КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ И САМОКЛЕЯЩИЙСЯ МАТЕРИАЛ НА ЕЕ ОСНОВЕ Российский патент 2009 года по МПК C09J119/00 C09J125/10 C09J7/02 

Предлагаемое изобретение относится к области клеевых композиций с постоянной липкостью и самоклеящихся материалов на их основе с использованием стеклоткани, полимерных пленок, металлической фольги и других материалов в качестве подложек, предназначенных для ремонта и эксплуатации при температурах от -60 до +80°С в авиации, автомобиле-, судостроении и других областях техники.

Известна клеевая композиция для липких лент, включающая изопрен-стирольный термоэластопласт, изопреновый каучук, хлоропреновый каучук, эфир канифоли, фенолформальдегидную смолу, антиоксидант и органический растворитель (авт.св. СССР №608825).

Недостатком известной клеевой композиции является низкая когезионная прочность, что не позволяет использовать ее в авиационной технике.

Известны: клеевая композиция, включающая полиизопрен-полистирольный блоксополимер с мол. м. 90-250 тыс. и содержанием стирола 10-24%, полиизопрен-полистирольный блоксополимер с мол. м. 60-110 тыс. и содержанием стирола 25-50%, агент липкости, пластификатор и стабилизатор, и изделие - самоклеящийся материал, включающий подложку с нанесенной по крайней мере на одну ее поверхность клеевой композицией, при этом в качестве клеевой композиции он содержит вышеуказанную клеевую композицию, а в качестве подложки - бумагу, ткань, пластиковую пленку, полиуретановую или полистирольную пену, металлическую фольгу или ленту. Клеевая композиция может быть использована в виде расплава или в виде раствора в органическом растворителе (патент США №5358783).

Недостатком известной клеевой композиции и материала на ее основе является низкая прочность при отслаивании при использовании ее в растворном варианте.

Известен самоклеящийся материал, включающий полиэтилентерефталатную основу с нанесенными на нее подслоем на основе бутадиенстирольного блоксополимера и липким слоем, в качестве которого используется композиция, содержащая бутадиенстирольный блоксополимер, агент липкости - глицериновый эфир гидрированной живичной канифоли, пластификатор, наполнитель и растворитель (авт.св. СССР №910720).

Недостатком известных самоклеящегося материала и липкого слоя является невысокая прочность при сдвиге, реализуемая только при условии использования подслоя, наличие которого усложняет технологический процесс получения и удорожает стоимость самоклеящегося материала.

Наиболее близким аналогом клеевой композиции, принятым за прототип, является клей для липких лент, включающий, мас.ч.:

Блоксополимер полистирол- полиизопрен-полистирол10-100Термоэластопласт с концевыми эластичными блоками, выбранный из группы АВ, ВАВ и ВАВА, где А-блок полистирола с мол. весом 10000-40000,  В-блок гомополимера изопрена с мол. весом 1000-15000010-90Агент липкости50-150Мягчитель60-75Стабилизатор1,5-4Растворитель - этилацетат и бензин650-900

(авт. св. СССР №526647).

Недостатками известной клеевой композиции являются недостаточно высокий уровень прочности при отслаивании, а также высокое содержание мягчителей, которые мигрируют на поверхность склеиваемых материалов, что приводит к дальнейшему резкому снижению адгезионной прочности и не позволяет использовать данную клеевую композицию в изделиях авиационной техники.

Наиболее близким аналогом самоклеящегося материала, принятым за прототип, является многослойный материал, содержащий в качестве основы алюминиевую фольгу с нанесенным на нее защитно-декоративным слоем из нитрида титана, между слоем нитрида титана и фольгой расположен адгезионный подслой титана, а на обратной стороне фольги нанесен липкий слой на основе натурального каучука, поверх которого расположен защитный слой из антиадгезионной бумаги. Диапазон рабочих температур материала составляет -60 - +60°С (патент РФ №2141406).

Недостатками материала-прототипа являются невысокие показатели прочности при сдвиге и отслаивании, а также недостаточно широкий диапазон рабочих температур.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение когезионной прочности (сопротивления динамическому сдвигу), а также адгезионной прочности (прочности при отслаивании к различным склеиваемым материалам) заявляемой клеевой композиции, а также повышение предела прочности при сдвиге и прочности при отслаивании самоклеящегося материала на ее основе с одновременным расширением диапазона рабочих температур.

Для решения поставленной технической задачи предложены.

Клеевая композиция, включающая изопрен-стирольный термоэластопласт, агент липкости, пластификатор и органический растворитель, которая в качестве изопрен-стирольного термоэластопласта содержит термоэластопласт с содержанием стирола 5-7%, в качестве агента липкости - терпенфенольную, терпенстирольную или стирол-инденовую смолу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Изопрен-стирольный термоэластопласт100Указанный агент липкости3-15Пластификатор2-10Органический растворитель350-550.

В качестве пластификатора клеевая композиция содержит диоктилфталат, вазелиновое масло или низкомолекулярный полибутадиен.

В качестве органического растворителя клеевая композиция содержит этилацетат или бензин.

С целью повышения пленкообразующих свойств и обеспечения высокой эластичности самоклеящегося материала клеевая композиция дополнительно содержит 3,4-полиизопреновый каучук в количестве 5-20 мас.ч.

Самоклеящийся материал, включающий подложку с нанесенным на нее липким слоем, который в качестве липкого слоя содержит заявляемую клеевую композицию. В качестве подложки он содержит стеклоткань, при этом привес клея составляет 50-60 г/м². Кроме того, в качестве подложки могут быть использованы алюминиевая фольга или полимерная пленка при соотношении толщин слоев подложка: липкий слой=1:(0,25-1).

Самоклеящийся материал на стеклотканевой подложке позволяет решить задачу оперативного ремонта поврежденных стекло- и углепластиковых поверхностей. Его применение обеспечивает более высокую прочность крепления к поверхностям, самозатухаемость, хорошую выкладываемость на поверхностях сложной кривизны, что не могут обеспечить подобные материалы с использованием в качестве подложек металлической фольги и полимерной пленки, а также отсутствие коррозионных повреждений фольги в случае ее применения в контакте с углепластиками, находящими все более широкое применение в авиационной технике. Кроме того, заявляемый материал имеет более широкий по сравнению с прототипом диапазон рабочих температур - от -60 до +80°С.

Предлагаемые клеевая композиция и самоклеящийся материал на ее основе сочетают в себе высокие когезионные (динамический сдвиг) и адгезионные (отслаивание) свойства, что достигается качественным и количественным соотношением компонентов заявляемых материалов.

В качестве изопрен-стирольного термоэластопласта могут быть использованы различные представители этого класса сополимеров, но наилучший технический результат достигается при использовании сополимера с содержанием стирола 5-7%, при этом предпочтительнее применять сополимеры с мол. массой 120-160 тыс. по ТУ 2294-119-00151963-2007. Указанный термоэластопласт относится к группе полимеров с содержанием 60-65% винильных звеньев, что наряду с регулярной структурой (в отличие от блочной структуры прототипа) определяет его высокую собственную липкость, когезионную прочность и высокую адгезию к целому ряду материалов (металлы, пластики, полимерные пленки, ткани и др.). Кроме того, регулярное расположение в структуре указанного сополимера стирольных звеньев обеспечивает необходимый баланс когезионных и адгезионных свойств предлагаемой клеевой композиции.

В качестве агента липкости заявляемая композиция содержит терпенфенольную, терпенстирольную смолы с температурой размягчения 100-120°С по ТУ 6-05-211-895 или стирол-инденовую смолу по ТУ 14-6-89-73. Кроме этого указанные смолы играют роль добавок, повышающих адгезию к разнородным подложкам.

В качестве пластификатора, позволяющего улучшить технологические и эксплуатационные свойства заявляемой клеевой композиции и увеличить ее липкость и жизнеспособность, наиболее предпочтительно использовать низкомолекулярный полибутадиен (ТУ 38.103-570), диоктилфталат (ГОСТ 8728) или вазелиновое масло (ГОСТ 1840).

В качестве органического растворителя заявляемая композиция содержит этилацетат (ГОСТ 22300-76) или бензин (ГОСТ 443-76).

В качестве добавки, обеспечивающей предлагаемой клеевой композиции улучшенные пленкообразующие свойства и высокую эластичность - самоклеящемуся материалу, используют 3,4-полиизопреновый каучук, при этом наиболее предпочтительно использовать каучук с мол. массой 80-120 тыс. и содержанием винильных звеньев 83-88% по ТУ 2294-108-00151963-2006.

В качестве подложки предлагаемого самоклеящегося материала могут быть использованы стеклоткани, например Т-10 (ГОСТ 1970), Т-60 (ТУ 6-48-05786904-111-92), Т-64 (ТУ 5952-009-16319-666-98), ЛСК (ТУ 5952-176-05786904-2003), алюминиевая фольга толщиной 50-80 мкм по ГОСТ 745, ГОСТ 718, в том числе и с нанесенным на ее поверхность лаковым покрытием или системой лакокрасочных покрытий, при этом клеевая композиция наносится на сторону, не защищенную ЛКП. Также в качестве подложки могут быть использованы различные полимерные пленки, в частности фторорганические, например Ф2М по ТУ 2245-075-00203521, к которым не имеет адгезии большинство известных клеевых композиций.

Примеры осуществления

Пример 1.

Клеевую композицию готовили в смесителе путем растворения термоэластопласта в органическом растворителе, затем последовательно вводили смолы и пластификаторы и тщательно перемешивали до получения клеевой композиции.

Технология приготовления клеевой композиции по примерам 2-5 аналогична примеру 1.

Составы предлагаемой клеевой композиции и композиции-прототипа приведены в таблице 1, свойства - в таблице 2.

Для исследования свойств получали самоклеящиеся материалы с использованием клеевой композиции по примеру 2. В качестве подложки были использованы стеклоткань Т-64, алюминиевая фольга толщиной 50 мкм при соотношении слоев подложка: липкий слой=1:1 и пленка Ф2М на основе фторорганического полимера при соотношении слоев подложка: липкий слой=1:0,5. Из указанных самоклеящихся материалов затем изготавливали клеевые соединения с использованием образцов из алюминиевого сплава Д-16.

Самоклеящийся материал получали следующим образом: клеевую композицию наносили на основу, сушили и защищали антиадгезионной бумагой. Затем готовый самоклеящийся материал после удаления антиадгезионной бумаги накладывали на подготовленную металлическую поверхность и прикатывали роликом.

В таблице 3 приведены свойства клеевых соединений, изготовленных согласно изобретению, в сравнении с прототипом.

Предел прочности при динамическом сдвиге определяли по ГОСТ 14760, прочность при отслаивании - по ГОСТ 411.

Таблица 1Наименование компонентовСостав по примерам, мас.ч.Прототип12345Изопрен-стирольный термоэластопласт с содержанием стирола, %: 5
6
7100
-
--
100
--
100
-100
-
--
-
100-3,4-полиизопреновый каучук---520-Блоксополимер АВА
Блоксополимер ВАВА-
--
--
--
--
-80
20Агент липкости:
терпенфенольная смола
терпенстирольная смола
стирол-инденовая смола5
-
-7
-
--
7
--
-
315
-
--
-
-Пластификатор:
Диоктилфталат
низкомолекулярный полибутадиен
вазелиновое масло5
-
-10
-
--
10
--
2
--
5
5-
-
-Трансформаторное масло-----55Ланолин-----13Глицериновый эфир канифоли-----105Органический растворитель:
этилацетат
бензин350
-450
-550
-500
--
550530
170Стабилизатор Неозон Д-----0,5

Таблица 2Наименование свойствПоказатели по примерамПрототип клеевая композицияПрототип самокл. материал12345Прочность при отслаивании, н/см7,09,67,68,29,25,52-5Предел прочности при сдвиге, КПа800124085065075050100

Таблица 3Наименование свойствКлеевая композиция по примеру 2ПрототипСтеклотканьФольгаПленка фторорганическаяСтеклотканьФольгаПленка фторорганическаяПривес клея, г/см²535060Прочность при отслаивании, н/см8,010,19,07,57,81-22-5Нет адгезииПредел прочности при сдвиге, КПа800110090080052040100Нет адгезии

Из данных таблиц 2 и 3 следует, что использование заявляемой клеевой композиции в составе самоклеящегося материала на различных подложках позволяет на порядок увеличить предел прочности при сдвиге и одновременно увеличить прочность при отслаивании в 1,5-2 раза. Кроме того, заявляемый материал имеет достаточно высокие демпфирующие свойства, что позволяет использовать его в условиях повышенной вибрации.

Таким образом, применение заявляемой клеевой композиции и самоклеящегося материала на ее основе дает возможность значительно снизить трудоемкость и энергозатраты на проведение ремонтных работ на поверхности планера воздушных судов и других конструкций, обеспечивает осуществление оперативного ремонта в полевых условиях по экологически чистой технологии и позволяет увеличить срок межремонтной эксплуатации авиационной техники.

Изобретение относится к получению клеевой композиции и самоклеящегося материала на его основе, предназначенных для ремонта и эксплуатации в авиации, автомобиле-, судостроении и других областях техники. Клеевая композиция содержит изопрен-стирольный термоэластопласт, агент липкости, пластификатор и органический растворитель. В качестве изопрен-стирольного термоэластопласта используется термоэластопласт, с содержанием стирола 5-7%, а в качестве агента липкости - терпенфенольную, терпенстирольную или стирол-иденовую смолу. Самоклеящийся материал включает подложку с нанесенным на нее липким слоем. В качестве липкого слоя используется заявляемая клеевая композиция. Подложка представляет собой стеклоткань, также может быть использована алюминиевая фольга или полимерная пленка. Применение клеевой композиции и самоклеящегося материала на его основе позволяет значительно снизить трудоемкость и энергозатраты на проведение ремонтных работ на поверхности планера воздушных судов и других конструкций, а также позволяет увеличить срок межремонтной эксплуатации авиационной техники. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Клеевая композиция, включающая изопрен-стирольный термоэластопласт, агент липкости, пластификатор и органический растворитель, отличающаяся тем, что в качестве изопрен-стирольного термоэластопласта она содержит термоэластопласт с содержанием стирола 5-7%, в качестве агента липкости - терпенфенольную, терпенстирольную или стирол-инденовую смолу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Изопрен-стирольный термоэластопласт100Указанный агент липкости3-15Пластификатор2-10Органический растворитель350-550