ТЕПЛОСТОЙКАЯ КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2006 года по МПК C09J161/14 C09J183/04 

Изобретение относится к области теплостойких модифицированных клеевых композиций на основе фенолоформальдегидных смол, обладающих высокой прочностью клеевых соединений при температурах от 400 до 450°С, предназначенных для склеивания конструкций различного назначения, в т.ч. в изделиях авиационной техники.

Известна теплостойкая клеевая композиция следующего химического состава, мас.ч.:

новолачная фенолоформальдегидная смола9,0-11,0резольная фенолоформальдегидная смола30,0-34,0карбоксилатный бутадиен-нитрильный каучук9,0-11,01,7-ди(оксиметил)-м-карборан0,8-1,5органический растворитель75,0-80,0

(патент РФ №2002786).

Недостатком известной теплостойкой клеевой композиции является то, что она обладает невысоким уровнем прочности клеевых соединений при сдвиге при температуре испытания 400°С и не работоспособна при температуре 450°С.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является теплостойкая клеевая композиция следующего химического состава, мас. ч.:

новолачная фенолоформальдегидная смола15,0-35,0резольная фенолоформальдегидная смола15,0-35,0карбоксилатный бутадиен-нитрильный каучук10,0-50,01,7-ди(оксиметил)-м-карборан15,0-25,0органический растворитель156,0-431,0олигометилфенилкарборансилоксан30,0-70,0

(патент РФ №2203917).

Недостатком теплостойкой клеевой композиции-прототипа является недостаточная прочность клеевых соединений при температуре испытания 400°С и невысокая прочность клеевых соединений при температуре 450°С.

Технической задачей изобретения является повышение прочности при сдвиге клеевых соединений при температурах от 400 до 450°С при сохранении исходной прочности клеевых соединений на уровне клеевой композиции - прототипа.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предлагается теплостойкая клеевая композиция, включающая новолачную фенолоформальдегидную смолу, резольную фенолоформальдегидную смолу, кремнийорганический олигомер и органический растворитель, которая в качестве кремнийорганического олигомера содержит гидроксилсодержащий титанкремнийорганический олигомер или метилфенилспиросилоксановый олигомер в виде раствора в ацетоне, в качестве органического растворителя - этиловый спирт и дополнительно содержит наполнители - порошок алюминиевый и бор аморфный при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

новолачная фенолоформальдегидная смола25,0-75,0резольная фенолоформальдегидная смола25,0-75,0гидроксилсодержащий титанкремнийорганический25,0-60,0олигомер или раствор метилфенилспиросилоксанового олигомера в ацетоне70,0-175,0порошок алюминиевый150,0-250,0бор аморфный70,0-90,0этиловый спирт50,0-160,0

В составе теплостойкой клеевой композиции могут быть использованы различные фенолоформальдегидные смолы, но наилучший технический результат достигается при использовании новолачных фенолоформальдегидных смол по ГОСТ 18694-80, например, марок СФ-010, СФ-014, СФ-010А, СФ-010М с вязкостью раствора смолы 90-180 мПа.с, массовой долей свободного фенола не более 8% и температурой каплепадения 95-105°С в сочетании с резольными фенолоформальдегидными смолами по ГОСТ 18694-80, например, марок СФ-3021 К, СФ-3021С с массовой долей свободного фенола не более 17%, массовой долей воды не более 3% и временем желатинизации 370-550 сек или в сочетании с резольной фенолоформальдегидной смолой по ТУ 2221-001-35907133-01, например, марки ФС-117 с вязкостью при 20°С 13000 мПа.с, массовой долей свободного фенола не более 11% и временем желатинизации 300-480 сек.

В качестве кремнийорганического олигомера в заявляемом изобретении использованы гидроксилсодержащий титанкремнийорганический олигомер по ТУ 6-02-933-74 с вязкостью при 20°С 400-1400 сСт, содержанием титана 1,5-3,0%, содержанием кремния 18-24% и содержанием гидроксильных групп 0,5-3,5% и метоксильных групп 0,5-3,5% или метилфенилспиросилоксановый олигомер в виде 35-45%-ного раствора в ацетоне по ТУ 6-02-1352-87 с вязкостью при 20°С не более 45 сСт, содержанием кремния 5-25% и временем гелеобразования при 200°С не менее 30 сек.

В качестве наполнителей были использованы порошок алюминиевый сферический дисперсный по ТУ48-226-82 и бор аморфный по ТУ 2112-001-4953204-2003 с массовой долей бора общего не менее 90-94% и массовой долей бора элементарного не менее 88,5-92,5%. В качестве органического растворителя в составе теплостойкой клеевой композиции использован спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300-72 или спирт этиловый синтетический абсолютированный очищенный по ТУ 075 - 06004-64-99.

Сочетание новолачной и резольной фенолоформальдегидных смол с гидроксилсодержащим титанкремнийорганическим олигомером или метилфенилспиросилоксановым олигомером, используемым в виде раствора в ацетоне, и наполнителями - порошком алюминиевым и бором аморфным позволило повысить прочность клеевых соединений при сдвиге при температурах от 400 до 450°С при сохранении исходной прочности клеевых соединений на уровне клеевой композиции - прототипа.

Примеры осуществления

Клеевые композиции по примерам 1-4 готовили путем растворения твердых новолачной и резольной фенолоформальдегидных смол в спирте с последующим добавлением в полученный раствор остальных компонентов. Композицию перемешивали после введения каждого из компонентов.

Составы клеевой композиции по примерам 1-4 представлены в таблице 1.

Клеевые композиции по примерам 1-4 наносили на подготовленную под склеивание (одробеструенную или зашкуренную и затем обезжиренную) поверхность кистью или шпателем и выдерживали для удаления растворителей в течение 30-40 мин.

Склеивание проводили при температуре 200-250°С в течение 5-3 часов соответственно при удельном давлении 0,45-0,5 МПа.

Прочностные характеристики клеевых соединений определяли по ГОСТ 14759-69 на образцах, изготовленных из стали З0ХГСА.

Свойства клеевых композиций по примерам 1-4 приведены в таблице

Таблица 1Наименование компонентовСостав, мас.ч., по примерам:Прототип1234Новолачная фенолоформальдегидная смола     СФ-01025---35СФ014-50---СФ-010А--75--СФ-010М---25-Резольная фенолоформальдегидная смола     СФ-3021К75---35СФ-3021С---75-ФС-117-5025--Титанкремнийорганический-40---олигомер     Раствор метилфенилспиросилоксанового олигомера в ацетоне175-70114-Порошок алюминиевый250200150250-Бор аморфный90807090-Спирт этиловый1005075160-Карбоксилатный бутадиен-нитрильный каучук----101,7-ди(оксиметил)-м-карборан----15Олигометилфенилкарборансилоксан----30Смесь спирта этилового с этилацетатом в соотношении 1:7----156

Таблица 2ПоказателиПредлагаемая теплостойкая клеевая композиция по примерамПрототип1234Прочность при сдвиге, МПа, клеевых соединений ст. З0ХГСА при температуре испытания:     20°С21,022,021,022,022,0400°С12,013,011,012,09,0450°С6,05.56,05,54,0

Как видно из таблицы 2, предложенная теплостойкая клеевая композиция в сравнении с композицией-прототипом обеспечивает повышение прочности клеевых соединений при температуре испытания 400°С на 30-45%, а при температуре испытания 450°С - на 37-50%. Качественное и количественное соотношение компонентов теплостойкой клеевой композиции позволяют достичь технического результата: повышения прочности при сдвиге клеевых соединений при температурах от 400 до 450°С при сохранении исходной прочности клеевых соединений на уровне клеевой композиции-прототипа. Выход за пределы предложенного соотношения компонентов теплостойкой клеевой композиции снижает прочность клеевых соединений при температуре испытания 20, 400 и 450°С. Введение в состав предложенной клеевой композиции 1,7-ди(оксиметил)-м-карборана в качестве термостабилизатора не приводит к достижению поставленной технической задачи. Наблюдается охрупчивание клеевой композиции, что приводит к снижению прочности клеевых соединений при температуре испытания 20, 400 и 450°С.

Применение предлагаемой теплостойкой клеевой композиции для склеивания конструкций различного назначения, в т.ч. в изделиях авиационной техники, эксплуатирующихся при температурах до 450°С, позволит повысить надежность работы клеевых соединений в указанном диапазоне рабочих температур.

Настоящее изобретение относится к области теплостойких модифицированных клеевых композиций на основе фенолоформальдегидных смол, обладающих высокой прочностью клеевых соединений при температурах от 400 до 450°С, предназначенных для склеивания конструкций различного назначения, в том числе в изделиях авиационной техники. Технической задачей изобретения является повышение прочности при сдвиге клеевых соединений при высоких температурах при сохранении исходной прочности клеевых соединений. Поставленная задача решается тем, что композиция включает в себя новолачную фенолоформальдегидную смолу, резольную фенолоформальдегидную смолу, кремнийорганический олигомер-гидроксилсодержащий титанкремнийорганический олигомер или метилфенилспиросилоксановый олигомер в виде раствора в ацетоне, органический растворитель - этиловый спирт, наполнители - порошок алюминиевый и бор аморфный. 2 табл.

Теплостойкая клеевая композиция, включающая новолачную фенолоформальдегидную смолу, резольную фенолоформальдегидную смолу, кремнийорганический олигомер и органический растворитель, отличающаяся тем, что в качестве кремнийорганического олигомера она содержит гидроксилсодержащий титанкремнийорганический олигомер или метилфенилспиросилоксановый олигомер в виде раствора в ацетоне, в качестве органического растворителя - этиловый спирт и дополнительно она содержит наполнители - порошок алюминиевый и бор аморфный при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Новолачная фенолоформальдегидная смола25,0-75,0Резольная фенолоформальдегидная смола25,0-75,0Гидроксилсодержащий титанкремнийорганический олигомер25,0-60,0Или метилфенилспиросилоксановый олигомер в виде раствора в ацетоне70,0-175,0Порошок алюминиевый150,0-250,0Бор аморфный70,0-90,0Этиловый спирт50,0-160,0