АНАЭРОБНАЯ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1995 года по МПК C09K3/10 

Изобретение относится к химии полимеров, а именно к анаэробным герметизирующим композициям, используемым в машиностроении и других областях техники для фиксации, контровки и уплотнения резьбовых, скользящих и фланцевых соединений. Изобретение может быть использовано в машинах, аппаратах и конструкциях, где имеют место высокие вибрационные и динамические нагрузки и возникает необходимость разборки узлов для проведения юстировочных или ремонтных работ. В этих случаях используемые анаэробные герметизирующие композиции должны сочетать низкие прочностные показатели: (прочность при отрыве и отвинчивании менее 10 МПа) и высокие показатели ударного сдвига (более 20 кДж/м²).

Известные анаэробные герметизирующие композиции не обладают таким комплексом свойств.

Разработаны промышленные марки анаэробных герметизирующих композиций Анатерм-17 (ТУ 6-01-1215-79), Анатерм-17М (ТУ 6-01-2-728-86), Анатерм-8К (ТУ 6-01-2-726-86), Унигерм-2М (ТУ 6-01-2-761N-85), Анатерм-125Ц (ТУ 6-01N-1214-79), Анатерм-4 (ТУ 6-01-1214-79), Унигерм-2Н (ТУ 6-01-1211-79), Унигерм-2С (ТУ 6-01-1211-79), обладающие низкой прочностью при отрыве (менее 10 МПа). Однако и ударный сдвиг у данных анаэробных композиций невелик (не более 10 кДж/м²).

Известна анаэробная герметизирующая композиция, содержащая смесь метакриловых мономеров, инициирующей добавки органической перекиси, стабилизирующей добавки, порошкообразного наполнителя органического полимера.

Предложенная герметизирующая композиция отличается от известной тем, что она содержит порошкообразный полимерный наполнитель с размером частиц не более 10 мкм и дополнительно неионогенное поверхностно-активное вещество при следующем соотношении компонентов, мас. ч.

Эфир /мет/акриловой кислоты 100 Инициирующая добавка 1,5-10,5
Стабилизирующая добавка 0,01-0,5
Порошкообразный поли-
мерный наполнитель с
размером частиц не более 10 мкм 5-50
Неионогенное поверхност- но-активное вещество 0,5-20
Герметик на основе этой композиции сочетает низкие прочностные показатели прочность при отрыве и отвинчивании и высокий показатель ударного сдвига.

В качестве порошкообразного полимерного наполнителя композиция содержит порошки /со/полимеров с размером частиц не более 100 мкм, например, фторопласты различных марок (Ф-4, ГОСТ 10007-80, Ф-3, ГОСТ 13744-87, Ф-42 ГОСТ 25428-82, Ф-40 ГОСТ 14906-77), полиэтилен (ПЭВД, ГОСТ 16337-77, ПЭНД ГОСТ 16338-85), поливинилхлорид (АВХ, ГОСТ 14039-78), полученные отсеиванием на сите с размером ячейки 100 мкм.

В качестве неионогенного ПАВ композиция содержит моноалкилфениловые эфиры полиэтиленгликоля формулы:
C_nH_2n+1C₆H₄O(C₂H₄O)_mH, где n 8-10, m 6-7, ОП-7 (ГОСТ 8433-81)
C₄H_2n+1C₆H₄O(C₂H₄O)_mH, где n 8-10, m 10-12 ОП-10 (ГОСТ 8433-81) полиэтиленгликоль моноолеат (олеок-7) формулы:
C₁₇H₃₃COO(C₂H₄O)_mH, m 7 моноалкиловые эфиры полиэтиленгликоля формулы
C_nH_2n+1O(C₂H₄O)_mH, где n 14-18, m 20 OC-20
В качестве /мет/акриловых мономеров композиция содержит диметакрилаты /поли/этиленгликолей диметакрилат этиленгликоля (ДМЭГ, ТУ 6-01-543-78), диметакрилат триэтиленгликоля (ТГМ-3, СТП 2-9-88), диметакрилат тетраэтиленгликоля (ТГМ-4, СТП-2-9-88), диметакрилат полиэтиленгликоля (ТГМ-13, СТП 2-8-79) и их смеси с монометакрилатами октилметакрилатом (ОМАК, СТП 2-15-79), метакрилатом этиленгликоля (МЭГ, ТУ 6-01-1240-80), метоксиэтиленгликоль метакрилатом (МДЭМ, СТП 2-17-79), децилметакрилатом (ДМАК, СТП 2-12-79).

Инициирующая добавка обеспечивает отверждение анаэробной композиции при попадании в зазор между металлическими поверхностями при нарушении контакта с кислородом воздуха.

В качестве инициирующей добавки могут быть использованы гидропероксидный инициатор-гидропероксид кумила (ГПК, ТУ 6-01-579-79), гидропероксид трет-бутила (ГПТБ ТУ 6-01-463-76), сульфимидный ускоритель-0-бензосульфимид (ОБСИ, ТУ 64-6-126-79), ди-бензосульфимид (ДБСИ, ТУ 6-09-10-923-73), аминный ускоритель диметиланилин (ДМА ГОСТ 5655-79), диметил-n-толуидин (ДМПТ, ТУ 6-09-2597-77), диметил-n-анизидин (ДМАН, ТУ 6-09-1757-72), дигидроксиэтил-n-толуидин (ДГЭПТ).

Стабилизирующая добавка обеспечивает жизнеспособность анаэробной композиции и предохраняет ее от преждевременной полимеризации при хранении.

В качестве стабилизирующей добавки могут быть использованы 2,2,6,6-тетраметил-4-оксопиридин-1-оксил (ТМОП, ТУ 6-06-32-304-79), гидрохинон (ГХ, ГОСТ 19627-74), бензохинон (БХ, ТУ 6-09-159-70), нафтохинон (НХ, ТУ 6/09-2520-72), щавелевая кислота (ЩК, ГОСТ 22180-76), 4,4-бис(диметиламино)трифенилметаноксо- лат (МЗ-малахитовый зеленый, ТУ 6-09-1551-77), динатриевая соль этилендиамин-N, N, N',N'-тетрауксусной кислоты (трилон Б, ГОСТ 10652-73).

В состав анаэробной герметизирующей композиции могут также входить: загуститель для повышения вязкости композиций, пластификаторы для варьирования прочностными показателями, красители для придания цветности композиции в видимой части спектра, тиксотропные агенты для придания композиции тиксотропных свойств.

При совместном использовании порошкообразного полимерного наполнителя с размером частиц не более 100 мкм и неионогенного поверхностно-активного вещества (ПАВ) получен эффект многократного увеличения ударного сдвига, что является неочевидным эффектом (табл. 1).

Введение катионоактивных ПАВ не позволяют достичь желаемого результата (см. пример 6 табл. 1), где в качестве катионоактивного ПАВ использовали бензилтриэтиламмонийхлорид-БТЭАХ), анионоактивные ПАВ нельзя вводить в анаэробные герметизирующие композиции, так как они вызывают быструю полимеризацию композиций при хранении.

Анаэробную герметизирующую композицию готовят путем смешения составляющих ее компонентов в стеклянном реакторе при комнатной температуре.

П р и м е р 1. Анаэробную герметизирующую композицию готовят путем смешения 50 мас.ч. ТГМ-3; 50 мас. ч. ОМАК; 1,5 мас. ч. ГПК; 1,0 мас. ч. ОБСИ; 1 мас. ч. ДМПТ; 0,05 мас. ч. ТМОП; 0,05 мас. ч. ГХ; 0,1 мас. ч. ЩК; 5 мас. ч. тиксотропного агента аэросила, 10 мас. ч. ОП-7 и 30 мас. ч. наполнителя-порошкообразного полиэтилена (ПЭНД) с размером частиц не более 100 мкм. Испытания проводят следующим образом.

Предел прочности при отрыве определяют по ГОСТ 14760-69. На поверхность образцов из ст. 12Х18Н10Т наносят анаэробную композицию, образцы совмещают, отверждение проводят при 20-25^oС в течение 24 ч.

Предел прочности при отвинчивании определяют на резьбовых парах М10х1,5 из ст. 30. На резьбу болта наносят анаэробную композицию, затем навинчивают гайку. Отверждают при 20-25^oС в течение 24 ч, после чего с помощью динамометрического ключа определяют прочность при отвинчивании.

Ударный сдвиг определяется на копpе Изода на образцах из ст. 12Х18Н10Т с площадью склейки 1 см² после отверждения при 20-25^оС в течение 24 ч.

Результаты испытаний представлены в табл. 2.

П р и м е р 2. Анаэробную герметизирующую композицию готовят путем смешения 100 мас. ч. ТГМ-4; 4,5 мас. ч. ГПТБ; 3,0 мас. ч. ДБСИ; 3,0 мас. ч. ДМА; 0,3 мас. ч. НХ; 0,2 мас. ч. МЗ; 0,05 мас. ч. красителя; 20 мас. ч. пластификатора диоктилфталата (ДОФ); 5 мас. ч. ОП-10 и 15 мас. ч. порошкообразного полиэтилена (ПЭВД) с размером частиц не более 100 мкм. Испытания проводят по примеру 1.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

П р и м е р 3. Анаэробную герметизирующую композицию готовят путем смешения 40 мас. ч. ДМЭГ; 60 мас. ч. МДЭМ; 0,5 мас. ч. ГПК; 0,5 мас. ч. ОБСИ; 0,5 мас. ч. ДМАН; 0,01 мас. ч. ТМОП; 0,03 мас. ч. БХ; 0,05 мас. ч. трилона Б; 12 мас. ч. пластификатора дидодецилфталата (ДДДФ), 2 мас. ч. ОС-20 и 50 мас. ч. порошкообразного поливинилхлорида (ПВХ) с размером частиц не более 100 мкм. Испытания проводят по примеру 1. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

П р и м е р 4. Анаэробную герметизирующую композицию готовят путем смешения 70 мас. ч. ТГМ-3; 30 мас. ч. ДМАК; 2,5 мас. ч. ГПТБ; 1,5 мас. ч. ОБСИ; 1,8 мас. ч. ДГЭПТ; 0,005 мас. ч. ТМОП; 0,03 мас. ч. НХ; 0,005 мас. ч. ЩК; 0,01 мас. ч. трилона Б; 5 мас. ч. пластификатора дибутилового эфира полиэтиленгликольальдипината (ПДЭА-4), 0,05 мас. ч. красителя; 20 мас. ч. олеокса-7 и 40 мас. ч. порошкообразного фторопласта (Ф-42) с размером частиц не более 100 мкм. Испытания проводят по примеру 1. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

П р и м е р 5. Анаэробную герметизирующую композицию готовят путем смешения 90 мас. ч. ТГМ-3; 10 мас. ч. МЭГ; 1,0 мас. ч. ГПК; 0,7 мас. ч. ОБСИ; 0,8 мас. ч. ДМПТ; 0,003 мас. ч. ТМОП; 0,002 мас. ч. трилона Б; 0,005 мас. ч. МЗ; 40 мас. ч. пластификатора дубиловый эфир полипропиленгликольадипината (ППА-7); 6,7 мас. ч. ОП-10 и 5 мас. ч. порошкообразного фторопласта (Ф-3) с размером частиц не более 100 мкм. Испытания проводят по примеру 1. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

П р и м е р 6. Анаэробную герметизирующую композицию готовят путем смешения 100 мас. ч. ТГМ-4; 3,5 мас. ч. ГПК; 1,5 мас. ч. ДБСИ; 1,6 мас. ч. ДМА; 0,05 мас. ч. ТМОП; 0,1 мас. ч. ЩК; 0,3 мас. ч. трилона Б; 30 мас. ч. загустителя каучука марки СКН-18-1А (ТУ 38.10316-76), 0,5 мас. ч. ОП-7 и 30 мас. ч. порошкообразного фторопласта (Ф-40) с размером частиц не более 100 мкм. Испытания проводят по примеру 1. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

П р и м е р 7. Анаэробную герметизирующую композицию готовят путем смешения 95 мас. ч. ТГМ-3; 5 мас. ч. ТГМ-12; 2 мас. ч. ГПК; 0,8 мас. ч. ОБСИ; 0,7 мас. ч. ДМПТ; 0,3 мас. ч. ГХ; 0,05 мас. ч. МЗ; 30 мас. ч. загустителя каучука марки СКН-30КТРА (ТУ 38.10374-86); 3 мас. ч. ОС-20; 10 мас. ч. Ф-4 с размером частиц не более 100 мкм и 10 мас. ч. ПВХ с размером частиц не более 100 мкм. Испытания проводят по примеру 1. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Использование: для герметизации, фиксации, контровки скользящих и фланцевых соединений. Сущность изобретения: композиция содержит, мас. ч.: эфир(мет)акриловой кислоты 100; инициирующая добавка 1,5 - 10,5; стабилизирующая добавка 0,01 - 0,5; порошкообразный полимерный наполнитель с размером частиц не более 100 мкм 5 - 50; неионогенное поверхностно-активное вещество 0,5 - 20. 2 табл.

АНАЭРОБНАЯ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ, включающая эфир (мет)акриловой кислоты, инициирующую добавку, стабилизирующую добавку и порошкообразный полимерный наполнитель, отличающаяся тем, что она содержит порошкообразный полимерный наполнитель с размером частиц не более 100 мкм и дополнительно-неионогенное поверхностно-активное вещество при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Эфир (мет)акриловой кислоты 100
Инициирующая добавка 1,5 10,5
Стабилизирующая добавка 0,01 0,5
Порошкообразный полимерный наполнитель с размером частиц не более 100 мкм 5,0 50,0
Неионогенное поверхностно-активное вещество 0,5 20,0