КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2011 года по МПК C09J175/00 C09J133/00 C09K3/10 

Изобретение относится к области получения эластичных быстроотверждающихся клеев холодного отверждения, а именно к полиуретановым клеевым составам с высокой адгезией к различным субстратам, и может быть использовано в различных областях человеческой деятельности. Эластичные быстроотверждающиеся клеи с высокой адгезией к цветным металлам, проводам, в т.ч. в ПВХ-оболочке, стеклотекстолиту, поликору, пленочным материалам типа лавсана, полиамиду с прочностью при сдвиге 5,0…8,0 МПа необходимы для крепления датчиков, различных навесных элементов при монтаже радиоэлектронной аппаратуры и электрорадиоизделий (ЭРИ).

Для приклеивания элементов ЭРИ предпочтительны ремонтопригодные клеи, позволяющие локально разрушить клеевое соединение в случае выхода из строя или обнаружения брака на приклеенных элементах, например, путем размягчения клеевого соединения с помощью паяльника.

При сборке узлов электрорадиоаппаратуры (ЭРА) чаще всего применяются ремонтопригодные клеи на основе каучуков: клей-мастика У-9М на основе уретанового каучука СКУ-8ТБ, Лейконата (n,n,n-трифенил метантриизоцианата, 20% раствора в дихлорэтане), наполнителя с прочностью склеивания при сдвиге (2,5 МПа) алюминиевого сплава Д-16; клей ГИПК 23-12 на основе бутилакрилатного каучука ВАК-12, олигодиенуретаноэпоксида ПДИ-3АК, диизоцианатного олигомера, растворителя и наполнителя с еще меньшей прочностью при склеивании алюминиевого сплава 1,15 МПа. Известно изобретение по получению клея с прочностью при сдвиге 5,0 МПа, используемого при сборке ЭРА [RU 1467981] на основе смеси олигодиенуретаноэпоксида ПДИ-3АК и анилина, диизоцианатного олигомера, наполнителя и растворителя. Существенными недостатками этих клеев являются повышенное влагопоглощение, некоторое набухание (3-3,3%) в спирте.

Наиболее близким по составу к предлагаемому клею является полиуретановый клей [RU 685682], содержащий в качестве гидроксилсодержащего компонента тот же олигоэфир на основе 1,2-пропиленгликоля, глицерина и адипиновой кислоты и тот же отвердитель - полиизоцианат. Данный адгезив отверждается при комнатной температуре, характеризуется хорошей водостойкостью и стойкостью к органическим растворителям, демонстрирует высокие прочностные характеристики к различным склеиваемым субстратам (стали, меди, алюминиевым сплавам, стеклопластикам, полиуретановым каучукам). Существенными недостатком этого полиуретанового клея, выбранного в качестве прототипа, является его длительное отверждение: при комнатной температуре в течение 7 суток. Так как для крепления элементов ЭРИ требуются ремонтопригодные клеи, то разрабатываемый клей не должен иметь такую высокую прочность на сдвиг (15,0-26,0МПа), как прототип при максимальном содержании отвердителя.

Задача изобретения - создание быстроотверждающегося эластичного ремонтопригодного клея, набирающего технологическую прочность (70% от полной прочности 5-8 МПа) при температуре (25±10)°С в течение 3-5 ч.

Технический результат - получение ремонтопригодного клея с повышенной эластичностью.

Поставленная цель достигается тем, что клеевая композиция, включающая олигоэфир на основе 1,2-пропиленгликоля, глицерина и адипиновой кислоты и полиизоцианатный отвердитель, при этом дополнительно содержит оловоорганический катализатор и может содержать наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

олигоэфир 100 полиизоцианат 40-55 оловоорганический катализатор 0,1-3,0 наполнитель 0-60,0

Клеевая композиция в качестве наполнителя может содержать или нитрид бора, или двуокись титана, или микротальк.

Клеевая композиция, включающая олигоэфир на основе 1,2-пропиленгликоля, глицерина и адипиновой кислоты и полиизоцианатный отвердитель, при этом дополнительно содержит оловоорганический катализатор, в качестве полиизоцианатного отвердителя содержит предполимер на основе полиола и полиизоцианата или смесь полиизоцианата и предполимера при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

олигозфир 100 полиизоцианат 0-40 и (или) предполимер на основе полиола и полиизоцианата 30-100 оловоорганический катализатор 0,1-3,0

Клеевая композиция, включающая олигоэфир на основе 1,2-пропиленгликоля, глицерина и адипиновой кислоты и полиизоцианатный отвердитель, при этом дополнительно содержит оловоорганический катализатор, в качестве полиизоцианатного отвердителя содержит полиизоцианат и (или) предполимер на основе полиола и полиизоцианата и пластификатор - диметилсилоксановый каучук, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

олигоэфир 100,0 полиизоцианат 0-50,0 оловоорганический катализатор 0,1-3,0 и (или) предполимер на основе полиола и полиизоцианата 0-100,0 и (или) диметилсилоксановый каучук 40,0-60,0

Клеевые композиции готовили следующим образом. Олигоэфир 512 (по ТУ 6-05-1687-79) смешивали с полиизоцианатом высшего сорта (по ТУ 113-03-38-106-90), или Корундинатом ПМ марки 45-50 (ТУ 2472-002-02748978-2004) с содержанием изоцианатных групп не менее 29%, или их импортным аналогом, например, марки SD-100. В последнюю очередь в композицию добавляли один из оловоорганических катализаторов марок К-1, К-18 (ТУ 6-02-805-78) или Пента-18, К-28. Затем композицию быстро перемешивали в течение 0,5-1 минуты и сразу же наносили на склеиваемые поверхности.

Во 2 случае для повышения эластичности в клеевую композицию, содержащую олигоэфир на основе 1,2-пропиленгликоля, глицерина и адипиновой кислоты, в качестве полиизоцианатного отвердителя добавляли смесь полиизоцианата и предполимера на основе полиола и полиизоцианата, соответствующего техническим требованиям (см. Паспорт №32, предполимер ПП-2191).

В 3 случае для получения еще более высокой эластичности клеевая композиция содержит в качестве полиизоцианатного отвердителя полиизоцианат и (или) предполимер на основе полиола и полиизоцианата и дополнительно содержит пластификатор - диметилсилоксановый каучук - синтетический низкомолекулярный диметилсилоксановый каучук - СКТН марки «А» или «Б» (ГОСТ 13835-73).

Приготовленные композиции в массе до 10-15 г сразу же наносили на склеиваемые поверхности стандартных образцов, так как в тонком слое их жизнеспособность была не менее 20 минут. В течение этого времени склеиваемые поверхности образцов-пластин соединяли, фиксировали с поджатием с обеспечением удельного давления 0,2-0,3 кгс/кв.см. В некоторых примерах в клеевую композицию добавляли наполнитель (микротальк, нитрид бора или двуокись титана) перед введением оловоорганического катализатора. Смешивали навески компонентов до получения равномерно окрашенных композиций без комков и сгустков.

Определение предела прочности при сдвиге проводили в соответствии с ОСТ 92-1477-78 на образцах из алюминиевого сплава АМг6. Для изготовления образцов клеевых соединений пластинки размерами 20×70 мм из алюминиевого сплава опескоструивали, дважды обезжиривали ацетоном ГОСТ 2768 или нефрасом ГОСТ 8505 и просушивали. Приготовленные клеевые композиции наносили на обе склеиваемые поверхности алюминиевых пластин на площадь размерами 20×15 мпо м, склеиваемые поверхности соединяли. Образцы клеевых соединений отверждали при температуре 20-25°C при удельном давлении 0,1 МПа в течение от 3 ч до 7 суток, затем проводили испытания (не менее 5 образцов) при температуре 15-35°C.

Так как часто предлагаемый клей имел жизнеспособность не более 10-20 минут, то в случае необходимости проведения более длительного процесса склеивания (40-60 минут) была использована технология раздельного нанесения клея и катализатора на склеиваемые поверхности, предусматривающая небольшую притирку склеиваемых поверхностей (для совмещения катализатора с клеевой композицией) после их соединения.

Относительное удлинение и разрушающее напряжение при растяжении клея определяли по ГОСТ 14236-81. Образцы клеев для испытаний на растяжение готовили по следующей технологии.

Образцы - пленки в виде полосок шириной (10-25) мм, длиной не менее 150 мм, вырезали из отвержденной пленки, полученной путем нанесения клея (приготовленного в т.ч. с катализатором и наполнителем) слоем толщиной (0,10-0,2) мм на ровную поверхность фторопластовой пластины. После отверждения в течение не менее 1 суток при температуре (25±10)°C приготовленная пленка нарезалась на образцы - полоски.

За результат определения принимали среднее арифметическое значение пяти определений с точностью до 10%. Составы, жизнеспособность (в навеске до 15 г) и результаты механических испытаний прототипа и предлагаемых вариантов клея представлены в таблице.

Дополнительный технический результат - клеи по примерам 1-16 имеют минимальные показатели газовыделения по ГОСТ Р 50109-92 (при воздействии вакуума 10^-6 мм рт.ст. и температуры 125°C в течение 24 ч): общую потерю массы (ОПМ) = 1,09%, легкоконденсирующие вещества (ЛКВ) = 0,10 и содержание воды (ПВ) = 0,52%.

,

 

Изобретение относится к области получения эластичных быстроотверждающихся клеев холодного отверждения, а именно к полиуретановым клеевым составам с высокими адгезионными характеристиками с хорошей водостойкостью, и может быть использовано в различных областях человеческой деятельности. Эластичные быстроотверждающиеся полиуретановые клеи с высокой адгезией к цветным металлам, проводам, в т.ч. в ПВХ-оболочке, стеклотекстолиту, поликору, пленочным материалам типа лавсана, полиамиду с прочностью при сдвиге 5,0…7,0 МПа особенно рекомендуются для крепления датчиков, различных элементов при монтаже радиоэлектронной аппаратуры и электрорадиоизделий (ЭРИ). Технический результат, достигаемый при использовании клеев по изобретению: обеспечение низкой вязкости клея, позволяющей проводить качественное соединение миниатюрных элементов; и минимальные показатели газовыделения из отвержденного клея при вакуумно-тепловом воздействии по ГОСТ Р 50109-92. Также ценным свойством клея по изобретению является его ремонтопригодность - возможность разрушения клеевого соединения в случае обнаружения брака. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Клеевая композиция, включающая олигоэфир на основе 1,2-пропиленгликоля, глицерина и адипиновой кислоты и полиизоцианатный отвердитель, отличающаяся тем, что дополнительно содержит оловоорганический катализатор и может содержать наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
олигоэфир 100 полиизоцианат 40-55 оловоорганический катализатор 0,1-3,0 наполнитель 0-60,0

2. Клеевая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя содержит или нитрид бора, или двуокись титана, или микротальк.

3. Клеевая композиция, включающая олигоэфир на основе 1,2-пропиленгликоля, глицерина и адипиновой кислоты и полиизоцианатный отвердитель, отличающаяся тем, что дополнительно содержит оловоорганический катализатор, в качестве полиизоцианатного отвердителя содержит предполимер на основе полиола и полиизоцианата или смесь полиизоцианата и предполимера при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
олигоэфир 100 полиизоцианат 0-40 и/или предполимер на основе полиола   и полиизоцианата 30-100 оловоорганический катализатор 0,1-3,0

4. Клеевая композиция, включающая олигоэфир на основе 1,2-пропиленгликоля, глицерина и адипиновой кислоты и полиизоцианатный отвердитель, отличающаяся тем, что дополнительно содержит оловоорганический катализатор, в качестве полиизоцианатного отвердителя содержит полиизоцианат и/или предполимер на основе полиола и полиизоцианата и пластификатор - диметилсилоксановый каучук, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
олигоэфир 100,0 полиизоцианат 0-50,0 оловоорганический катализатор 0,1-3,0 и/или предполимер на основе полиола   и полиизоцианата 0-100,0 и/или диметилсилоксановый каучук 40,0-60,0