп=2500), бутадиеновый каучук с концевыми изоцианатными группами СКД-ТДИ (Мп=2300), сополимер тетрагидрофурана с окисью пропилена ПФОП-15 (Мп=1700), политетраметилендиол ПТМД (Мп=600).

В качестве катализатора отверждения используют: N,N-ди-метилбензиламин (ДМБА), триэтиламин (ТЭА), N-метилморфолин (N-ММ), 2-фенилимидазол (2-ФИ).

В качестве сокатализатора используют альфа-оксидные соединения: фенилглицидиловый эфир (ФГЭ), глицидилметакрилат (ГМА), диглицидный эфир (ДГЭ), эпоксидные смолы на основе эпихлоргидриэа ЭД-20, ЭХД.

Композицию готовят следующим образом: к ароматическому диизоцианату добавляют заданное количество низкомолекулярного каучука, перемешивают в течение 1-2 часов при комнатной температуре, добавляют сокатализатор и катализатор отверждения, перемешивают и заливают в форму. Далее композицию отверждают при температуре от 80 до 150^oС в течение 0,5-8 часов, выдерживают при 170-180^oC в течение 1-2 часов и термостатируют при 200-230^o в течение 1-3 часов. О полноте отверждения судят по степени конверсии изоцианатных групп, определяемой по данным ИК-спектра.

Ниже приведены примеры конкретных составов заявляемой композиции и свойства получаемых материалов (таблица).

Использование заявляемых композиций позволяет получить термоотверждаемый полимерный материал с разрывной прочностью до 120 МПа, удельной ударной вязкостью от 14 до 24 кДж/м², тепло- и термостойкостью выше 320^oС. ТТТ1

Формула изобретения

Композиция для получения полиизоциануратов для тепло- и термостойких материалов, включающая ароматический диизоцианат, катализатор отверждения в сочетании с - окисью в качестве сокатализатора, отличающаяся тем, что дополнительно содержит низкомолекулярный гибкоцепной полимер молекулярной массы 600-2500, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Ароматический диизоцианат 100,0
Низкомолекулярный гибкоцепной полимер 2,0-16,0
Катализатор отверждения 0,1-0,4
Сокатализатор 4,0-20,0

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3