КЛЕЙ Российский патент 1998 года по МПК C09J163/02 

Изобретение относится к холодноотверждаемым композициям на основе эпоксидиановой смолы, наполненным порошковым железом, которые предназначены для склеивания и герметизации соединений, пропитки и покрытия деталей с целью повышения их термо- и механической прочности при ремонтных, производственных работах в промышленности и быту.

Из числа известных аналогов по технической сущности и совпадающим признакам наиболее близкой предложенной является композиция, которая содержит эпоксидиановую смолу, отвердитель в виде смеси модифицированного полиэтиленполиамина и олигоамида марки Т-19 - продукта поликонденсации димеризованных метиловых эфиров жирных кислот таллового масла и триэтилентетраамина, и наполнитель - карбонильное железо (Патент РФ N 2041894, кл. С 08 L 63/00, 1995).

В прототипе полиэтиленполиамин модифицирован добавкой - производными карборана общей формулы R₁CB₁₀H₁₀CR₂, где R₁ и R₂ - одинаковые или различные органические заместители. При этом R₁ - водород, акрил, алкил, алкенил, простой или сложный эфир, кислота, а R₂ - акрил, алкил, алкенил, простой или сложный эфир, кислота в количестве 0,06-100,0 мас.ч. на 100 мас.ч. эпоксидной смолы.

Непосредственное взаимодействие между аминами и структурной формулы орто-карбораном приводит к последовательному замещению атомов водорода в карборановом ядре, образуя продукты различной степени замещения, при этом получаются разные материалы с заметно отличающимися физико-механическими характеристиками.

Известная композиция является универсальной, обеспечивая разные служебные характеристики в зависимости от сочетания составляющих ее компонентов и количественного их содержания, и может быть использована в качестве как пропиточного материала, клея, покрытия, так и конструктивного материала для литьевых и пресс-форм.

Так, в качестве модифицирующей добавки полиэтиленполиамина по прототипу используют производные карборана в смеси с продуктом поликонденсации димеризованных кислот льняного и соевого масел с диэтилентриамином или тетраэтиленпентаамином, а в качестве наполнителя вводят порошок различных металлов и сплавов, неметаллические порошки и волокна.

Однако качественный состав и количественное содержание выбранного ряда ингредиентов не оптимизированы в доверительном диапазоне промышленной технологии, гарантированно обеспечивающем заданную повторяемость, единообразие основных служебных характеристик материала, в частности клея, таких как термостойкость, прочность, адгезия.

Задача изобретения - создание технологичного клея с повышенными термостойкостью и прочностными свойствами.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном клее, включающем эпоксидиановую смолу, отвердитель - смесь модифицированного полиэтиленполиамина и олигоамида марки Т-19 - продукта поликонденсации димеризованных метиловых эфиров жирных кислот таллового масла и триэтилентетраамина, и наполнитель - карбонильное железо, в качестве отвердителя клей содержит смесь модифицированного полиэтиленполиамина, представляющего собой продукт взаимодействия 16 мас.ч. 1,2-ди-(оксиметил)-орто-карборана со 100 мас.ч. полиэтиленполиамина, а олигоамида марки Т-19, при следующем соотношении компонентов клея, мас.ч.: эпоксидиановая смола 100; модифицированный полиэтиленполиамин 12-20; олигоамид марки Т-19 4-60; карбонильное железо 350-450.

Отличительные признаки, качественный и количественный состав композиции обеспечили получение нетоксичного, технологичного в переработке и применении клея с гарантированными требуемыми техническими и эксплуатационными свойствами: термостойкостью не ниже 300^oС и повышенной относительно известных клеев адгезией (прочностью клеевого шва на сдвиг).

Модификация полиэтиленполиамина добавкой 1,2-ди-(оксиметил)-орто-карборана в количестве 16 мас.ч. на 100 мас.ч. полиэтиленполиамина обеспечила высокие адгезию и термостойкость, так как новая добавка содержит наиболее активные из всех карборанов функциональные группы.

Содержание в клеевой композиции 1,2-ди-(оксиметил)-орто-карборана и полиэтиленполиамина в соотношении меньше, чем 16 к 100, снижает адгезию и термостойкость материала, а их соотношение больше, чем 16/100, не приводит к улучшению служебных характеристик, но ведет к перерасходу дорогостоящего карборана. Нижний предел содержания в композиции карбонильного железа 350 мас. ч. определен заданным уровнем термостойкости при циклическом нагружении клеевого соединения.

При содержании карбонильного железа в количестве, превышающем 450 мас.ч. , падает прочность отвержденной композиции, с приготовлением которой возникают дополнительные проблемы перемешивания из-за возрастающей вязкости.

Введение в состав композиции полиэтиленполиамин-1,2-ди-(оксиметил)-орто-карборана в количестве меньше 12 мас.ч. приводит к снижению термостойкости клеевого соединения.

Содержание в композиции полиэтиленполиамин-1,2-ди-(оксиметил)-орто-карборана больше 20 мас.ч. не повышает термостойкости, но увеличивает потребительскую стоимость материала, при этом есть снижение прочности соединения.

Содержание в композиции олигоамида марки Т-19 в количестве, превышающем 60 мас. ч. , нетехнологично из-за увеличения времени отверждения клея более суток.

При введении олигоамида марки Т-19 в композицию меньше 4 мас.ч. резко снижается прочность клеевого соединения до уровня, который обеспечивается клеями-аналогами.

Новый модификатор полиэтиленполиамина, предложенные качественный состав и количественное содержание ингредиентов композиции экспериментально отработаны и оптимизированы в доверительном диапазоне значений, любое сочетание которых обеспечивает заданные характеристики и свойства клея.

Предложенная смесь готовится из двух структурных компонентов.

Первый компонент - связующее - готовят смешиванием эпоксидиановой смолы, ГОСТ 10587-84 с карбонильным железом, ГОСТ 13610-79 в соотношении мас.ч. 25/75.

Второй компонент - отвердитель - получают смешиванием предварительно приготовленного полиэтиленполиамин-1,2-ди-(оксиметил)-орто-карборана с олигоамидом марки Т-19, ГОСТ 2224- 249-09201208-93 при порционном добавлении карбонильного железа в объеме 75 мас.ч.

Модификация полиэтиленполиамина осуществляется синтезом, химической реакцией при смешивании его с 1,2-ди-(оксиметил)-орто-карбораном, в соотношении 100\16:

Пример. Технологией приготовления предложенного клея предусмотрено предварительное высушивание карбонильного железа в сушильном шкафу при 100-120^oС в течение 4-6 ч.

В смеситель помещают 5 кг смолы ЭД-22, затем порционно 15 кг карбонильного железа и перемешивают 2-3 ч при 45-55^oС.

Во втором смесителе перемешивают по этой же последовательности и режимах 0,2 кг олигоамида марки Т-19, 0,8 кг полиэтиленполиамин-1,2-ди-(оксиметил)-орто-карборана и 3 кг карбонильного железа.

Далее оба компонента перемешивают совместно, и клей готов к применению в течение 40 мин.

После отверждения (24 ч) клей практически не дает усадки, механически обрабатывается.

Клей в лабораторных условиях был приготовлен и испытан во всем диапазоне содержания каждого компонента.

В табл.1 приведены характерные составы предложенного клея, а в табл.2 - присущие этим составам физико-механические характеристики.

Из таблиц следует, что эпоксидный клей предложенного состава в оптимальном соотношении составляющих компонентов обеспечивает термостойкость 340-380^oС (при 300^oС максимально для известных клеев холодного отверждения, аналогичных композиций) и адгезионные свойства в 1,5-2,5 раза выше.

Предложенный эпоксидный клей предназначен для применения в качестве заливочных, герметизирующих составов, шпатлевки, конструкционного клеевого соединения, защитных пленок и покрытий деталей и изделий.

Клей предназначен для склеивания и герметизации и пропитки соединений, для повышения их термо- и механической прочности. Клей включает эпоксидиановую смолу, полиэтиленполиамин, модифицированный 1,2-ди(оксиметил)- орто-карбораном, олигоамид марки Т-19 и карбонильное железо. 2 табл.

Клей, включающий эпоксидиановую смолу, отвердитель - смесь модифицированного полиэтиленполиамина и олигоамида марки Т-19-продукта поликонденсации димеризованных метиловых эфиров жирных кислот таллового масла и триэтилентетраамина, и наполнитель - карбонильное железо, отличающийся тем, что в качестве отвердителя клей содержит смесь модифицированного полиэтиленполиамина, представляющего собой продукт взаимодействия 16 мас.ч. 1,2-ди-(оксиметил)-орто-карборана со 100 мас.ч. полиэтиленполиамина, и олигоамида марки Т-19, при следующем соотношении компонентов клея, мас.ч.:
Эпоксидиановая смола - 100
Модифицированный полиэтиленполиамин - 12 - 20
Олигоамид марки Т-19 - 4 - 60
Карбонильное железо - 350 - 450п