ТЕПЛОСТОЙКАЯ КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1994 года по МПК C09J163/00 

Изобретение относится к теплостойким клеевым композициям для склеивания изделий стекловолоконной техники, работающих длительно при температурах до 250^оС.

Известен теплостойкий клей ВК-28 (1) на основе эпоксидной смолы и ангидрида, который используется для склеивания оптически прозрачных изделий, работающих длительно (100 ч) при 250^оС. Однако недостатком клея ВК-28 является высокая температура отверждения - 200^оС, что ограничивает в некоторых случаях его применение.

Известен оптический клей ВК-23, который также содержит эпоксидную смолу и ангидрид. Клей отверждается при более низкой температуре 100^оС в течение 3 ч, однако обеспечивает работоспособность клеевых соединений при температурах не выше 200^оС (2).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является клей ТКМ-75 (3), включающий следующие компоненты, мас. ч.: Эпоксикремний- органический олигомер ТК-75 100 Малеиновый ангидрид 30 Нитрид бора 30 Карбид титана 65
Клей используется для склеивания материалов, эксплуатирующихся при 250^оС в течение 100 ч. Однако клей ТКМ-75 не обладает оптической прозрачностью даже при отсутствии в его составе наполнителей. Кроме того, клей отверждается при температуре не ниже 200^оС.

Целью изобретения является улучшение оптических свойств и снижение температуры отверждения клея при сохранении прочностных свойств клеевых соединений.

Цель достигается тем, что теплостойкая клеевая композиция, включающая эпоксикремнийорганическую смолу и ангидридный отвердитель, содержит в качестве эпоксикремнийорганической смолы продукт модификации эпоксидной диановой смолы кремнийорганическими соединениями - СЭДМ-3, в качестве ангидридного отвердителя - изометилтетрагидрофталевый ангидрид и дополнительно - эпоксивиниловый эфир формулы CH₂= CHOCH₂CH₂CH₂OCH₂-CHCH₂ и трис-2,4,6(диметиламинометил)фенол при следующем соотношении компонентов, мас.ч. : Эпоксикремний- органическая смола СЭДМ-3 100 Изометилтетра- гидрофталевый ангидрид 30-45 Эпоксивиниловый эфир 5-25 Трис-2,4,6(Диметил- аминометил)фенол 0,8-1,5
Предлагаемый клей обладает новизной, так как сведения о клеях указанного состава в литературе отсутствуют.

Эпоксикремнийорганическая смола СЭДМ-3 представляет собой продукт модификации эпоксидных смол ЭД-16 и ЭД-20 элементоорганическими соединениями (ОСТ 6-05-448-80).

Основные свойства смолы СЭДМ-3: Массовая доля сухого остатка, не менее, % 99,0 Массовая доля эпоксидных групп, не менее, % 15,5 Массовая доля кремния, не менее % 5
В качестве отвердителя используется продукт - изометилтетрагидрофталевый ангидрид для эпоксидных смол, "ч", формулы С₉Н₁₀О₃, ТУ 6-09-3321-73.

Основные свойства изо-МТГФА: Кислотное число, мгКОН/г 670-690 Содержание сво- бодных карбониль- ных групп, % к кис- лотному числу, не более 5
В качестве модификатора используется эпоксивиниловый эфир формулы CH₂= CHO-CH₂CH₂CH₂OCH₂-CHCH₂, марка винилокс, ТУ 6-09-11-1677-87. Эпоксидное число - 29,0.

В качестве ускорителя используется трис-2,4,6(диметиламинометил)фенол - продукт УП-606/2 (МРТУ 6-09-6101-69).

В таблице представлены составы теплостойкой клеевой композиции по примерам конкретного исполнения и свойства клеевых соединений на их основе в сравнении со свойствами составов по контрольным примерам, аналогов - клеев БК-23 и ВК-28 и прототипа - клея ТКМ-75.

Технология приготовления клеевой композиции.

Клеевую композицию по примеру 1 готовят последовательным смешением 100 мас. ч. смолы СЭДМ-3 с 30 мас.ч. изо-МТГФА, 5 мас.ч. винилокса и 0,8 мас.ч. УП-606/2. Композицию перемешивают после введения каждого из компонентов.

Технология приготовления клея по примерам 2 и 3 аналогична примеру 1.

Клей наносят на подготовленную под склеивание (зашкуренную и обезжиренную) поверхность. Склеивание проводят при температуре 100^оС в течение 3 ч при давлении 0,1-0,3 кгс/см².

Прочностные характеристики клеевых соединений оценивают на образцах из силикатного стекла по ГОСТ 14759-69.

Светопропускание оценивают по ОСТ 3-3771-85.

Как видно из таблицы, только указанное сочетание всех известных компонентов привело к достижению цели - улучшению оптических свойств и снижению температуры отверждения клея при сохранении прочностных свойств клеевых соединений. Замена любого из компонентов на другой не дает возможности достичь указанных свойств.

Предлагаемая теплостойкая клеевая композиция обладает, в отличие от прототипа, оптической прозрачностью, которая сохраняется на высоком уровне после воздействия температуры 250^оС в течение 100 ч.

Прототип - клей ТКМ-75 - даже при отсутствии в составе наполнителей оптической прозрачностью не обладает. В сравнении с прототипом предлагаемая теплостойкая клеевая композиция отверждается при температуре ниже 100^оС (при 100 вместо 200^оС для прототипа), при этом прочностные свойства клеевых соединений остаются на уровне свойств клеевых соединений для прототипа - клея ТКМ-75, отвержденного при температуре 200^оС.

Неожиданный эффект заключается в том, что цель изобретения - улучшение оптических свойств и снижение температуры отверждения при сохранении прочностных свойств клеевых соединений - достигается при использовании в составе клеевой композиции нетеплостойкого модификатора - винилокса, в то время как использование в качестве модификатора других, более теплостойких продуктов, например, карборансодержащего полиэфира ОТС-4 (контрольный пример 9) не приводит к достижению положительного эффекта.

Использование: для склеивания изделий стекловолокнистой техники, работающих длительно до 250°C. Сущность изобретения: теплостойкая клеевая композиция содержит: эпоксикремнийорганическую смолу - продукт модификации эпоксидной диановой смолы кремнийорганическими соединениями 100 мас.ч., изометилтетрагидрофталевый ангидрид 30 - 45 мас.ч., эпоксивиниловый эфир формулы CH₂=CHO-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-OCH₂-CH-CH₂O 5 - 25 мас.ч., трис-2, 4, 6 (диметиламинометил)фенол - 0,8 - 1,5 мас.ч. Композицию смешивают и отверждают при 200°С 3 ч. Характеристики клея: прочность при отрыве клеевых соединений силикатного стекла при 20°С 232кг/cм² , при 250 °С 33кгс/cм² , после термостарения 250°С 100 ч 28кгс/см² , светопропускание при 20°С 97%, снижение интегрального светопропускания после термостарения при 250°С 100 ч 0,5%. 1 табл.

ТЕПЛОСТОЙКАЯ КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ, включающая эпоксикремнийорганическую смолу и ангидридный отвердитель, отличающаяся тем, что, с целью улучшения оптических свойств и снижения температуры отверждения при сохранении прочностных свойств клеевых соединений, она содержит в качестве эпоксикремнийорганической смолы продукт модификации эпоксидной диановой смолы кремнийорганическими соединениями - СЭДМ-3, в качестве ангидридного отвердителя - изометилтетрагидрофталевый ангидрид и дополнительно эпоксивиниловый эфир формулы
CH₂=CHOCH₂CH₂CH₂OCH₂-CHCH₂
и трис-2,4,6-(диметиламинометил)фенол при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Эпоксикремнийорганическая смола СЭДМ-3 100
Изометилтетрагидрофталевый ангидрид 30 - 45
Эпоксивиниловый эфир указанной формулы 5 - 25
Трис-2,4,6-(диметиламинометил)фенол 0,8 - 1,5