ТЕРМО-, ТОПЛИВОСТОЙКАЯ СИЛОКСАНОВАЯ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ ХОЛОДНОГО ОТВЕРЖДЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК C08L83/04 C09K3/10 C08K5/57 C08K3/36 C08K3/22 

Изобретение относится к области получения герметиков на основе фторсилоксанов, применяемых в авиационной промышленности для герметизации агрегатов самолетных конструкций (штепсельных разъемов, топливных отсеков, датчиков, гермовводов и т.д.), эксплуатирующихся в широком интервале температур.

Известна герметизирующая композиция (авт. св. СССР 473732, С08К 3/10, C08L 83/08, приор. от 12.08.63 г.), включающая:

низкомолекулярный полидиметилметил(3,3,3-трифторпропил)-силоксановый каучук - 100 мас.ч.,

минеральный наполнитель - диоксид титана - 50-150 мас.ч.,

структурирующий агент - 2,5-7,0 мас.ч.,

октоат олова - 0,5-1,5 мас.ч.

Данный герметик отличается пастообразной консистенцией без применения растворителей и способностью вулканизоваться при комнатной температуре.

Недостатком этого герметика является недостаточно высокая термостойкость (предел рабочих температур - 240°С), что ограничивает его применение.

Известен топливостойкий герметик (пат. РФ2223296, C08L 83/14, С09К 3/10, приор. от 18.11.02 г.), содержащий:

полиметилгексафторалкилсилоксановый каучук, состоящий из диметилсилоксановых и метилгексафторпропеновых звеньев с содержанием последних не менее 33 мол.%, - 100 мас.ч.,

минеральный наполнитель - 60-300 мас.ч.,

вулканизующий агент (смесь структурирующего агента метилметоксиолигосилоксана или тетраэтоксисилана и ускорителя вулканизации, взятых в соотношении 1:0,1÷1), - 10-30 мас.ч.

Данный герметик вулканизуется при комнатной температуре и обладает хорошей термостойкостью: по данным авторов настоящей заявки 13% потеря в весе наступает при 390°С.

Недостатком данного герметика является удовлетворительная топливостойкость: набухание в топливе ТС-1 за 24 ч при 20°С составляет 17%.

Наиболее близким аналогом является герметизирующая композиция (пат. РФ2290424, C08L 83/04, C09K 3/10, приор. от 29.11.04 г.), содержащая:

низкомолекулярный полифенилсилсесквиоксан-полиметил(3,3,3-трифторпропил)силоксановый каучук, состоящий из 92-97% лестничного полимера и 3-8% полиметил(3,3,3-трифторпропил)силоксанового полимера, - 100 мас.ч.,

минеральный наполнитель (диоксид титана, оксид кремния, диоксид кремния) - 60-250 мас.ч.,

структурирующий агент - 2,5-7,0 мас.ч.,

октоат олова - 0,5-1,5 мас.ч.

Данная композиция отличается пастообразной консистенцией без применения растворителей и способностью вулканизоваться при комнатной температуре.

Однако данный герметик также обладает недостаточно высокими термо- и топливостойкостью:

набухание в топливе ТС-1 при 20°С в течение 24 ч - 12% (мас.), температура, при которой потеря в весе составляет 13%, всего лишь 380°С.

Технической задачей данного изобретения является создание герметика на основе фторсилоксана, способного вулканизоваться при комнатной температуре и обладающего повышенными показателями по топливо- и термостойкости.

Поставленная задача достигается созданием герметизирующей композиции на основе фторсилоксанового полимера, включающей минеральный наполнитель, структурирующий (сшивающий) агент и катализатор вулканизации, где в качестве фторсилоксанового полимера используют полидиметилметил(гексафторалкил)силоксановый полимер общей формулы I

где Rf

n=99-50, m=1-50, l=3-15,

при следующем соотношении компонентов (мас.ч.):

полидиметилметил(гексафторалкил)силоксановый каучук - 100,

минеральный наполнитель - 60-300,

катализатор вулканизации - 0,5-1,5,

структурирующий (сшивающий) агент - 2,5-7,0.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем: в смеситель загружают каучук, затем при постоянном перемешивании и температуре 20-25°С загружают минеральный наполнитель, катализатор вулканизации и структурирующий (сшивающий) агент.

В качестве минерального наполнителя используют диоксид титана, оксид цинка или диоксид кремния (аэросил).

В качестве катализатора используют соли олова: октоат, дибутилдилауринат или дибутилдикаприлат олова.

В качестве структурирующего (сшивающего) агента используют тетраэтоксисилан или этилсиликат.

Определение условной прочности отвержденного герметика при растяжении и относительного удлинения при разрыве проводят по ГОСТ 21751.

Термостойкость определяют методом термогравиметрического анализа на приборе GTA-6000 фирмы Perkin Elmer. Масса навесок составляет 12-20 мг, скорость нагрева 10 град/мин в пределах от 40° до 600°С.

Определение изменения массы после воздействия топлива ТС-1 проводят по ГОСТ 9.030 на образцах размером 2×2 мм. Образцы выдерживают при температуре (23±2)°С в течение (24±1) ч в топливе для реактивных двигателей ТС-1 по ГОСТ 10227.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется нижеследующими примерами.

Пример 1

Для получения герметизирующей композиции в смеситель при перемешивании и температуре 20°С вводят:

полидиметилметил-(2'-(2,3,3-трифтор-2-трифторметилциклобутил)-этил)силоксановый каучук формулы I, где n=99, m=1, l=3, взятого в количестве 100 мас.ч.,

оксид титана - 60 мас.ч.,

октоат олова - 0,5 мас.ч.,

тетраэтоксисилан - 2,5 мас.ч.

Пример 2

В условиях примера 1 проводят смешение:

полидиметилметил-(2'-(2,3,3-трифтор-2-трифторметилциклобутил)-этил)силоксанового каучука формулы I, где n=80, m=20, l=15, - 100 мас.ч.,

оксида цинка - 300 мас.ч.,

дибутилдилаурината олова - 1,5 мас.ч.,

этилсиликата - 7,0 мас.ч.

Пример 3

В условиях примера 1 проводят смешение:

полидиметилметил-(2'-(2,2,3-трифтор-3-трифторметилциклобутил)-этил)силоксанового каучука формулы I, где n=70, m=30, l=10, - 100 мас.ч.,

оксида кремния - 180 мас.ч.,

дибутилдикаприлата олова - 1,0 мас.ч., тетраэтоксисилана - 4,5 мас.ч.

Пример 4

В условиях примера 1 проводят смешение:

полидиметилметил-(2'-(2,2,3-трифтор-3-трифторметилциклобутил)-этил)силоксанового каучука формулы I, где n=50, m=50, l=8 - 100 мас.ч.,

оксида кремния - 120 мас.ч.,

дибутилдилаурината олова - 0,8 мас.ч.,

этилсиликата - 5,0 мас.ч.

Пример 5

В условиях примера 1 проводят смешение:

смеси полидиметилметил-(2'-(2,3,3-трифтор-2-трифторметилциклобутил)этил)силоксанового каучука формулы I, где n=90, m=10, 1=6, взятого в количестве 50 мас.ч., и полидиметилметил-(2'-(2,2,3-трифтор-3-трифторметилциклобутил)-этил)силоксанового каучука формулы I, где n=90, m=10, l=6, взятого в количестве 50 мас.ч.,

оксида кремния - 200 мас.ч.,

октоата олова - 1,2 мас.ч.,

тетраэтоксислана - 4,5 мас.ч.

Пример 6 (контрольный)

В условиях примера 1 проводят смешение:

полифенилсилсесквиоксан-полиметил(3,3,3-трифторпропил)-силоксанового каучука - 100 мас.ч.,

оксида титана - 300 мас.ч.,

октоата олова - 1,1 мас.ч.,

тетраэтоксисилана - 7,0 мас.ч.

Свойства вулканизатов данных герметиков приведены в таблице, где 1-5 - примеры предлагаемого герметика, 6 - пример по прототипу.

№ п/п Режим вулканизации, °С Прочность при разрыве, σ, МПа Относительное удлинение, L, % Набухание в топливе ТС-1, 20°С, 24 ч, % Температура, при которой потеря в вес составляет 13% (мас.) 1 20 2,5 160 9 429 2 20 2,6 150 7 425 3 20 2,6 155 8 428 4 20 2,3 154 8 431 5 20 2,5 151 7 429 6 20 2,5 150 12 380

Как видно из приведенных в таблице данных, предлагаемая герметизирующая композиция обладает более высокими термо- и топливостойкостью, при этом по физико-механическим свойствам не уступает прототипу и способна вулканизоваться при комнатной температуре.

Изобретение может быть использовано для герметизации агрегатов самолетных конструкций, эксплуатирующихся в широком интервале температур. Термо-, топливостойкая герметизирующая композиция на основе полидиметилметил(гексафторалкил)силоксанового полимера формулы

где Rf

n=99-50, m=1-50, l=3-15, включает минеральный наполнитель, выбранный из оксида цинка, диоксида титана, диоксида кремния, структурирующий - тетраэтоксисилан или этилсиликат - агент и катализатор - соль олова. Изобретение позволяет получать герметики, способные вулканизоваться при комнатной температуре и обладающие высокими термо- и топливостойкостью. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 пр.

1. Термо-, топливостойкая герметизирующая композиция на основе полидиметилметил(гексафторалкил)силоксанового полимера формулы

n=99-50, m=1-50, l=3-15, включающая катализатор - соль олова, структурирующий агент - тетраэтоксисилан или этилсиликат, и минеральный наполнитель, выбранный из группы, включающей оксид цинка, диоксид титана, диоксид кремния при следующем соотношении ингредиентов, масс.ч.:
полидиметилметил(гексафторалкил)силоксановый каучук 100 минеральный наполнитель 60-300 катализатор 0,5-1,5 структурирующий агент 2,5-7,0

2. Герметизирующая композиция по п.1, где в качестве катализатора используют соли олова, выбранные из группы, включающей октоат, дибутилдилауринат, дибутилдикаприлат олова.