ГЕРМЕТИЗИРУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2005 года по МПК C09K3/10 

Изобретение относится к герметизирующим композициям, обеспечивающим герметичность в процессе вакуумного и вакуум-автоклавного формования полимерно-композиционных материалов и может быть использовано в авиационной промышленности, машиностроении и других отраслях народного хозяйства.

Известны композиции на основе бутилкаучука в сочетании с полибутеном, этерифицированной канифолью, фенолформальдегидной смолой, сажей, каолином, окисью кальция (патент Великобритании №1541609, 1979 г.) и композиция на основе хлорбутилкаучука или смеси хлорбутилкаучука с бутилкаучуком в соотношении 1:1, включающей сополимер изобутилена, изопрена и дивинилбензола, талловое масло, гидрогенизированную канифоль, пластификатор, аэросил, белую сажу, асбест, окись кальция, окись кремния и тальк (патент Бельгии №735077, 1973).

Недостатком данных композиций является то, что они теплостойки только соответственно до 150°С и до 120°С.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой герметизирующей композиции является герметизирующая композиция по патенту РФ №2204580, кл. С 09 К 3/10, C 08 L 23/22, 2000. Данная герметизирующая композиция, выполненная на основе бутилкаучука - полимерного связующего, включает также наполнитель - мел, пластификатор и вулканизирующий агент.

Данная композиция применяется для обеспечения герметичности процессов вакуумного и вакуумно-автоклавного формования изделий из полимерных композиционных материалов и металлов при температурах от 125°С до 180°С.

Однако хотя данная герметизирующая композиция и имеет ряд важных существенных качеств: обеспечивает герметичность, стабильность и надежность технологических процессов формования до 180°С и легкость демонтажа стыкуемых поверхностей по окончании формования, однако эта композиция быстро стареет, теряя адгезионные характеристики, имеет ограниченные сроки применения, так как содержит изопреновый каучук (95%-98%) и активный вулканизирующий агент оксид цинка.

Если указанные выше недостатки герметизирующей композиции можно было определить, анализируя состав композиции, то еще один недостаток данной композиции был выявлен только при его экспериментальном использовании - невозможность применения данной композиции при проведении процесса вакуум-автоклавного формования при давлении до 2 кгс/см².

Задачей изобретения является создание герметизирующей композиции, обладающей высокой газонепроницаемостью, теплостойкостью, когезионной прочностью, адгезией к металлу и полиамидной пленке, обеспечивающей герметичность мешков из полиамидной пленки в процессе вакуумного формования при температуре до 180°С при вакуумном давлении до 1 кгс/см² и вакуум-автоклавного формования при подаче давления до 2 кгс/см², с достижением температуры 125°С с выдержкой в течение 30 минут и с дальнейшим повышением температуры до 180°С.

Технический результат от использования изобретения заключается в создании герметизирующей композиции, обладающей высокой газонепроницаемостью, теплостойкостью, когезионной прочностью, адгезией к металлу и полиамидной пленке, используемой при производстве мешков из полиамидной пленки в процессе вакуумного формования при температуре до 180°С при вакуумном давлении до 1 кгс/см² и вакуум-автоклавного формования при подаче давления до 2 кгс/см², при достижении температуры 125°С с выдержкой в течение 30 минут и с дальнейшим повышением температуры до 180°С, технологичной по окончании формования, обеспечивающей легкость демонтажа стыкуемых поверхностей.

Это достигается тем, что герметизирующая композиция в качестве полимерного связующего дополнительно содержит полиизобутилен с молекулярной массой 10000-25000, в качестве наполнителя дополнительно содержит асбест, в качестве пластификатора содержит минеральное масло, а в качестве вулканизирующего агента - алкилфенолформальдегидную смолу при следующем соотношении компонентов мас.ч.:

Бутилкаучук100Полиизобутилен с молекулярной массой 10000-2500012-21Мел183-208Асбест16-29Минеральное масло75-92Алкилфенолформальдегидная смола8-12

Композиция изготавливается в смесителе путем смешения всех компонентов при температуре не выше 110°С, а затем экструзируется в виде ленты заданных геометрических размеров.

Неожиданным результатом в процессе использования предлагаемой композиции является то, что возникла возможность применить ее для обеспечения герметичности процессов вакуумного и вакуумно-автоклавного формования изделий из полимерных композиционных материалов и металлов при температурах от 125°С до 180°С при вакуум-автоклавном формовании даже при подаче давления до 2 кгс/см², при достижении температуры 125°С с выдержкой в течение 30 минут и с дальнейшим повышением температуры до 180°С, обеспечивающей легкость демонтажа стыкуемых поверхностей, что другие композиции выполнить не могли.

Композиция испытана по следующим показателям:

1. Прочность связи с металлом при отрыве, МПа;

2. Герметичность при температуре 180°С в течение 6 часов на макетах под давлением 2 атм.

3. Способность герметизирующей композиции отставать от поверхности металла после воздействия температуры 180°С.

Рецептура и свойства герметизирующей композиции по предлагаемому изобретению приведены в таблице №1 и №2.

Таблица №1
Рецептура герметизирующих композицийКомпонентыКомпозиция по прототипуПредлагаемые композиции, соотношения компонентов мас.ч.  123456Бутилкаучук ТУ2294-096-05766801-200270100100100100100100Изопреновый каучук30------Канифоль15------Полибутен110------Мел ГОСТ 8253150183183190200208208Белая сажа30------Оксид цинка5------Стеариновая кислота3------Полиизобутилен с молекулярной массой 10000-
25000 ТУ38303-02-99-99-110112116118221223Асбест-141620252931Минеральное масло-707580859295-индустриальное масло ГОСТ 20799-88 марки И-20А или И-40А       - вакуумное масло марки ВМ-1 ГОСТ 23013-78       Алкилфенолформальдегидная смола-7810111214Октофор-он марки А ТУ 92491-018-00205423-99       Или марки SP-1045 фирмы BASF Германия       

Использование приведенных в таблице №1 марок минеральных масел и алкилфенолформальдегидных смол доказало, что свойства герметизирующей композиции не изменяются.

Указанное в таблице №1 сочетание компонентов и использование в составе композиции алкилфенолформальдегидной смолы позволяет исключить подвулканизацию на «холоду», повысить сроки хранения композиции до 1 года, проводить процесс вакуумного формования при температуре до 180°С при вакуумном давлении до 1 кгс/см² и вакуум-автоклавное формование под давлением до 2 кгс/см² при достижении температуры 125°С с выдержкой в течение 30 минут и дальнейшего повышения температуры до 180°С, технологичной по окончании формования, обеспечивающей легкость демонтажа стыкуемых поверхностей.

Заявленная композиция пластична, обладает хорошими тиксотропными свойствами. Изменение заданного соотношения компонентов приводит к снижению технологических свойств герметизирующей композиции, а именно способности отставать от поверхности металла по окончании процесса формования (пример 1) или негерметичности процесса формования (пример 6). Для изготовления герметизирующей композиции используется только отечественное сырье. Предлагаемая герметизирующая композиция является малоопасным материалом, так как при ее изготовлении используются компоненты 3-4 класса опасности.

Предлагаемая композиция была проверена в промышленных условиях. Испытания подтвердили ожидаемые свойства, приведенные выше.

Перечисленные признаки отличают предлагаемое техническое решение от прототипа и обуславливают соответствие этого решения требованиям изобретения.

Изобретение относится к герметизирующим композициям, обеспечивающим герметичность в процессе вакуумного и вакуум-автоклавного формования полимерно-композиционных материалов и может быть использовано в авиационной промышленности, машиностроении и других отраслях народного хозяйства. Герметизирующая композиция, обладающая высокой газонепроницаемостью, теплостойкостью, когезионной прочностью, адгезией к металлу и полиамидной пленке, обеспечивающая герметичность мешков из полиамидной пленки в процессе вакуумного формования при температуре до 180°С при вакуумном давлении до 1 кгс/см² и вакуум-автоклавного формования при подаче давления до 2 кгс/см², с достижением температуры 125°С с выдержкой в течение 30 минут и с дальнейшим повышением температуры до 180°С, содержат бутилкаучук, полиизобутилен с молекулярной массой 10000-25000, мел, асбест, минеральное масло, алкилфенолформальдегидную смолу. 2 табл.

Герметизирующая композиция, включающая полимерное связующее - бутилкаучук, наполнитель - мел, пластификатор и вулканизирующий агент, отличающаяся тем, что она в качестве полимерного связующего дополнительно содержит полиизобутилен с молекулярной массой 10000-25000, в качестве наполнителя дополнительно содержит асбест, в качестве пластификатора содержит минеральное масло, а в качестве вулканизирующего агента - алкилфенолформальдегидную смолу при следующем соотношении компонентов мас.ч.:

Бутилкаучук100Полиизобутилен с молекулярной массой 10000-2500012-21Мел183-208Асбест16-29Минеральное масло75-92Алкилфенолформальдегидная смола8-12