КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ НКЛ-1 Российский патент 1997 года по МПК C09J101/18 

Изобретение относится к клеевым композициям, содержащим полимерную основу нитроцеллюлозу (НЦ), пластификатор, стабилизатор и растворители органической природы. Она может быть использована для склеивания деревянных, металлических поверхностей, кожи, пластмасс, поролона, тканей.

Из патентных источников известны клеи на основе термопластичных и термореактивных полимеров. Термопластичные клеи представляют собой композиции на основе олефинов, поливинилхлорида, поливинилового спирта, полиамидов, производных акриловой и метакриловой кислот, синтетических каучуков. Достоинством таких клеев является высокая эластичность, недостатками - небольшая прочность и относительно невысокая теплостойкость (см. книгу Д.А.Кандрашов. Конструкционные клеи. М, Химия. 1980). Основными недостатками термореактивных клеев является необходимость применения нагрева для ускорения склеивания и недостаточная жизнеспособность их при длительном хранении.

Прототипом является нитроклей АК-20, представляющий собой раствор нитроцеллюлозы (коллоксилина) и смолы в смеси органических растворителей с добавлением пластификаторов. Он предназначен для склеивания без применения нагрева различных тканей, кожи, целлулоида между собой и приклеивания к древесине, металлам и пластмассе (см. книгу Черняк К.И. Неметаллические материалы в судовой электро- и радиотехнической аппаратуре. -Л. Судостроение. 1970. изд. второе). Недостатками прототипа являются высокая вязкость (60 80 с по вискозиметру ВЗ-1), большая длительность высыхания (1 час), повышенная горючесть, повышенная себестоимость из-за использования смолы и других компонентов.

Задача, решаемая в изобретении получение клеевой композиции с повышенной текучестью, сниженной горючестью, способностью к ускоренному высыханию, с уменьшенной себестоимостью.

Задача решается так, что в качестве нитроосновы используется смесь коллоксилина с содержанием азота от 1 до 12% и пироксилина с содержанием азота от 12,5 до 13,5% в качестве пластификатора динитрат диэтиленгликоля и трикрезилфосфат (ТКФ), являющийся также антипиреном, в качестве стабилизатора дифениламин (ДФА) и диэтилдифенилмочевину (ДЭДФМ), в качестве растворителя - ацетон и этилацетат. Соотношение компонентов клеевой композиции (в мас. ч.):
Коллоксилин 5-20
Диэтилдифенилмочевина 0,4-1,5
Пироксилин 5-15
Динитрат диэтиленгликоля 2-15
Дифениламин 0,2-0,5
Трикрезилфосфат 1-4
Растворитель 80-360.

В предложенной клеевой композиции повышение прочности достигается введением более прочной высокоазотной нитроцеллюлозы пироксилина. Необходимая текучесть и вязкость обусловлена введением пластификаторов - динитрата диэтиленгликоля (ДНДЭГ), трикрезилфосфата, а также органического растворителя ацетона и этилацетат. Пониженная горючесть достигается за счет введения ТКФ, являющегося также пластификатором НЦ, и введения стабилизаторов ДЭДФМ и ДФА. Пониженная себестоимость клеевой композиции обусловлена относительной дешевизной НЦ, получаемой из древесины, а также использованием вторичного сырья из нитроцеллюлозных порохов после окончания их срока служебной пригодности.

Для доказательства преимуществ предложенной клеевой композиции над прототипом-нитроклеем АК-20 приготовлено несколько рецептур клеев и проведены их испытания на прочность при отрыве, на прочность при сдвиге, на определение условной вязкости клея, времени его высыхания, прочности склейки поверхностей из разных материалов, горючести.

Состав клеевой композиции и результаты опытов представлены в таблице.

Из приведенных в таблице данных следует, что клеевые композиции N 2, 3, 4, содержащие низкоазотную НЦ-коллоксилин и высокоазотную НЦ-пироксилин, в количестве 25 35 мас.ч. НЦ имеют преимущества перед клеем АК-20: пониженную вязкость, малое время высыхания, повышенную прочность на сдвиг к дереву (фанера), стали, дуралюминию, более высокую прочность при отрыве на грибках. Клей N6 с высоким содержанием НЦ (свыше 45 мас.ч.) при том же количестве растворителя имеет высокую вязкость и большую длительность высыхания в сравнении с клеями N 2, 3, 4 и АК-20. Клей N 5 с невысоким содержанием НЦ имеет низкую прочность из-за низкого содержания сухого остатка.

Проверка горючести клея, нанесенного на дерево в 3 слоя с полным их высыханием, показала, что содержание в составе ТКФ в количестве от 1 до 4 массовых частей уменьшает воспламеняемость слоя при воздействии пламенем от спички, а имеет место только обугливания клея без распространения пламени по слою. При отсутствии в составе клеевой композиции ТКФ при указанных в таблице соотношении компонентов горючесть таких клеев возрастает, воспламеняемость увеличивается, а после поджигания пламя распространяется по слою на 3 5 см от места воспламенения. Повышение содержания ТКФ более 4 мас.ч. ведет к замедленному высыханию клея и сохранению его липкости в течение 2 7 суток с момента нанесения.

Клей-прототип на НЦ-основе АК-20 имеет повышенную воспламеняемость от луча огня и устройство горит при удалении источника с распространением пламени от места воспламенения на 1,5 3 см, что указывает на его повышенную горючесть по сравнению с предложенной клеевой композицией.

Себестоимость 1 тонны предложенной клеевой композиции оказывается на 490 50 тысяч рублей ниже (в ценах 1993 г.), чем клея АК-20 из-за того, что сырьем для клея является НЦ из непригодных для дальнейшего применения по назначению НЦ-порохов, подлежащих уничтожению сжиганием. Сжигание может отрицательно повлиять на экологическую обстановку в районе уничтожения этих материалов.

Клеевая композиция получается путем растворения НЦ-порохов пироксилиновых и баллиститных (диэтилендинитрогликолевых) в растворителях с добавлением в них ТКФ в указанных соотношениях компонентов. ДНДЭГ, ДФА и ДЭДФМ входят в состав порохов в указанных количествах для клеев и не требуется их дополнительного введения.

Использование: для склеивания деревянных и металлических поверхностей, кожи, пластмасс, поролона, тканей. Сущность изобретения: клеевая композиция содержит коллоксин - 5-20 м.ч., пироксилин 5-15 м.ч., пластификаторы: динитрат диэтиленгликоля 2-15 м.ч., триклезидфосфат 1-4 м.ч., стабилизаторы: дифениламин - 0,2-0,5 м.ч. и диэтилдифенил мочевина 0,4-1,5 м.ч. и органический растворитель (ацетон и этилацетат) 80-360 м.ч. Характеристики клея: длительность высыхания 0,5 час, прочность приклейки на сдвиг к дереву 15 МПа, к стали 1,4 МПа, к дуралюминию 1,0 МПа, на отрыв из стали 1,0 МПа. 1 табл.

Клеевая композиция, включающая коллоксилин, пластификатор и органический растворитель, отличающаяся тем, что она содержит в качестве пластификатора трикрезилфосфат и динитрат диэтиленгликоля, в качестве органического растворителя ацетон и этилацетат и дополнительно пироксилин и стабилизатор - дифениламин и диэтилдифенил мочевину при следующем соотношении компонентов, мас. ч.

Коллоксилин 5 20
Пироксилин 5 15
Динитрат диэтиленгликоля 2 15
Дифениламин 0,2 0,5
Диэтилфенилмочевина 0,4 1,5
Трикрезилфосфат 1 4
Органический растворитель 80 360л