КЛЕЙ Российский патент 1995 года по МПК C09J177/00 

Изобретение относится к производству клеев, которые могут быть использованы для склеивания металлов и пластмасс, особенно полиамидов.

Известен клей, содержащий в качестве модифицирующей добавки капролактам в количестве 6,66-13,08 мас. [1]
Капролактам вводят для повышения прочности склеивания. Кроме того, введение капролактама повышает адгезию клеевого состава и придает эластичность клеевому шву.

Недостатком этого клея является то, что основной клей является поливинилацетатная дисперсия, которая обеспечивает низкую прочность клеевого соединения на сдвиг (3,6- 6,0 кгс/см²).

Известен клей, содержащий комплекс сополимера метакриловой кислоты с метилметакрилатом и капролактама при мольном соотношении 1:1,5-4:1 в количестве 100-110 мас.ч. на 890-900 мас. ч. диметилформамида [2] Клей применяется для соединения силикатного и органического стекла.

К недостаткам клея относятся наличие растворителя-диметилформамида, обладающего токсичностью (ПДК 10 мг/м³) и летучестью; недостаточная прочность на разрыв (3,9-5,0 МПа), применение компонента, получаемого в специальном технологическом процессе из дорогостоящего сырья метакриловой кислоты и метилметакрилата.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является клеевая композиция, содержащая полиамид, адипиновую или стеариновую кислоту и продукт конденсации гексаметилендиамина с адипиновой кислотой, а также модифицирующие добавки [3]
Однако данная композиция при полимеризации выделяет воду, которая остается в клеевом расплаве и клеевом шве и снижает прочность последнего. Кроме того, для снижения температуры плавления в композицию вводят канифоль и пластификатор, что повышает стоимость композиции и снижает прочность клеевого шва. По этим причинам описанная композиция в некоторых случаях дает плохие результаты. В частности, при склеивании стали 25 со сталью 25 прочность на сдвиг составляет 0,75-1,25 МПа, а на разрыв 2,0-2,8 МПа. При склеивании стали 25 с полиамидом 6 прочность на сдвиг составляет 1,4-1,9 МПа, а на разрыв 2,5-3,3 МПа.

Задачей данного изобретения является создание клея с повышенной прочностью.

Эта задача решается следующим образом. В составе клея, содержащем полиамид и функциональную добавку являющуюся исходным веществом для получения полиамида, согласно изобретению в качестве полиамида используют полигексаметиленизофталамид с концевыми аминогруппами и в качестве функциональной добавки капролактам при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Полигексаметиленизо- фталамид 2-200 Капролактам 100
Кроме того, в этом клее используют полигексаметиленизофталамид со среднечисловой мол. м. 2000-20000, полученный межфазной поликонденсацией.

Техническим результатом, достигаемым данным изобретением, является повышение прочности клеевого соединения за счет предотвращения выделения воды при полимеризации клея и устранения пластификаторов, канифоли и тому подобных веществ.

Использование заявляемых в формуле соединений позволяет достигнуть технический результат за счет того, что при нагревании смеси, содержащей от 2 до 200 мас.ч. полигексаметиленизофталамида на 100 мас.ч. капролактама, до температуры 250-300^оС, в течение 15-130 мин происходит полимеризация по схеме
m + HNH(CH₂)₆NHCOCO NH(CH₂)₆NH₂+m __→
__→ HNH(CH₂)₅CONH(CH₂)₆NHCOCO ×
× NH(CH₂)₆NHCO(CH₂)₅NH- H
с образованием полимера, имеющего температуру плавления 60-230^оС в зависимости от соотношения компонентов (табл.1).

Разрушение клеевого соединения носит смешанный характер, наибольшая прочность достигается при соотношении 2-200 мас. полигексаметиленизофталамида на 100 мас.ч. капролактама.

Применяемый капролактам (циклический амид ε-аминокапроновой кислоты) представляет собой белый кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде, спирте и других органических растворителях. Температура плавления 70^оС, кипения 130^оС (при 12 мм рт.ст.). Широко применяется как сырье для производства капрона.

Полигексаметиленизофталамид с концевыми аминогруппами белый полимер, который получают из дихлорангидрида изофталевой кислоты и гексаметилендиамина. На свойства клея оказывает важное влияние среднечисловая молекулярная масса полигексаметиленизофталамида (табл.2).

Установлено, что прочность клеевого соединения на сдвиг возрастает с увеличением среднечисловой молекулярной массы, причем одновременно возрастает продолжительность процесса полимеризации. Практически установлено, что минимально приемлемая седнечисловая молекулярная масса полигексаметиленизофталамида составляет 2000, а максимально допустимая 20000.

Большое значение для повышения качества клея имеет высокая удельная поверхность полигексаметиленизофталамида, которая способствует лучшему растворению полимера в расплавленном капролактаме и большей однородности клеевого соединения. Наиболее эффективным способом получения полигексаметиленизофталамида является межфазная поликонденсация, так как получаемый продукт имеет высокую удельную поверхность. В частности, целесообразно получать полигексаметиленизофталамид по способу газожидкостной поликонденсации в пенном режиме. Получаемый полигексаметиленизофталамид с концевыми аминогруппами представляет собой белый комковатый продукт, который после сушки и измельчения может быть использован для приготовления клея.

П р и м е р 1. В мельницу загружают 50 мас.ч. полигексаметиленизофталамида с концевыми аминогруппами со среднечисловой мол.м. 8000 и измельчают в течение 4-5 мин. Затем туда же прибавляют 100 мас.ч. капролактама и измельчают смесь в течение 4-5 мин. Полученную смесь, имеющую вид белого порошка (85% фракций до 0,1 мм) насыпают слоем толщиной 0,8-1 мм на пластину из стали 25, накрывают такой же пластиной, сжимают давлением 1,5 кгс/см² (0,15 МПа) и нагревают до 280^оС в течение 40 мин в герметично закрытом термостате. Полученное клеевое соединение показывает прочность на сдвиг 9,3 МПа, температуру плавления 80^оС, смешанное разрушение с преобладанием когезионного.

П р и м е р 2. Порошок клея, полученный, как описано в примере 1, наносят слоем толщиной 0,8-1 мм на пластинку из стали 25 и нагревают до 280^оС в течение 40 мин в герметично закрытом термостате. Пластинку с клеем охлаждают до 150^оС, на покрытый клеем участок накладывают пластинку из полиамида 6, сжимают давлением 1,5 кгс/см² (0,15 МПа) и охлаждают до комнатной температуры.

Полученное клеевое соединение показывает прочность на сдвиг 9,6 МПа, температуру плавления 80^оС, когезионное разрушение.

Изобретение может быть использовано в промышленном производстве, для его реализации требуется стандартное оборудование, выпускаемое промышленностью. Сам процесс получения клея несложен, а полученный продукт отличается высокими качественными характеристиками.

Использование: изобретение относится к производству клеев и может быть использовано для создания клея с повышенной прочностью при склеивании металлов и пластмасс, особенно полиамидов. Сущность изобретения: клей содержит в качестве полиамида полигексаметиленизофталамид с концевыми аминогруппами, а в качестве функциональной добавки используют капролактам при следующем соотношении компонентов, мас.ч. полигексаметиленизофталамид 2 200; капролактам 100. При этом может быть использован полигексаметиленизофталамид со среднечисловой мол.м. 2000 20000. Кроме того, может быть использован полигексаметиленизофталамид, полученный межфазной поликонденсацией. 2 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. КЛЕЙ, содержащий полиамид и функциональную добавку, являющуюся исходным веществом для получения полиамида, отличающийся тем, что в качестве полиамида используют полигексаметиленизофталамид с концевыми аминогруппами, а в качестве функциональной добавки используют капролактам при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Полигексаметиленизофталамид 2-200
Капролактам 100
2. Клей по п.1, отличающийся тем, что используют полигексаметиленизофталамид со среднечисловой мол.м. 2000-20000.