СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТВЕРДИТЕЛЯ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТВЕРДИТЕЛЯ


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2251556 (13) C1

(51) 7 C08G59/40, C08K5/20 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2005.05.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 2003132727/04 
(22) Дата подачи заявки: 2003.11.10 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.11.10 
(45) Опубликовано: 2005.05.10 
(56) Аналоги изобретения: RU 2140935 С1, 10.11.1999. US 6111044 А, 29.08.2000. SU 2785790 A1, 30.05.1981. 
(72) Имя изобретателя: Николаев П.В. (RU); Николаева Е.П. (RU); Козлов Н.А. (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ГОУВПО "ИГХТУ") (RU) 
(98) Адрес для переписки: 153460, г.Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7, ГОУВПО "ИГХТУ", патентный отдел 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТВЕРДИТЕЛЯИзобретение относится к химической технологии и может быть использовано в лакокрасочной промышленности, а также в других отраслях, применяющих эпоксидные композиционные материалы. Преимущественной областью применения способа получения отвердителя является изготовление электроизоляционных эпоксидных полимерных материалов. Техническая задача - повышение экономичности и технологичности процесса, увеличение срока годности отвердителя и повышение морозоустойчивости изделий с использованием эпоксидного отвержденного компаунда. Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения отвердителя для эпоксидных олигомеров и композитов на их основе путем взаимодействия триэтаноламина со сложными эфирами алкилкарбоновых кислот растительных масел взаимодействие осуществляют в присутствии азотсодержащих красителей в количестве 0,2-4,7 масс.%, а в качестве сложных эфиров алкилкарбоновых кислот используют касторовое масло при содержании триэтаноламина 19,2-77,0 масс.% и касторового масла 18,3-80,6 масс.%, а процесс ведут при 130-220°С в течение 2-6 часов. 1 табл.



ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область техники
Изобретение относится к способу получения отвердителей для эпоксидных олигомеров и композитов на их основе и может быть использовано в лакокрасочной промышленности, а также в других отраслях, использующих эпоксидные композиционные материалы в качестве покрытий, клеев, герметиков, компаундов, например, в электро- и радиотехнике, приборостроении, атомной технике, в химической, нефтяной, пищевой промышленности, в судостроении, в машиностроении и др. Преимущественной областью применения отвердителя является получение электроизоляционных эпоксидных материалов с высокими физико-механическими свойствами и морозостойкостью, например, при заливке статоров электродвигателей, работающих в диапазоне перепадов температур от -60 до +50°С.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен способ получения отвердителей - низкомолекулярных полиамидов, предназначенных для получения композиционных материалов на основе низкомолекулярных эпоксидных олигомеров, например, ПО-200 (ТУ 6-10-1255-72), ПО-201 (ТУ 6-10-1304-72), ПО-300 (ТУ 6-1-1108-71). Способ осуществляется в две стадии. На первой из них получают метиловые эфиры жирных кислот соевого масла путем переэтерификации растительного масла метанолом, проводимой в присутствии катализатора. На второй стадии полученные метиловые эфиры взаимодействуют с полиэтиленполиаминами или диэтилентриамином [Сырье и полупродукты для лакокрасочных материалов: Справ. пособие. Под ред. М.М.Гольдберга. - М.: Химия, 1978. 510 с., с.153]. Недостатками существующих способов являются их стадийность, длительность, применение токсичных видов сырья (метанол, амины), а также выделение побочных продуктов реакций - глицерина и токсичного метанола. 
Полиамиды, получаемые по известному способу и применяемые для получения эпоксидных композитов, позволяют достичь высоких физико-механических свойств полимерных эпоксидных материалов, но не дают жизнеспособных композитов и не позволяют получать морозостойкие эпоксидные полимерные изделия.
Известен способ получения отвердителя - этаноламидов технического рапсового масла (этаноламиды ТР) для эпоксидных олигомеров и композитов на их основе [Полимерная композиция. Пат. 2140935 Россия, МКИ С 08 G 59/44, С 08 L 63/02, С 08 К 5/20 // С 09 К 3/10. Усачева Т.С., Лебедев Г.А., Койфман О.И., Месник О.М., Лекомцева Н.Б.; Ивановская государственная химико-технологическая академия. Акционерное общество "Ивхимпром" - N 97113116/04; заявл. 30.07.97; опубл. 10.11.99, Бюл. N31] путем взаимодействия технического триэтаноламина и рапсового масла. Способ осуществляется в две стадии. На первой стадии рапсовое масло подвергают реакции переэтерификации метанолом в присутствии катализатора и в результате получают смесь сложных метиловых эфиров алкилкарбоновых кислот рапсового масла. Процесс ведут при температуре 28-35°С, полученные эфиры отделяют от избытка метанола и глицерина отстаиванием. Данная стадия характеризуется большой длительностью (время цикла 17 часов), обусловленной необходимостью отстаивания эфиров кислот. В качестве побочного продукта образуется глицерин.
На второй стадии метиловые эфиры алкилкарбоновых кислот реагируют с триэтаноламином. Процесс ведут при температуре 140°С в течение 3-5 часов в присутствии катализатора. Синтез сопровождается образованием побочного продукта - метанола, который отгоняют и утилизируют. 
Недостатками прототипа являются его двухстадийность и большая продолжительность процесса. Глицерин и метанол, как побочные продукты первой и второй стадий, зачастую не утилизируются. Кроме того, этаноламиды технического рапсового масла со временем теряют способность к отверждению, т.е. срок годности их ограничен. Эпоксидные материалы, отвержденные этаноламидами ТР, не являются морозостойкими. 
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретательская задача состояла в разработке способа получения отвердителя, позволяющего повысить экономичность и технологичность процесса, увеличить срок годности получаемого отвердителя, а также улучшить качество эпоксидного отвержденного компаунда - а именно повысить морозоустойчивость изделий с его применением.
Поставленная задача решена путем создания способа получения отвердителя, включающего взаимодействие триэтаноламина со сложными эфирами алкилкарбоновых кислот растительных масел, при этом взаимодействие осуществляют в присутствии азотсодержащих красителей в количестве 0,2-4,7 масс.%, а в качестве сложных эфиров алкилкарбоновых кислот используют касторовое масло при содержании триэтаноламина 19,2-77,0 масс.% и касторового масла 18,3-80,6 масс.%, а процесс ведут при 130-220°С в течение 2-6 часов.
Процесс осуществляют в одну стадию. При этом получают отвердитель - этаноламиды касторового масла (этаноламиды КМ), - представляющий собой однородную окрашенную массу, отверждающий эпоксидные олигомеры и композиты на их основе. Полученный продукт характеризуется значениями аминных и кислотных чисел.
Сведения, подтверждающие осуществимость изобретения
Пример 1.
В сосуд-реактор с мешалкой загружают расчетное количество реагентов: 80,6 г касторового масла, 19,2 г триэтаноламина и 0,2 г азотсодержащего красителя - нигрозина. Включают мешалку и обогрев сосуда. Нагревают содержимое реактора до 130°С со скоростью 5 град/мин и выдерживают при этой температуре 6 часов. Контроль процесса осуществляют по совместимости компонентов (наличие или отсутствие расслаивания при выдержке в течение часа) и методом газожидкостной хроматографии. Определяют основные показатели отвердителя и по окончании процесса содержимое реактора сливают в тару.
Пример 2.
В сосуд-реактор с мешалкой загружают расчетное количество реагентов: 49,2 г касторового масла, 49,2 г триэтаноламина и 1,6 г азотсодержащего красителя - кислотного ярко-красного. Включают мешалку и обогрев сосуда. Нагревают содержимое реактора до 150°С со скоростью 5 град/мин и выдерживают при этой температуре 4 часа. Контроль процесса осуществляют по совместимости компонентов (наличие или отсутствие расслаивания при выдержке в течение часа) и методом газожидкостной хроматографии. Определяют основные показатели отвердителя и по окончании процесса содержимое реактора сливают в тару.
Пример 3.
В сосуд-реактор с мешалкой загружают расчетное количество реагентов: 18,3 г касторового масла, 77 г триэтаноламина и 4,7 г азотсодержащего красителя - кислотного желтого светопрочного. Включают мешалку и обогрев сосуда. Нагревают содержимое реактора до 200°С со скоростью 5 град/мин и выдерживают при этой температуре 3 часа. Контроль процесса осуществляют по совместимости компонентов (наличие или отсутствие расслаивания при выдержке в течение часа) и методом газожидкостной хроматографии. Определяют основные показатели отвердителя и по окончании процесса содержимое реактора сливают в тару.
Пример 4.
В сосуд-реактор с мешалкой загружают расчетное количество реагентов: 49,2 г касторового масла, 49,2 г триэтаноламина и 2,4 г азотсодержащего красителя - прямого синего. Включают мешалку и обогрев сосуда. Нагревают содержимое реактора до 220°С со скоростью 5 град/мин и выдерживают при этой температуре 2 часа. Контроль процесса осуществляют по совместимости компонентов (наличие или отсутствие расслаивания при выдержке в течение часа) и методом газожидкостной хроматографии. Определяют основные показатели отвердителя и по окончании процесса содержимое реактора сливают в тару.
Как видно из приведенных примеров, процесс получения отвердителя протекает в одну стадию и характеризуется небольшим временем цикла (2...6 часов). Кроме того, при проведении процесса побочные продукты (глицерин, метанол) не образуются, поэтому не требуется их отделение и утилизация, что повышает экономичность и технологичность процесса.
По агрегатному состоянию заявляемый отвердитель представляет собой жидкость, окрашенную в цвет примененного красителя или продуктов его термических превращений. Аминное число отвердителя 80-440 мг HCL/г, кислотное число - 5-20 мг КОН/г.
Полученный таким способом отвердитель хорошо совмещается с различными диановыми и алифатическими эпоксидными олигомерами (марок ЭД-20, ЭД-16, Э-40, оксилин-6, лапроксиды и др.).
В заданное количество эпоксидного олигомера при перемешивании вводили расчетную массу отвердителя, нагревали до температуры 90°С и гомогенизировали систему, а далее заливали компаунд в изделие, которое помещали в сушилку и отверждали компаунд при 90°С в течение 15 часов. Соотношение эпоксидный олигомер/отвердитель изменяли в интервале 1/1-6/1.
Жидкий композит проверяли на жизнеспособность и готовили из него образцы для испытаний на морозостойкость в интервале температур от -60 до +50°С. Морозостойкость определяли по методике предприятия ОАО ЗиД г. Ковров Владимирской обл. на изделиях, выпускаемых этим заводом. Физико-механические свойства отвержденных композитов определяли по соответствующим ГОСТам: ударная вязкость - ГОСТ 4647-80, твердость - ГОСТ 4670-77, предел текучести при изгибе (сжатии). Определяли также срок годности отвердителя путем изготовления образцов компаундов и определения их способности к отверждению. Максимальный срок испытаний на данный показатель составил 18 месяцев.
Свойства компаундов с полученным заявляемым способом отвердителем приведены в таблице 
Таблица

Свойства эпоксидных компаундов с применением отвердителей - этаноламидов КМ 
Номер примера Срок годности отвердителя, мес. Морозостойкость компаунда Жизнеспособность композита, сутки Ударная вязкость, кДж/м2 Соотношение смола/отвердитель Режим отверждения: температура, °С/время, час 
1 2 3 4 5 6 7 
1 более18 уд 40 11 3,3:1 90/15 
2 более18 уд 35 13 1:1 90/15 
3 более18 уд 50 10 6:1 90/15 
4 более20 уд 45 12 1:1 90/15 
прототип 10 неуд 30 9 6:1 100/3 
неуд 30 9 6:1 90/15 
неуд 15 9 2,5:1 120/1 
неуд 15 9 2,5:1 90/15 

Испытания показали, что на момент завершения работы срок годности отвердителя превышал аналогичный показатель для прототипа в 2 раза. Образцы изделий, изготовленных с применением отвердителя - этаноламидов КМ, - полученного по заявляемому способу, выдерживают испытания на морозостойкость (удовлетворительная). Морозостойкость изделий с отвердителем-прототипом неудовлетворительная. По показателю жизнеспособности получаемые компаунды превосходят прототип (35-50 и 30 суток соответственно). Кроме того, испытания показали, что физико-механические свойства отвержденных компаундов (пределы текучести, твердость по Бринелю) лежат на уровне прототипа или превосходят его. Твердость по Бринелю: прототип - 118, заявляемый образец - 120-125 мПа. Пределы текучести (при сжатии/при изгибе): прототип - 115/90, заявляемые образцы - 118/105 мПа. По показателю "ударная вязкость" заявляемые образцы также превосходят прототип (см. таблицу).
Таким образом, в интервале заявленных параметров способа получения отвердителя и при соотношении эпоксидный олигомер/отвердитель от 6:1 до 1:1 поставленная задача достигается. Заявляемый отвердитель - этаноламиды КМ - позволяет получить эпоксидные композиты с высокой жизнеспособностью, их способностью отверждаться как при обычных (нормальных) условиях, так и при нагреве. Полимерные эпоксидные материалы, получаемые с применением заявляемого отвердителя, обладают высокими физико-механическими свойствами и дополнительно, в отличие от прототипа, являются морозостойкими.



ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения отвердителя для эпоксидных олигомеров и композитов на их основе путем взаимодействия триэтаноламина со сложными эфирами алкилкарбоновых кислот растительных масел, отличающийся тем, что взаимодействие осуществляют в присутствии азотсодержащих красителей в количестве 0,2-4,7 мас.%, а в качестве сложных эфиров алкилкарбоновых кислот используют касторовое масло при содержании триэтаноламина 19,2-77 мас.% и касторового масла 18,3-80,6 мас.%, а процесс ведут при 130-220°С в течение 2-6 ч.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru