ТЕПЛОСТОЙКИЙ ПЕНОГЕРМЕТИК Российский патент 2005 года по МПК C09K3/10 C08L83/04 

Изобретение относится к области вспенивающихся кремнийорганических композиций, которые могут быть использованы для электроизоляции и защиты различных приборов и агрегатов, например электросоединителей в авиатехнике, приборостроении и других отраслях промышленности.

Известны вспенивающиеся композиции на основе кремнийорганических каучуков, в которых вспенивание происходит за счет выделения газообразных продуктов в процессе реакций между компонентами композиций: например, двуокиси углерода (патент РФ №2115676) или водорода при использовании органогидридсилоксанов, содержащих не менее двух групп - Si-H в молекуле (патенты США №5238967, 5356940). В качестве катализаторов в композициях используют органические перекиси (авт. свид. СССР №726139), соединения платины или олова (патенты США №5238967, 5356940).

Недостатком известных решений является низкая технологичность композиций - после смешения компонентов быстро нарастает вязкость, время жизнеспособности составляет 2-10 мин, в случае использования платиновых и перекисных катализаторов вулканизация происходит только при повышенных температурах (от 80°С до 220°С).

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является теплостойкая пенорезина, включающая, вес.ч.: полидиметилсилоксановый каучук СКТН с молекулярным весом 40-80 тыс. - 100, наполнитель - оксид цинка и оксид титана - 20-40, кремнийорганическую гидридсилоксановую жидкость ГКЖ-94 - 20, полиэтиленполиамин - 1 и катализатор вулканизации - диэтилдикаприлат олова - 1-4 (авт. свид. СССР №309029).

Недостатками прототипа являются малая жизнеспособность композиции (5-10 мин), высокая токсичность катализатора (диэтилдикаприлат олова относится к 1 классу опасности), а также отсутствие адгезии пенорезины к подложкам и ее ограниченная до 250°С теплостойкость. Пенорезина становится хрупкой также в области температур (-55)-(-60)°С.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка технологичного пеногерметика, имеющего достаточно длительную жизнеспособность для заливки герметизируемых изделий (не менее 30 мин), нетоксичного, обладающего собственной адгезией к различным подложкам, сохраняющего эластичность при температурах от - 100 до +300°С и вулканизующегося при комнатной температуре.

Для решения поставленной технической задачи предлагается теплостойкий пеногерметик, включающий полиорганосилоксановый каучук, оксид цинка, олигогидридсилоксан, аминосоединение и катализатор вулканизации, отличающийся тем, что в качестве полиорганосилоксанового каучука он содержит полидиметилметилфенилсилоксандиол, в качестве олигогидридсилоксана - олигометилгидридсилоксан, в качестве аминосоединения - аминосилан, а в качестве катализатора - полиорганоэлементосилазановую смолу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

полидиметилметилфенилсилоксандиол100оксид цинка40-80олигометилгидридсилоксан 2,5-4,8аминосилан0,1-0,3полиорганоэлементосилазановая смола1,5-3,5

В качестве аминосилана пеногерметик содержит аминосилан, выбранный из группы, включающей: γ-аминопропилтриэтоксисилан или его смесь с β-аминоизопропилтриэтоксисиланом, диэтиламинометилтриэтоксисилан или 1-аминогексаметилен-6-аминометилентриэтоксисилан.

С целью регулирования вязкости пеногерметик дополнительно может содержать полидиметилсилоксандиол в количестве 1,0-20,0 мас.ч., а также олигоалкилсилоксан в количестве 1,0-4,0 мас.ч.

В качестве олигоалкилсилоксана пеногерметик может содержать олигометилсилоксан или олигоэтилсилоксан.

Правильный подбор аминосоединения с оптимальной для процесса получения пеногерметика активностью аминогрупп объясняет достаточно длительный индукционный период реакции вспенивания, что обеспечивает необходимую жизнеспособность композиций, а выделяющиеся в процессе реакции продукты являются автокатализаторами процесса, что приводит к образованию через несколько часов вспененных нелипких вулканизатов. Совокупность активных групп пеногерметика позволяет получить материал с самостоятельной адгезией к различным подложкам.

В предлагаемом изобретении был использован полидиметилметилфенилсилоксандиол по ТУ 38 108129-77.

В качестве аминосилана могут быть использованы различные представители этого класса соединений, но наиболее предпочтительно использовать γ-амино-пропилтриэтоксисилан или его смесь с β-аминоизопропилтриэтоксисиланом (ТУ 6-02-724-73), диэтиламинометилтриэтоксисилан (ТУ 6-02-573-77) или 1-аминогексаметилен-6-аминометилентриэтоксисилан (ТУ 6-02-586-86). В качестве олигогидридсилоксана в предлагаемом изобретении наиболее предпочтительно использовать олигометилгидридсилоксан (ТУ 2229-013-40245042-00). В качестве полиорганоэлементосилазановой смолы наиболее предпочтительно использовать смолы по ТУ 6-02-1003-75 с массовым содержанием азота 9-25%, кремния - 15-28% и титана - 0,3-5,0%. В качестве регуляторов вязкости целесообразно использовать олигоалкилсилоксаны, в качестве которых предпочтительнее использовать олигоэтилсилоксан (ГОСТ 25149-82) или олигометилсилоксан (ТУ 2416-54), а также полидиметилсилоксандиол (ГОСТ 13835-73).

Примеры составов теплостойкого пеногерметика приведены в таблице 1, сравнительные свойства предлагаемого герметика и прототипа - в таблице 2.

Примеры осуществления

Пример 1.

100 мас.ч. полидиметилметилфенилсилоксандиола смешивают с 80 мас.ч. оксида цинка, 4,8 мас.ч. олигометилгидридсилоксана, 0,3 мас.ч. γ-аминопропил-триэтоксисилана и 2,0 мас.ч. полиэлементосилазановой смолы. Смесь перемешивают в течение 5 минут и затем используют для заливки подготовленных (очищенных и обезжиренных растворителем) изделий и контрольного образца для исследования свойств пеногерметика (плотности, теплостойкости и морозостойкости вулканизата). Испытания проводят через трое суток выдержки образцов при нормальной температуре.

Пеногерметик по примерам 2-5 готовят аналогичным образом.

Изобретение не ограничивается данными примерами.

Из представленных в таблице 2 данных видно, что предлагаемый состав теплостойкого пеногерметика обладает существенными преимуществами как по технологическим показателям - не содержит токсичных компонентов, имеет длительную жизнеспособность от 30 до 90 минут вместо 5-10 минут у прототипа, так и по эксплуатационным свойствам - обладает собственной адгезией к металлам и пластмассам, сохраняет эластичность в широком диапазоне температур от -100°С до +300°С по сравнению с прототипом, сохраняющим эластичность в диапазоне температур от -60°С до +250°С. Применение предлагаемого изобретения позволяет осуществлять надежную герметизацию и электроизоляцию различных приборных устройств, в том числе изделий, эксплуатирующихся как при высоких (до +300°С), так и при отрицательных температурах (до -100°С). Пеногерметик может использоваться также в качестве виброзвукоизоляционного материала в широком диапазоне температур.Высокие технологические свойства, нетоксичность, простота применения, не требующая специального крепления герметика к подложкам и использования высоких температур для вулканизации, существенно уменьшают трудоемкость и энергоемкость процесса герметизации приборов и обеспечивают его экологическую безопасность.

Таблица 1Наименование компонентовСостав по примерам, мас.ч.Прототип12345Полидиметилметилфенилсилоксандиол100100100100100-Оксид цинка806040506040Олигометилгидридсилоксан4,83,02,53,23,5-γ-аминопропилтриэтоксисилан0,3--0,2--Диэтиламинометилтриэтоксисилан--0,3---Смесь γ-аминопропилтриэтоксисилана с β-аминоизопропилтриэтоксисиланом-0,1----1-аминогексаметилен-6-аминометилентриэтоксисилан----0,16-Полиорганоэлементосилазановая смола2,02,33,51,51,8-Полидиметилсилоксандиол--20121,0-Олигоэтилсилоксан-1,0-4,0--Олигометилсилоксан--4,0-2,0-Полидиметилсилоксановый каучук-----100Кремнийорганическая гидридсилоксановая жидкость ГКЖ-94-----20Полиэтиленполиамин-----1,0Диэтилдикаприлат олова-----4,0

Таблица 2Наименование свойствПримеры по изобретениюПрототип12345Жизнеспособность, мин905030406010Токсичностьнетоксиченнетоксиченнетоксиченнетоксиченнетоксичен1 класс опасностиПлотность, г/см³0,70,650,480,500,640,5Эластичность после выдержки в течение 50 ч при 300°Ссохранил эластичностьсохранил эластичностьсохранил эластичностьсохранил эластичностьсохранил эластичностьхрупкийЭластичность после выдержки в течение 1 ч при -70°Ссохранил эластичностьсохранил эластичностьсохранил эластичностьсохранил эластичностьсохранил эластичностьтвердый стеклоподобныйАдгезия к алюминиевому сплаву Д-16хорошаяхорошаяхорошаяхорошаяхорошаяотсутствуетАдгезия к стеклопластику ЭДТ-10ПхорошаяхорошаяхорошаяхорошаяхорошаяотсутствуетТемпература вулканизациикомнатнаякомнатнаякомнатнаякомнатнаякомнатнаякомнатная

Описывается теплостойкий пеногерметик, включающий полиорганосилоксановый каучук, оксид цинка, олигогидридсилоксан, аминосоединение и катализатор вулканизации, отличающийся тем, что в качестве полиорганосилоксанового каучука он содержит полидиметилметилфенилсилоксандиол, в качестве олигогидридсилоксана - олигометилгидридсилоксан, в качестве аминосоединения - аминосилан, а в качестве катализатора - полиорганоэлементосилазановую смолу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: полидиметилметилфенилсилоксандиол 100; оксид цинка 40-80; олигометилгидридсилоксан 2,5-4,8; аминосилан 0,1-0,3; полиорганоэлементосилазановая смола 1,5-3,5. Техническим результатом является разработка технологичного пеногерметика, имеющего достаточно длительную жизнеспособность для заливки герметизируемых изделий (не менее 30 мин), нетоксичного, обладающего собственной адгезией к различным подложкам, сохраняющего эластичность при температурах от -100 до +300°С и вулканизующегося при комнатной температуре. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Теплостойкий пеногерметик, включающий полиорганосилоксановый каучук, оксид цинка, олигогидридсилоксан, аминосоединение и катализатор вулканизации, отличающийся тем, что в качестве полиорганосилоксанового каучука он содержит полидиметилметилфенилсилоксандиол, в качестве олигогидридсилоксана - олигометилгидридсилоксан, в качестве аминосоединения - аминосилан, а в качестве катализатора - полиорганоэлементосилазановую смолу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Полидиметилметилфенилсилоксандиол100Оксид цинка40-80Олигометилгидридсилоксан2,5-4,8Аминосилан0,1-0,3Полиорганоэлементосилазановая смола1,5-3,5