КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2005 года по МПК C09J4/04 

Изобретение относится к клеевым композициям и используется при соединении полимеров с полимерами, металлами, резинами, полиуретанами, древесиной и бумагой, а также при соединении комбинаций вышеперечисленных материалов.

Из уровня техники известна клеевая композиция, содержащая цианакрилатный мономер, эластомер и полимер (US 5994464, МПК-6 C 09 J 4/06, 30.11.1999, п.1 формулы).

Недостатком данной клеевой композиции является отсутствие герметичности клеевого шва после склеивания материалов.

Ближайшим аналогом изобретения является клеевая композиция, содержащая мономерный цианакрилат или смесь мономерных цианакрилатов, мономерный фторированный метакрилат в количестве 1-30 мас.% на композицию и пластификатор (SU 448750 А1, C 09 J 4/04, 30.03.1992, формула, кол.2, абз.3 описания).

Недостаток ближайшего аналога заключается в моментальной схватываемости при соединении крупногабаритных плоскостей с точными габаритными размерами, в низкой герметичности клеевого соединения, а также в узкой направленности его применения. При использовании данной композиции необходимо использование специальных направляющих и прижимающих приспособлений для однократной стыковки деталей.

Задача изобретения заключается в повышении жизнеспособности клеевой композиции, герметичности и пластичности клеевого соединения.

Заявленный технический результат достигается тем, что клеевая композиция, содержащая цианакрилат и пластификатор, согласно изобретению, дополнительно содержит раствор полимера, исключая полиуретан, в органическом растворителе, и раствор полиуретана в органическом растворителе при следующем соотношении компонентов, в мас.ч.: цианакрилат 15-35, пластификатор 0,15-0,7, раствор полимера, кроме полиуретана, в органическом растворителе 15-35, и раствор полиуретана в органическом растворителе 15-25.

В предпочтительном варианте изобретения композиция может дополнительно содержать наполнитель в количестве 5-100 мас.ч.

В качестве наполнителя она может содержать оксид цинка и/или металлический порошок.

Цианакрилат в количестве 15-35 мас.ч. обеспечивает адгезионную прочность клеевого шва, а также удаление растворителя в процессе полимеризации.

В качестве цианакрилата могут быть использованы любые вещества, содержащие эфир α-цианакриловой кислоты общей формулы CH=C(CN)COOR (где R - метил, этил, пропил, бутил или аллил). В качестве конкретных марок можно привести следующие цианакрилаты: циакрин К-АБ (ТУ 6-09-14-2187-85), циакрин ЭО (ТУ 6-09-30-85), циакрин ЦРТ (ТУ 6-09-14-2258-87), циакрин ТХБЦ (ТУ 6-09-14-21-87-85), циакрин СТ-1 (ТУ 6-09-14-2214-86), КМ-200 (ТУ 6-01-1241-80) и многие другие (источник информации: А.П.Петрова Справочник “Клеящие материалы”, М., ЗАО редакция журнала “Каучук и резина” (К и Р), 2002. - 196 с.).

Пластификатор в количестве 0,15-0,7 мас.ч. обеспечивает пластичность клеевой композиции.

В качестве пластификатора могут быть использованы любые высококипящие малолетучие и низкокипящие высоколетучие жидкости (вещества), изменяющие вязкость, увеличивающие гибкость молекул и подвижность надмолекулярных структур и др. В качестве конкретных марок материалов и веществ можно привести следующие продукты ДБФ ГОСТ 2102-67, жидкие фторполимеры, жидкие кремнийорганические соединения и другие (источник информации: А.П.Петрова. Справочник “Клеящие материалы”, М., ЗАО редакция журнала “Каучук и резина” (К и Р), 2002. - 196 с.).

Раствор полимера в органическом растворителе в количестве 15-35 мас.ч. обеспечивает заполнение пор и внедрение клеевого материала в склеиваемые поверхности.

В качестве полимеров, растворенных в соответствующих им органических растворителях, могут использоваться: полистирол, полиметилметакрилат, и любые другие полимеры, например, нитратцеллюлозные, нитратцеллюлозно-глифталевые, эпоксидные, нитратцеллюлозно-эпоксидные, мочевино(меламино)формальдегидные, кремнийорганические, бутилметакрилатные, полиакрилатные, перхлорвиниловые, сополимеры винилхлорида, резиловые, поливинилбутиральные и многие другие.

Раствор полиуретана в органическом растворителе в количестве 15-25 мас.ч. образует упрочняющий эластичный каркас композиции, химически несвязанный с остальными компонентами композиции.

В качестве растворов полиуретанов в органическом растворителе используются любые полиуретановые материалы, т.е. материалы, которые, как известно из уровня техники, содержат в своем составе полярные группы -HNCOOH-, используемые в качестве клеев, герметиков, лаков и покрытий, например, АДВ-23-1к (ТУ 2226-040-22736960-98), ВКР-85 (ТУ 1-595-14-544-98), АДВ-23 Блок (ТУ 2226-040-22736960-98), Клей полиуретановый (ТУ 38.403830-96), Клей праймер КСУ, КСУ-Н (ТУ21-5744710-38-91), полиуретановое покрытие КОРОПУР НОН АБРАЗИВ, клей марки СПРУТ и многие другие (источник информации: А.П.Петрова. Справочник “Клеящие материалы”, М., ЗАО редакция журнала “Каучук и резина” (К и Р), 2002. - 196 с.).

В качестве раствора полиуретана, в органическом растворителе, могут применяться полиуретановые клеи холодного отверждения, в частности, клеи марки СПРУТ, либо полиуретановые покрытия марки КОРОПУР НОН АБРАЗИВ, растворенные, например, в дихлорэтане, также содержащие в своем составе полярные группы -HNCOOH- (источник информации: А.П.Петрова. Справочник “Клеящие материалы”, М., ЗАО редакция журнала “Каучук и резина” (К и Р), 2002. - 196 с., рекламные проспекты швейцарской компании Eclatin, немецких - Bayer, Henkel).

В качестве органических растворителей могут использоваться дихлорэтан, дибутиловый эфир уксусной кислоты и любые другие растворители, соответствующие полимерам, которые в них растворяют, например, растворитель 645 (б. РДВ) ГОСТ 18188-72, растворитель 646 ГОСТ 18188-72, растворитель 647 ГОСТ 18188-72, растворитель Р-4 ГОСТ 7827-74, растворитель Р-5 ГОСТ 7827-74, растворитель Р-3160 ТУ 6-10-1215-72, растворитель Р-24 ГОСТ 7827-74, ацетон ГОСТ 2603-79 и многие другие.

Одновременное применение компонентов композиции в заявленном количественном и качественном соотношении обеспечивает сцепление клеевого шва со склеиваемыми поверхностями, заполнение пор в склеиваемых поверхностях, герметичность клеевого шва и за счет замедленного схватывания может быть использована для оптимально точного соединения крупногабаритных деталей.

Заявленная композиция изготавливается следующим образом.

Перед приготовлением клея устанавливается состав соединяемых материалов и производится расчет площади соединяемой поверхности. Выбирается схожий по природе растворения соединяемых материалов, соответствующий полимеру растворитель, испаряющийся на воздухе, цианакрилат выбирается в зависимости от условий эксплуатации, пластификатор, полимер и полиуретан, растворяемые в органическом растворителе, выбираются для данного соединения исходя из прочностных и иных характеристик. Соотношения полимера, полиуретана и растворителя в композиции подбираются опытным путем для каждого сочетания склеиваемых материалов. Готовится порошок или мелкие гранулы или стружка или чешуйки “полимера - аналога”, из того же материала, что и соединяемые детали. Подбирается не растворимая в данном клеевом составе тара требуемого объема. Проводится следующая подготовка соединяемых поверхностей:

1. обработка мелкозернистой абразивной бумагой;

2. смачивание соединяемых поверхностей испаряющимся на воздухе органическим растворителем.

Далее в тару помещается требуемое количество органического растворителя, в который вводится полимер, полиуретан и пластификатор и выстаивается под вытяжкой до полного растворения. Затем в раствор помещается цианакрилат и тщательно перемешивается. Состав тщательно перемешивается и наносится на склеиваемые поверхности. Склеиваемые поверхности быстро соединяются, выравниваются и к ним прикладывается нагрузка с заданным давлением (не более 1 кг/см² на проекцию поверхности). Происходит отверждение клея за время, определенное в оптимизационном расчете.

Приведенные ниже примеры подтверждают, но не ограничивают применение заявленной композиции.

Пример №1.

Соединение деталей из эпоксидной смолы, полученных на установках быстрого прототипирования.

Общая площадь соединения - 0,24 м².

Среда эксплуатации - на воздухе.

Жизнеспособность композиции в открытой таре около 40 минут.

Жизнеспособность композиции при соединении поверхностей около 2 минут.

Состав композиции:

Компоненты, мас.ч.:

Циакрин ЭО - 35.

Жидкий фторполимер ФПР - 0,15.

Раствор ЭД-16, в органическом растворителе 646 ГОСТ 18188-72 - 20.

Раствор клея праймера КСУ в органическом растворителе 646 ГОСТ 18188-72 - 15.

Пример 2.

Герметизация блока мерных колб, состоящего из плиты (материал плиты - полиметилметакрилат) и основания (материал основания - полиметилметакрилат).

Общая площадь склеивания - 3 дм².

Габаритные размеры клеевого соединения - 60×600 мм.

Среда в колбах - керосин (авиационный).

Жизнеспособность композиции (в открытой таре) - около 20 мин.

Жизнеспособность композиции при соединении поверхностей - около 30 сек.

Состав композиции:

Циакрин СТ-1 - 35 мас.ч.

Дибутилфталат (ДБФ) - 0,2 мас.ч.

Полиметилметакрилат в виде порошка (ПММА) - 25 мас.ч.

Органический растворитель - дихлорэтан - 25 мас.ч.

Раствор полиуретана в органическом растворителе - 25 мас.ч.

Склеиваемые поверхности тщательно очищаются от загрязнений, обрабатываются мелкозернистой абразивной бумагой и обезжириваются х/б тампоном, смоченным в растворителе. В чистую тару помещается органический растворитель, испаряющийся на воздухе, в который вводится полимер - полиметилметакрилат в виде порошка (ПММА), затем добавляются раствор полиуретана и пластификатор ДБФ и тщательно перемешиваются до образования однородной вязко-текучей композиции.

Затем в полученный раствор помещается циакрин СТ-1 и тщательно перемешивается до образования гомогенной, не расслаивающейся массы.

Полученная клеевая композиция с помощью кисти тонким слоем наносится на соединяемые поверхности по всей площади стыковки.

После соединения деталь соответствовала заданным размерам и была герметична.

Пример 3.

Соединение плит из полистирола (ПС) для последующей токарной обработки в цилиндрическую емкость.

Общая площадь соединения до токарной обработки - 0,5 м².

Общая площадь соединения после токарной обработки - 0,15 м².

Габаритные размеры клеевого соединения - 250×200 мм.

Среда эксплуатации в емкости - смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ).

Жизнеспособность композиции (в открытой таре) - около 30 мин.

Жизнеспособность композиции при соединении поверхностей - около 30 сек.

Состав композиции:

Циакрин ЭО - 30 мас.ч.

Дибутилфталат - 0,14 мас.ч.

Полистирол в виде порошка - 20 мас.ч.

Раствор клея марки СПРУТ в органическом растворителе - 15 мас.ч.

Органический растворитель для полиуретана и полимера - дибутиловый эфир уксусной кислоты - 35 мас.ч.

Склеиваемые поверхности тщательно очищаются от загрязнений, обрабатываются мелкозернистой абразивной бумагой и обезжириваются х/б тампоном, смоченным в растворителе.

В чистую тару помещается растворитель, испаряющийся на воздухе, в который вводится полимер (ПС), раствор клея марки СПРУТ и пластификатор ДБФ и тщательно перемешиваются до образования вязко-текучей композиции. Затем в полученный раствор помещается циакрин ЭО и тщательно перемешивается до образования гомогенной, не расслаивающейся массы.

Полученная клеевая композиция с помощью кисти наносится тонким слоем на соединяемые поверхности по всей площади стыковки.

После соединения плит с помощью клеевой композиции была произведена токарная обработка. Деталь герметична.

Пример №4

Соединение металлических деталей (кронштейнов) для крепления гальванических штанг.

Общая площадь соединения - 0,1 м².

Среда эксплуатации - атмосфера гальванического цеха.

Жизнеспособность композиции в открытой таре около 30 минут.

Жизнеспособность композиции при соединении поверхностей около 2 минут.

Состав композиции:

КомпонентыМассовые частиЦиакрин СТ-1 (ТУ 6-09-14-2214-86)35Жидкий фторполимер ФПР0,5Раствор эпоксидной смолы ЭД-20 в растворителе 646 ГОСТ 18188-7215Раствор АДВ-23-1к в растворителе 64615Порошок оксида цинка24

Пример №5

Соединение деталей из чугуна (стали).

Общая площадь соединения до 0,3 м².

Среда эксплуатации - для используемых металлов.

Жизнеспособность композиции в открытой таре около 40 минут.

Жизнеспособность композиции при соединении поверхностей около 5 минут.

Состав композиции:

КомпонентыМассовые частиЦиакрин ЭО35Жидкий фторполимер ФПР0,3Раствор перхлорвиниловой смолы (ремохлор)в ацетоне15Раствор ВКР-85 в ацетоне15Порошок чугуна25

Пример №6

Соединение деталей из металлов и полимеров.

Общая площадь соединения до 0,5 м².

Среда эксплуатации - по месту.

Жизнеспособность композиции в открытой таре около 20-40 минут.

Жизнеспособность композиции при соединении поверхностей около 5 минут.

Состав композиции:

КомпонентыМассовые частиЦиакрин К-АБ (ТУ 6-09-14-2187-85)30Жидкий фторполимер ФПР0,2Раствор полистирола в дихлорэтане15Раствор клея марки СПРУТ в дихлорэтане20Никелевый порошок и оксид цинка (50/50)30

Настоящее изобретение относится к клеевым композициям и используется при соединении полимеров с полимерами, металлами, резинами, полиуретанами, древесиной и бумагой, а также при соединении комбинаций указанных материалов. Техническая задача заключается в повышении жизнеспособности клеевой композиции, герметичности и пластичности клеевого соединения. Поставленная задача решается тем, что клеевая композиция содержит цианакриалат и пластификатор, дополнительно содержит раствор полимера, исключая полиуретан, в органическом растворителе, и раствор полиуретана в органическом растворителе. Композиция может дополнительно содержать наполнитель - оксид цинка и/или металлический порошок.

Клеевая композиция, содержащая цианакрилат и пластификатор, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит раствор полимера, исключая полиуретан, в органическом растворителе, и раствор полиуретана в органическом растворителе при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Цианкарилат 15-35

Пластификатор 0,15-0,7

Раствор полимера, кроме полиуретана,

в органическом растворителе 15-35

Раствор полиуретана

в органическом растворителе 15-25