КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ ХОЛОДНОГО ОТВЕРЖДЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК C09J163/02 

Изобретение относится к области конструкционных клеев холодного отверждения, обладающих высокой прочностью клеевых соединений при сдвиге, отрыве и отслаивании, повышенной водостойкостью, высокой эластичностью, с сохранением эластических и прочностных свойств при воздействии многократных температурных колебаний от - 40°C до +120°C, предназначенных для склеивания металлов и неметаллических материалов в изделиях автомобильной техники и различных отраслях машиностроительного комплекса.

Известна клеевая композиция (см. патент №2383574. Клеевая композиция, опубл. 10.03.2010, бюл. №7), содержащая эпоксидную диановую смолу ЭД-20, полиамидную смолу, отвердитель и минеральный наполнитель. При этом эпоксидная диановая смола ЭД-20 модифицирована термостойким термопластичным полимером (полисульфоном). В качестве отвердителя используется смесь аддукта фенола, этилендиамина, формальдегида (АФ-2) и кремнийорганического амина, а в качестве минерального наполнителя - шунгитовая крошка с размером частиц не более 40 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Эпоксидная диановая смола ЭД-20 90-110 Полиамидная смола 35-55 Полисульфон 5-30 Отвердитель:   Кремнийорганический амин 1,15-1,30 Формальдегид АФ-2 25-35 Минеральный наполнитель (шунгитовая крошка) 20-35

Недостатками клеевой композиции являются длительное время отверждения (9-12 часов при температуре не ниже +18°C), низкая ударная вязкость (трещиностойкость) и эластичность (прочность при отслаивании) при воздействии многократных температурных колебаний от - 40°C до +120°C, что не позволяет использовать ее при ремонте теплонагруженных агрегатов автомобильной техники (блоки цилиндров двигателя, головки блоков цилиндров).

В основу изобретения поставлена задача изменения состава композиции для снижения длительности отверждения, повышения эластичности, прочности при отслаивании, ударной вязкости и трещиностойкости.

Поставленная задача решается тем, что в клеевой композиции холодного отверждения, включающей эпоксидную диановую смолу, полиамидную смолу, кремнийорганический амин, выбранный из группы биспарааминофениленаминометилентетра-метилдисилоксан, γ-амино-пропилтриэтоксисилан, 1-аминогексаметилен-6-аминометилентриэтоксиаминосилан, диэтиламинометилентриэтоксисилан или их смеси, модификатор в виде термостойкого термопластичного полимера, отвердитель и минеральный наполнитель, эпоксидная диановая смола ЭД-20 модифицирована термоэластопластом в виде полиэфиримида, в качестве отвердителя используется диэтилентриаминометилфенол УП-583Д, а в качестве минерального наполнителя - хризотил А-4-5 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Эпоксидная диановая смола ЭД-20 90-110 Полиамидная смола 35-55 Кремнийорганический амин 1,15-1,30 (γ-аминопропилтриэтоксисилан)   Термоэластопласт (полиэфиримид) 5-25 Диэтилентриаминометилфенол УП-583Д 25-35 Хризотил А-4-5 20-30

Поскольку эпоксидная диановая смола ЭД-20 модифицирована термоэластопластом в виде полиэфиримида, в качестве отвердителя используется диэтилентриаминометилфенол УП-583Д, а в качестве минерального наполнителя - хризотил А-4-5 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Эпоксидная диановая смола ЭД-20 90-110 Полиамидная смола 35-55 Кремнийорганический амин 1,15-1,30 (γ-аминопропилтриэтоксисилан)   Термоэластопласт (полиэфиримид) 5-25 Диэтилентриаминометилфенол УП-583Д 25-35 Хризотил А-4-5 20-30

обеспечивается снижение длительности отверждения, повышение эластичности, прочности при отслаивании, ударной вязкости и трещиностойкости.

Модифицирование эпоксидной диановой смолы ЭД-20 термоэластопластом в виде полиэфиримида и использование в качестве отвердителя диэтилентриаминометилфенола УП-583Д, а в качестве минерального наполнителя - хризотила А-4-5 позволяет снизить время отверждения композиции с 9-12 ч до 4-6 ч, повысить эластичность и ударную вязкость, а также сохранить прочностные и эластичные свойства при воздействии более длительных по времени многократных температурных колебаний от - 40°C до +120°C.

Для придания тиксотропности, улучшения технологичности и повышения теплопроводности предлагаемая композиция содержит в качестве минерального наполнителя хризотил А-4-5 (ГОСТ 12871-93) с размером частиц не более 30 мкм.

Результаты проведенных испытаний по составу и свойствам предлагаемой клеевой композиции и сравнительная оценка с прототипом представлены в таблицах 1 и 2.

Пример приготовления композиции

Клеевую композицию готовят путем последовательного смешения компонентов в соотношениях, указанных в таблице 1. В эпоксидную диановую смолу ЭД-20, взятой 95 мас.ч., добавляют полиамидную смолу 40 мас.ч., термоэластопласт в виде полиэфиримида 15 мас.ч. и хризотил А-4-5 25 мас.ч. Композицию тщательно перемешивают после введения каждого последующего компонента. Затем смешивают кремнийорганический амин (γ-аминопропилтриэтоксисилан) 1,2 мас. ч. с 30 мас.ч. диэтилентриаминометилфенолом УП-583Д и при дальнейшем перемешивании вводят в вышеперечисленную композицию. Таким образом, смесь отвердителей добавляют в последнюю очередь. При этом время жизнеспособности композиции составляет не более 20-30 минут после введения смеси отвердителей.

Клеевую композицию наносят на подготовленную под склеивание поверхность (зашкуренную и обезжиренную) шпателем ровным слоем на обе склеиваемые поверхности. Полимеризацию клеевой композиции проводят при температуре помещения не ниже 0°C в течение 4-6 ч.

Введение хризотила А-4-5 вместо шунгитовой крошки позволяет ускорить процесс полимеризации за счет физико-химических свойств данного вещества. Для повышения эластичности вместо полисульфона в предлагаемую композицию введен термоэластопласт в виде полиэфиримида, а аддукт фенола, этилендиамина, формальдегида АФ-2 из состава исключен, поскольку оказывает негативное влияние на организм человека, и его исключение в новой композиции не влияет на ее свойства, которые необходимо обеспечить.

Прочность на сдвиг клеевых соединений оценивали по ГОСТ 14759-69, на отслаивание - РТМ 1.2.015-81, на отрыв - ГОСТ 14760-69.

Свойства предлагаемой клеевой композиции представлены в таблице 2.

Испытания проводили на образцах из алюминиевого сплава АЛ4, поверхность которого предварительно была зашкурена и обезжирена.

Как видно из таблицы 2, предлагаемая клеевая композиция холодного отверждения в сравнении с прототипом обеспечивает снижение времени ее отверждения в 2…2,2 раза, позволяет увеличить на 60% количество температурных колебаний от - 40°C до +120°C, происходящих без разрушения склейки, а также сохранить эластичные и прочностные свойства, при повышении ударной вязкости (трещиностойкости) в 1,6 раза. По водостойкости предлагаемая клеевая композиция не уступает прототипу.

Использование предлагаемой клеевой композиции с указанными высокими прочностными характеристиками повышает прочность клеевых соединений при воздействии многократных температурных колебаний от - 40°C до +120°C и тем самым обеспечивает повышение надежности и ресурса изделий и агрегатов автомобильной техники.

Таблица 1 Составы предлагаемой клеевой композиции холодного отверждения и прототипа   Состав композиции, мас.ч. Наименование компонентов   Предлагаемая Прототип   Эпоксидная диановая смола ЭД-20     90-100 90-100     Основа состава Полиамидная смола (продукт конденсации полиэтиленполиамина с метиловыми эфирами димеризованных жирных кислот льняного масла)     35-55 35-55         Кремнийорганический амин (γ-аминопропилтриэтоксисилан)     1,15-1,30 1,15-1,30     Отвердитель Аддукт фенола, этилендиамина, формальдегида (АФ-2)     - 25-35       Диэтилентриаминометилфенол УП-583Д     25-35 -       Полисульфон - 5-30 Модификатор   Термоэластопласт (полиэфиримид) 5-25 - Минеральный наполнитель Хризотил А-4-5 20-30 - Шунгитовая крошка - 20-35

Таблица 2 Свойства предлагаемой клеевой композиции холодного отверждения и композиции-прототипа Свойства Предлагаемая композиции Прототип Прочность при сдвиге, кгс/см², клеевых соединений при температуре испытания, °C:     -40 420 325 20 310 280 120 125 114 Прочность при отслаивании (эластичность), кгс/см², клеевых соединений при температуре испытания, °C:     -40 5,8 5,5 20 6,1 5,9 120 4,9 4,4 Прочность при равномерном отрыве, кгс/см², при температуре испытания, °C:     -40 430 420 20 450 445 120 165 150 Прочность на сдвиг, кгс/см², клеевых соединений после воздействия воды в течение 3 месяцев при температуре испытания, °C:     -40 285 274 20 305 298 120 145 130 Ударная вязкость, кДж/м² 38 24 Количество температурных колебаний от - 40°C до -120°C, происходящих без разрушения склейки     2026 1350     Время достижения наибольшей прочности соединения, ч 4…6 9…12

Изобретение относится к области конструкционных клеев холодного отверждения, предназначенных для склеивания металлов и неметаллических материалов в изделиях автомобильной техники и различных отраслях машиностроительного комплекса. Клеевая композиция холодного отверждения включает эпоксидную диановую смолу (90-110 масс.ч.), полиамидную смолу (35-55 масс.ч.), кремнийорганический амин, выбранный из группы, включающей бис-парааминофениленаминометилентетраметилдисилоксан, γ-аминопропилтриэтоксиаминосилан, 1-аминогексаметилен-6-аминометилентриэтоксиаминосилан, диэтиламинометилентриэтоксисилан или их смеси (1,15-1,30 масс.ч.), термопластичный модификатор полиэфиримид(5-25 масс.ч.), отвердитель диэтилентриаминометилфенол УП-583Д (25-35 масс.ч.) и минеральный наполнитель хризотил А-4-5 (20-30 масс.ч.). Изобретение позволяет получить клеевые соединения, обладающие высокой прочностью при сдвиге, отрыве и отслаивании, повышенной водостойкостью, трещиностойкостью, высокой эластичностью, с сохранением эластических и прочностных свойств при воздействии многократных температурных колебаний от -40°C до +120°C. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Клеевая композиция холодного отверждения, включающая эпоксидную диановую смолу, полиамидную смолу, кремнийорганический амин, выбранный из группы, включающей бис-пара-аминофениленаминометилентетра-метилдисилоксан, γ-амино-пропилтриэтоксисилан, 1-аминогексаметилен-6-аминометилентриэтоксиаминосилан, диэтиламинометилентриэтоксисилан или их смеси, модификатор - в виде термостойкого термопластичного полимера, отвердитель и минеральный наполнитель, характеризующаяся тем, что содержит термоэластопласт в виде полиэфиримида, в качестве отвердителя используется диэтилентриаминометилфенол УП-583Д, а в качестве минерального наполнителя - хризотил А-4-5 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Эпоксидная диановая смола ЭД-20 90,0-110,0 Полиамидная смола 35,0-55,0 Кремнийорганический амин 1,15-1,30 Термоэластопласт полиэфиримид 5,0 -25,0 Диэтилентриаминометиплфенол УП-583Д 25,0-35,0 Хризотил А-4-5 20,0-30,0.

2. Клеевая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве кремнийорганического амина содержит γ-аминопропилтриэтоксисилан.