КОМПОЗИЦИИ ПРОВОДЯЩЕГО ГЕРМЕТИКА Российский патент 2016 года по МПК C08L81/02 C08K3/04 C08K7/24 C09K3/10 

Перекрестная ссылка на родственную заявку

Для настоящего изобретения испрашивается приоритет и все возможные преимущества, вытекающие из предварительной патентной заявки US 61/535,927, поданной 16 сентября 2011 и озаглавленной КОМПОЗИЦИИ ПРОВОДЯЩЕГО ГЕРМЕТИКА, полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к композициям герметика, обладающим улучшенными проводимостью, относительным удлинением при растяжении и удельным весом, которые пригодны для применения в областях, связанных с ударами молний.

Известный уровень техники

Во время полета самолет сталкивается с рядом происшествий, которые могут создать опасные условия или даже вызвать физическое повреждение. Например, удары молний и электромагнитные помехи (EMI) - довольно обычные происшествия, которые могут привести к возникновению опасных ситуаций во время полета самолета. Удары молний могут вызвать физическое повреждение самолета в виде пробоя отверстий в деталях самолета или могут создать опасный импульс тока, который может войти в контакт с топливным резервуаром и привести к взрыву. EMI может вызвать чрезмерные уровни энергии в проводке и датчиках топливной системы самолета. Учитывая возможность серьезного повреждения или электрических помех, вызванных этими происшествиями, средства для предотвращения или смягчения негативных последствий ударов молний и EMI имеют важное значение в разработке и производстве самолетов.

Краткое изложение существа изобретения

В вариантах осуществления настоящего изобретения композиция герметика включает композицию основы, включающую серосодержащий полимер, композицию отвердителя, включающую отверждающий агент, и электропроводящий наполнитель в по меньшей мере одной из композиции основы и композиции отвердителя. Электропроводящий наполнитель включает углеродные нанотрубки и проводящую углеродную сажу.

Проводящий технический углерод может быть углеродом Ketjenblack или Black Pearls®. В некоторых вариантах осуществления композиция герметика по существу свободна от никеля.

Средний диаметр частиц проводящей углеродной сажи может быть больше, чем средний диаметр частиц углеродных нанотрубок, или средний диаметр частиц углеродных нанотрубок может больше, чем средний диаметр частиц проводящей углеродной сажи. В некоторых вариантах осуществления, например, длина углеродных нанотрубок может быть около 5-30 мкм, а диаметр - около 10-30 нм, а средний размер частиц проводящей углеродной сажи может быть около 10-40 мкм. Кроме того, объемное отношение углеродных нанотрубок к проводящей углеродной саже может составлять около 1:5-1:10.

Композиция герметика может дополнительно включать по меньшей мере один из активатора адгезии, ингибитора коррозии или пластификатора в по меньшей мере одной из композиции основы и композиции отвердителя.

Серосодержащий полимер в композиции основы может быть полисульфидом или политиоэфиром.

В некоторых вариантах осуществления композиция герметика включает по существу свободную от никеля композицию основы, включающую серосодержащий полимер, по существу свободную от никеля композицию, включающую отверждающий агент, и по существу свободный от никеля электропроводящий наполнитель в по меньшей мере одной из композиции основы и композиции отвердителя. Электропроводящий наполнитель включает углеродные нанотрубки и проводящую углеродную сажу. Проводящая углеродная сажа может быть углеродом Ketjenblack или Black Pearls®. Средний диаметр частиц проводящей углеродной сажи может быть больше, чем средний диаметр частиц углеродных нанотрубок, или средний диаметр частиц углеродных нанотрубок может быть больше, чем средний диаметр частиц проводящей углеродной сажи. В некоторых вариантах осуществления, например, длина углеродных нанотрубок может быть около 5-30 мкм, а диаметр - около 10-30 нм, а средний размер частиц проводящей углеродной сажи может быть около 10-40 мкм. Кроме того, объемное отношение углеродных нанотрубок к проводящей углеродной саже может составлять около 1:5-1:10.

Композиции герметика в соответствии с настоящим изобретением по существу свободны от Ni и особенно полезны в областях применения, связанных с ударами молний, и обладают неожиданно высоким относительным удлинением при растяжении и низким удельным весом.

Подробное описание

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения композиция герметика включает по меньшей мере один серосодержащий полимер и электропроводящий наполнитель, включающий углеродные нанотрубки и проводящую углеродную сажу. Термин "герметик", "герметизация" или "изоляция", используемые в данном изобретении, относится к композициям, обладающим способностью противостоять атмосферным условиям, таким как влажность и температура, и по меньшей мере частично блокировать прохождение таких материалов, как вода, топливо и другие жидкости и газы. Герметики часто обладают адгезивными свойствами, но не являются просто клеями, у которых отсутствуют изолирующие свойства герметика.

Композиции герметика по настоящему изобретению могут быть получены смешиванием электропроводящей композиции основы и композиции отвердителя. Композиция основы и композиции отвердителя могут быть приготовлены отдельно и затем смешаны для получения композиции герметика. Проводящая композиция основы может включать, например, по меньшей мере один серосодержащий полимер, по меньшей мере один пластификатор, по меньшей мере один активатор адгезии, по меньшей мере один ингибитор коррозии, по меньшей мере один электрически непроводящий наполнитель и электропроводящий наполнитель, включающий углеродные нанотрубки и проводящую углеродную сажу. Однако следует понимать, что композиции основы не обязательно содержат каждый из этих компонентов. Например, многие из этих компонентов являются необязательными, например пластификатор, активатор адгезии, ингибитор коррозии, электрически непроводящий наполнитель и электропроводящий наполнитель. Соответственно, композиция основы в некоторых вариантах осуществления может включать только полимер (который может быть одним из полисульфида или политиоэфира или ими обоими) и растворитель. Однако, как показано ниже, по меньшей мере одна из композиции основы и/или композиции отвердителя включает проводящий наполнитель, включающий углеродные нанотрубки и проводящую углеродную сажу.

Композиция отвердителя может включать, например, по меньшей мере один отверждающий агент, по меньшей мере один пластификатор, по меньшей мере один электрически непроводящий наполнитель и по меньшей мере один ускоритель отверждения. Однако, как и композиция основы, композиция отвердителя не обязательно включает каждый из этих компонентов. Действительно, многие из этих компонентов являются необязательными, например пластификатор, электрически непроводящий наполнитель и ускоритель отверждения. Соответственно, композиция отвердителя в некоторых вариантах осуществления может включать только отверждающий агент.

Однако, как обсуждается ниже, по меньшей мере одна из композиции основы и/или композиции отвердителя включает проводящий наполнитель, содержащий углеродные нанотрубки и проводящую углеродную сажу.

В некоторых вариантах осуществления 5-20 частей масс. композиции отвердителя смешивают с 100 частями масс. композиции основы и в определенных вариантах осуществления 8-16 частей масс. композиции отвердителя смешивают с 100 частями масс. композиции основы для формирования электропроводной композиции герметика.

В некоторых вариантах осуществления двухкомпонентные отверждаемые композиции являются предпочтительными по сравнению с однокомпонентными отверждаемыми композициями, так как двухкомпонентные композиции обеспечивают лучшую реологию для применения и имеют искомые физические и химические свойства получаемой отвержденной композиции. В настоящем изобретении такими двумя компонентами являются композиция основы и композиция отвердителя. В некоторых вариантах осуществления композиция основы может включать полисульфидные полимеры, полимерные простые политиоэфиры, окислители, добавки, наполнители, пластификаторы, органические растворители, активаторы адгезии, ингибиторы коррозии и их комбинации. Однако следует понимать, что композиции основы не обязательно включают каждый из этих компонентов. Например, многие из этих компонентов являются необязательными, например окислители, добавки, наполнители, пластификаторы, активаторы адгезии и ингибиторы коррозии. Соответственно, композиция основы в некоторых вариантах осуществления может включать только полимер (который может быть одним из полисульфида и политиоэфира или ими обоими) и растворитель. Однако, как обсуждается ниже, по меньшей мере одна из композиции основы и/или композиции отвердителя включает проводящий наполнитель, содержащий углеродные нанотрубки и проводящую углеродную сажу.

В некоторых вариантах осуществления композиция отвердителя может включать отверждающие агенты, ускорители отверждения, замедлители отверждения, пластификаторы, добавки, наполнители и их комбинации. Однако, как и композиция основы, композиция отвердителя не обязательно включает каждый из этих компонентов. Действительно, многие из этих компонентов являются необязательными, например ускорители отверждения, замедлители отверждения, пластификаторы, добавки и наполнители. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления композиция отвердителя может включать только отверждающий агент. Однако, как обсуждается ниже, по меньшей мере одна из композиции основы и/или композиции отвердителя включает проводящий наполнитель, содержащий углеродные нанотрубки и проводящую углеродную сажу.

По меньшей мере одна из композиции основы и композиции отвердителя включает проводящий наполнитель, содержащий углеродные нанотрубки и проводящую углеродную сажу. В некоторых примерах осуществления проводящая углеродная сажа включает углерод Black Pearls® или Ketjenblack. Проводящий наполнитель может дополнительно включать любые дополнительные проводящие наполнители, обычно используемые в композициях герметиков. Однако в некоторых вариантах осуществления необязательный дополнительный проводящий наполнитель является по существу свободным от Ni для снижения токсичности и побочных экологических проблем. В некоторых вариантах осуществления, например, проводящий наполнитель включает графит в дополнение к углеродным нанотрубкам и проводящей углеродной саже. В настоящем изобретении термин «по существу» используется в качестве термина приблизительного значения, а не в качестве количественной характеристики. Кроме того, термин "по существу свободный от никеля" используется в качестве термина приблизительного значения для обозначения того, что количество никеля в проводящем наполнителе или композиции герметика пренебрежимо мало, так что если никель вообще присутствует в дополнительном проводящем наполнителе или композиции герметика, то лишь как случайная примесь.

В некоторых вариантах осуществления серосодержащие полимеры, используемые в практике настоящего изобретения, включают полисульфидные полимеры, содержащие несколько сульфидных групп, то есть -S-, в основной полимерной цепи и/или в концевых или боковых положениях полимерной цепи. Такие полимеры описаны в US 2,466,963, в котором описанные полимеры имеют несколько -S-S- связей в основной цепи полимера. Полное содержание указанного документа включено в настоящее описание посредством ссылки. Другими полезными полисульфидными полимерами являются те, в которых полисульфидная связь заменена политиоэфирной связью, то есть -[-CH₂-CH₂-S-CH₂-CH₂-]_n-, где n может быть целым числом 8-200, как описано в US 4,366,307, полное содержание которого включено в настоящее описание посредством ссылки. В некоторых вариантах осуществления, например, полимерные простые политиоэфиры могут быть теми, которые описаны в US 6,172,179, полное содержание которого включено в настоящее описание посредством ссылки. Например, политиоэфирный полимер может быть политиоэфиром, полученным в примере 1 US 6,172,179. Полисульфидные полимеры могут иметь концевые нереакционно-способные группы, такие как алкил, хотя в некоторых вариантах осуществления полисульфидные полимеры содержат реакционно-способные группы в концевых или боковых положениях. Типичными реакционно-способными группами являются тиол, гидроксил, амино и винил. Такие полисульфидные полимеры описаны в вышеуказанных документах US 2,466,963, US 4,366,307 и US 6,372,849, полное содержание каждого из которых включено в данное описание посредством ссылки. Такие полисульфидные полимеры могут быть отверждены с использованием отверждающих агентов, реагирующих с реакционно-способными группами полисулъфидного полимера.

Средняя молекулярная масса серосодержащих полимеров по настоящему изобретению может составлять 500-8000 граммов на моль и в некоторых вариантах осуществления - 1000-5000 граммов на моль, как определяют гельпроникающей хроматографией с использованием полистирола в качестве стандарта. Для серосодержащих полимеров, содержащих реакционно-способные функциональные группы, средняя функциональность серосодержащих полимеров может составлять 2,05-3,0 и в некоторых вариантах осуществления - 2,1-2,6. Заданная средняя функциональность может быть достигнута путем соответствующего выбора реакционно-способных компонентов. Неограничивающие примеры серосодержащих полимеров включают те, которые поставляются PRC-DeSoto International, Inc под торговой маркой PERMAPOL, в частности PERMAPOL Р-3.1 или PERMAPOL Р-3, и Akros Chemicals, такие как THIOPLAST G4.

Содержание в композиции основы серосодержащего полимера может составлять около 10-80% масс. от общей массы композиции основы и в некоторых вариантах осуществления может составлять около 10-40% и в других осуществлениях может составлять около 20-30% масс. В некоторых вариантах осуществления серосодержащий полимер включает комбинацию полисульфидного полимера и политиоэфирного полимера, и количества полисульфидного полимера и политиоэфирного полимера могут быть одинаковыми. Например, в некоторых вариантах осуществления количество полисульфидного полимера и количество полимерного простого политиоэфира в композиции основы могут (каждое) составлять около 10-15% масс. от общей массы композиции основы.

Композиции герметика по настоящему изобретению включают по меньшей мере один отверждающий агент для отверждения по меньшей мере одного серосодержащего полимера. Термин "отверждающий агент" относится к любому материалу, который может быть добавлен к серосодержащему полимеру для ускорения отверждения или гелирования серосодержащего полимера. Отверждающие агенты также известны как ускорители, катализаторы или пасты отверждения. В некоторых вариантах осуществления отверждающий агент может вступать в реакцию при температуре 10-80°C. Термин "реакционно-способный" означает способный к химической реакции и включает любую степень протекания реакции от частичной до полной реакции реагента. В некоторых вариантах осуществления отверждающий агент является реакционно-способным, когда он обеспечивает сшивку или гелирование серосодержащего полимера.

В некоторых вариантах осуществления композиции герметиков включают по меньшей мере один отверждающий агент, содержащий окислитель, способный окислять концевые меркаптановые группы серосодержащего полимера с образованием дисульфидных связей. Полезные окислители включают, например, диоксид свинца, диоксид марганца, диоксид кальция, моногидрат пербората натрия, пероксид кальция, пероксид цинка и бихромат. Количество отверждающего агента в композиции отвердителя может составлять около 25-75% масс. общего веса композиции отвердителя. Добавки, такие как стеарат натрия также могут быть включены для улучшения стабильности ускорителя. Например, композиция отвердителя может включать некоторое количество ускорителя отверждения в диапазоне около 0,1%-1,5% масс. относительно общей массы композиции отвердителя.

В некоторых вариантах осуществления композиции герметиков по настоящему изобретению могут включать по меньшей мере один отверждающий агент, содержащий по меньшей мере одну реакционно-способную функциональную группу, которая реагирует с функциональными группами, присоединенными к серосодержащему полимеру. Полезные отверждающие агенты, содержащие по меньшей мере одну реакционно-способную функциональную группу, реагирующую с функциональными группами, присоединенными к серосодержащему полимеру, включают политиолы, такие как политиоэфиры для отверждения полимеров с виниловыми концевыми группами; полиизоцианаты, такие как диизоцианат изофорона, гексаметилендиизоцианат и смеси и производные изоцианурата для отверждения полимеров с концевыми тиол-, гидроксил- и аминогруппами; и полиэпоксиды для отверждения полимеров с концевыми амино- и тиоловыми группами. Неограничивающие примеры полиэпоксидов включают диэпоксид гидантоина, эпоксиды бисфенола-A, эпоксиды бисфенола-F, эпоксиды новолачного типа, алифатические полиэпоксиды и эпоксидированные ненасыщенные смолы и фенольные смолы. Термин "полиэпоксид" относится к материалу с 1,2-эпоксидным эквивалентом более единицы и включает мономеры, олигомеры и полимеры.

Композиция герметика может дополнительно включать по меньшей мере одно соединение для изменения скорости отверждения. Например, ускорители отверждения, такие как смесь дипентаметилен/тиурам/полисульфид, могут быть включены в композицию герметика, чтобы повысить скорость отверждения, и/или по меньшей мере один замедлитель отверждения, такой как стеариновая кислота, может быть добавлен, чтобы снизить скорость отверждения и тем самым продлить срок годности композиции герметика во время применения. В некоторых вариантах осуществления содержание ускорителя в композиции отвердителя может составлять около 1-7% масс. и/или содержание ингибитора полимеризации может составлять около 0,1-1% масс. относительно общей массы композиции отвердителя. Для контроля отверждаемости композиции герметика также может быть полезно включать по меньшей мере один материал, способный по меньшей мере частично удалять влагу из композиции герметика, такой как порошок молекулярных сит. В некоторых вариантах осуществления композиция отвердителя может включать некоторое количество материала, способного по меньшей мере частично удалять влагу в диапазоне около 0,1-1,5% масс. относительно общей массы композиции отвердителя.

В некоторых вариантах осуществления композиции герметиков по настоящему изобретению могут включать наполнители. В настоящем изобретении "наполнитель" относится к химически неактивному компоненту композиции, который обеспечивает такие искомые свойства, как, например, электропроводность, плотность, вязкость, механическая прочность, эффективность экранирования EMI/RFI, применимость в случае удара молнии, относительное удлинение при растяжении, удельный вес и т.п.

Примеры неэлектропроводящих наполнителей включают такие материалы, как (без ограничения) карбонат кальция, слюда, полиамид, пирогенный кремнезем, порошок молекулярных сит, микросферы, диоксид титана, мел, щелочной сланец, целлюлоза, сульфид цинка, тяжелый шпат, оксиды, гидроксиды щелочноземельных металлов и т.п. Типичные наполнители могут также включать материалы с широкой запрещенной зоной, такие как сульфид цинка и неорганические соединения бария. В некоторых вариантах осуществления композиция основы может включать непроводящий наполнитель в количестве около 2-10% масс. относительно общей массы композиции основы и в некоторых вариантах осуществления - около 3-7% масс. В некоторых вариантах осуществления композиция отвердителя может включать непроводящий наполнитель в количество от менее, чем 6% масс. и в некоторых вариантах осуществления около 0,5-4% масс. относительно общей массы композиции отвердителя.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения одна или обе из композиции основы и/или композиции отвердителя включают проводящий наполнитель, содержащий углеродные нанотрубки и проводящую углеродную сажу (например, углерод Black Pearls® или Ketjenblack). В некоторых вариантах осуществления, например, композиция герметика включает около 80-90% композиции основы и около 10-20% композиции отвердителя и проводящий наполнитель, включающий углеродные нанотрубки и проводящую углеродную сажу, включен в композицию основы. Эти наполнители используются для придания электропроводности композициям герметика при сохранении применимости герметика против ударов молнии. Сочетание углеродных нанотрубок и проводящей углеродной сажи (например, углерода Black Pearls® или Ketjenblack) формирует интерактивную проводящую матрицу, которая придает неожиданно высокую электропроводность, относительное удлинение при растяжении и более низкую удельную плотность. Кроме того, эта комбинация из углеродных нанотрубок и проводящего углерода не имеет Ni, который, как правило, используется в проводящих наполнителях в традиционных композициях герметика. Действительно, в соответствии с настоящим изобретением проводящий наполнитель, а также композиции герметика по существу свободны от Ni, что существенно снижает токсичность и экологические проблемы, связанные с включением Ni в обычные композиции герметика. Как обсуждалось выше, в настоящем изобретении термин "по существу" используется в качестве термина приблизительного значения, а не в качестве количественной характеристики. Кроме того, как обсуждалось выше, термин "по существу свободный от никеля" используется в качестве термина приблизительного значения для обозначения того, что количеством никеля в композициях герметика можно пренебречь, так что если вообще никель присутствует, то лишь в качестве случайной примеси.

Размер углеродных нанотрубок и проводящей углеродной сажи (например, Black Pearls® или Ketjenblack) при необходимости может варьироваться, чтобы корректировать или изменять электропроводность и/или другие свойства композиции герметика. Однако в некоторых вариантах осуществления средний размер углеродных нанотрубок или частиц проводящей углеродной сажи (то есть нанотрубок или частиц) больше, чем средний размер другого (то есть, частиц или нанотрубок). Например, в некоторых вариантах осуществления длина углеродных нанотрубок может быть около 5-30 мкм, а диаметр - около 10-30 нм. Средний размер частиц проводящей углеродной сажи может быть около 10-40 мкм. Кроме того, объемное отношение углеродных нанотрубок к проводящей углеродной саже может составлять около 1:5-1:10. В одном варианте осуществления, например, объемное отношение углеродных нанотрубок к проводящей углеродной саже составляет около 1:05.

Композиции герметика также необязательно могут включать один или несколько ингибиторов коррозии. Неограничивающие примеры подходящих ингибиторов коррозии включают хромат стронция, хромат кальция, хромат магния и их комбинации. Документы US 5,284,888 и US 5,270,364, полное содержание которых включено в данное описание посредством ссылки, раскрывают использование ароматических триазолов для ингибирования коррозии алюминиевых и стальных поверхностей. В некоторых вариантах осуществления протекторный поглотитель кислорода, такой как Zn, может быть использован в качестве ингибитора коррозии. В некоторых вариантах осуществления ингибитор коррозии может составлять менее 10% масс. общей массы композиции герметика. В некоторых вариантах осуществления ингибитор коррозии может составлять около 2-8% масс. общей массы композиции герметика.

В некоторых вариантах осуществления композиции герметиков необязательно могут дополнительно включать один или несколько пластификаторов, неограничивающие примеры которых включают эфиры фталевой кислоты, хлорированные парафины, гидрированные терфенилы, частично гидрированные терфенилы и т.п. Пластификатор может быть включен в одну или обе из композиции основы и/или композиции отвердителя. В некоторых вариантах осуществления пластификатор входит в композицию основы в количестве около 0,1-5% масс. от общей массы композиции основы и в некоторых вариантах осуществления - в количестве около 0,5-3% масс. В некоторых вариантах осуществления пластификатор включен в композицию отвердителя в количестве около 20-60% масс. от общей массы композиции отвердителя и в некоторых вариантах осуществления - около 30-40% масс.

В некоторых вариантах осуществления композиции герметика необязательно могут дополнительно включать органический растворитель, такой как кетон или спирт, например метилэтилкетон и изопропиловый спирт или их комбинацию.

В некоторых вариантах осуществления композиции герметика могут необязательно дополнительно включать один или несколько активаторов адгезии, неограничивающие примеры которых включают фенольные смолы, силановые активаторы адгезии и их комбинации. Активаторы адгезии способствуют адгезии полимерных компонентов композиции герметика к подложке, а также к электрически непроводящим и электрически проводящим наполнителям в композиции герметика. Активатор адгезии может быть включен в одну или обе из композиции основы и/или композиции отвердителя. В некоторых вариантах осуществления активатор адгезии входит в композицию основы в количестве около 0,10-3,0% масс. (для фенольных активаторов адгезии), около 0,05-2,0% масс. (для меркапто-силановых активаторов адгезии) или около 0,05-2,0% масс. (для эпоксидно-силановых активаторов адгезии). Общее количество активатора адгезии в композиции основы может составлять около 0,5-7% масс. общей массы композиции основы.

В некоторых вариантах осуществления композиция основы может быть получена путем периодического смешивания по меньшей мере одного серосодержащего полимера, добавок и/или наполнителей в двойном планетарном смесителе под вакуумом. Другое подходящее смесительное оборудование включает смеситель-экструдер, сигма-смеситель или смеситель с двумя "A" месильными лопастями. Например, композиция основы может быть приготовлена смешиванием по меньшей мере одного серосодержащего полимера, пластификатора и фенольного активатора адгезии. После тщательного перемешивания смеси отдельно могут быть добавлены дополнительные компоненты и смешаны с помощью измельчения с большим сдвиговым усилием, например с использованием лезвия Коулса, до их измельчения. Примеры дополнительных компонентов, которые могут быть добавлены к основной композиции, включают углеродные нанотрубки/проводящую углеродную сажу, проводящий наполнитель, ингибиторы коррозии, непроводящие наполнители и силановые активаторы адгезии. Затем смесь может перемешиваться в течение дополнительных 15-20 минут в вакууме 27 дюймов ртутного столба или выше, чтобы уменьшить содержание или удалить захваченный воздух и/или газы. Основная композиция затем может быть экструдирована из смесителя с помощью силового цилиндра высокого давления.

Композиция отвердителя может быть получена периодическим смешиванием отверждающего агента, добавок и наполнителей. В некоторых вариантах осуществления 75% всего пластификатора (например, частично гидрированного терфенила) и катализатора (например, смеси дипентаметилен/тиурам/полисульфид) смешивают в якорной мешалке с одним валом. Затем добавляют порошок молекулярных сит и перемешивают в течение 2-3 минут. Пятьдесят процентов всего диоксида марганца затем примешивают до смешивания. Стеариновую кислоту, стеарат натрия и остальной пластификатор затем примешивают до смешивания, затем примешивают остальные 50% диоксида марганца до смешивания. Коллоидный диоксид кремния затем примешивают до смешивания. Если смесь слишком густая, можно добавить поверхностно-активное вещество, чтобы увеличить смачиваемость. Композицию отвердителя затем смешивают 2-3 минуты в трехвалковой краскотерке для размола и возвращают в одновальный якорный смеситель и перемешивают в течение еще 5-10 минут. Композиция отвердителя может быть удалена из смесителя с плунжером и помещена в контейнеры для хранения и выдержана в течение по меньшей мере 5 дней до объединением с композицией основы. Композицию основы и композицию отвердителя смешивают для формирования композиции герметика, которая затем может быть нанесена на подложку.

Следует отметить, что в настоящем изобретении термины в единственном числе включают в себя также и множественное число, если только прямо и недвусмысленно не указано ограничение единственным числом. Таким образом, например, ссылка на "наполнитель" включает один или большее чисто наполнителей. Также следует отметить, что в настоящем изобретении, термин "полимер" относится к полимерам, олигомерам, гомополимерам и сополимерам.

Для целей настоящего описания, если не указано иное, все числа, выражающие количества ингредиентов, или проценты, или пропорции других материалов, условий реакции и т.д., используемые в описании и формуле изобретения, следует понимать как во всех случаях предваряемые термином "около". Соответственно, если не указано иное, числовые параметры, используемые в настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения, являются приближенными значениями, которые могут изменяться в зависимости от искомых свойств, которые должны быть получены в соответствии с настоящим изобретением.

Варианты осуществления настоящего изобретения могут быть более подробно описаны со ссылкой на следующий пример, который подробно раскрывает получение иллюстративной композиции по настоящему изобретению. Специалистам в данной области техники будет ясно, что могут осуществляться модификации как материалов, так и способов, не отходящие от объема притязаний по настоящему изобретению.

Пример: Компоненты композиции основы указаны в таблице ниже. В частности, композиция основы включает 60,75 фунта дисперсии углеродных нанотрубок (УНТ) (т.е. 1% углеродных нанотрубок диспергированных в полимерном политиоэфире (PERMAPOL Р3.1е, поставляемый PRC-DeSoto)), 0,21 фунта фенольного активатора адгезии, 3,59 фунта полисульфида с фенольным активатором адгезии, 1,54 фунта силанового активатора адгезии, 8,65 фунта проводящего графита, 7,60 фунта проводящей углеродной сажи и 17,65 фунта растворителей.

К 1% углеродных нанотрубок, диспергированных в полимерном политиоэфире, добавляют активаторы адгезии и смешивают в Hauschild Speed Mixer. Добавляют Asbury Graphite и смешивают в Speed Mixer и затем добавляют этилацетат и проводящую углеродную сажу и смешивают в Speed Mixer.

Композиции отверждают с помощью композиции отвердителя на основе марганца для осуществления окислительного отверждения. Например, композиция отвердителя может включать композицию на основе оксида марганца, включающую пластификатор и/или модификатор скорости отверждения (например, ускоритель или ингибитор отверждения). Одним примером подходящей композиции отвердителя является композиция, включающая около 25-75% диоксида марганца.

Углеродные нанотрубки, диспергированные в полимере, значительно повышают способность к достижению искомой проводимости и электрического сопротивления. В следующей таблице 1 перечислены электрическое сопротивление примеров, приготовленных, как указано выше, но с различными количествами предварительно диспергированных углеродных нанотрубок в полимере.

Настоящее изобретение описано со ссылкой на примеры осуществления и аспекты, но не ограничивается указанными примерами и аспектами. Специалистам в данной области техники будет понятно, что возможны и другие модификации и применения, не отклоняющиеся от сущности настоящего изобретения. Например, хотя композиции покрытий описаны как пригодные для авиакосмической промышленности, они также могут быть полезны для других областей применения. Соответственно, вышеприведенное описание не следует рассматривать как ограниченное конкретными осуществлениями и описанными аспектами, но следует рассматривать в соответствии с и в качестве основы для последующей формулы изобретения, которая должна полно и обоснованно определять объем охраны.

По всему тексту и формуле изобретения использование слова "около" по отношению к диапазону значений предназначено для модификации как верхних, так и нижних из указанных значений и отражает неопределенность вариаций, связанных с точностью измерений, значащими цифрами и взаимозаменяемостью, с точки зрения специалиста в области техники, к которой относится данное изобретение. Кроме того, в данном описании и прилагаемой формуле изобретения следует понимать, что даже те диапазоны, для которых не использован термин "около" при описании верхних и нижних значений, также неявно модифицированы этим термином, если только не указано иное.

Изобретение относится к композициям герметика, которые пригодны в областях применения, связанных с ударами молний. высоким удлинением при растяжении и низким удельным весом. Композиция герметика включает композицию основы, включающую серосодержащий полимер; композицию отвердителя, включающую отверждающий агент и электропроводящий наполнитель в по меньшей мере одной из композиции основы или композиции отвердителя, где этот электропроводящий наполнитель содержит углеродные нанотрубки и проводящую углеродную сажу и где средний диаметр частиц проводящей углеродной сажи больше, чем средний диаметр частиц углеродных нанотрубок. Композиция герметика включает: композицию основы, включающую серосодержащий полимер; композицию отвердителя, включающую отверждающий агент и электропроводящий наполнитель в по меньшей мере одной из композиции основы или композиции отвердителя, где этот электропроводящий наполнитель содержит углеродные нанотрубки и проводящую углеродную сажу и где средний диаметр частиц углеродных нанотрубок больше, чем средний диаметр частиц проводящей углеродной сажи. Композиция герметика включает: композицию основы, по существу свободную от никеля и содержащую серосодержащий полимер; композицию отвердителя, по существу свободную от никеля и содержащую отверждающий агент и по существу свободный от никеля электропроводящий наполнитель в по меньшей мере одной из композиции основы или композиции отвердителя, где этот электропроводящий наполнитель содержит углеродные нанотрубки и проводящую углеродную сажу, где средний диаметр частиц проводящей углеродной сажи больше, чем средний диаметр частиц углеродных нанотрубок. Композиция герметика включает: композицию основы, по существу свободную от никеля и содержащую серосодержащий полимер; композицию отвердителя, по существу свободную от никеля и содержащую отверждающий агент и по существу свободный от никеля электропроводящий наполнитель в по меньшей мере одной из композиции основы или композиции отвердителя, где этот электропроводящий наполнитель содержит углеродные нанотрубки и проводящую углеродную сажу, где средний диаметр частиц углеродных нанотрубок больше, чем средний диаметр частиц проводящей углеродной сажи. Композиции герметика обладают улучшенной проводимостью, относительным удлинением при растяжении и удельным весом. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 табл,

1. Композиция герметика, включающая:
композицию основы, включающую серосодержащий полимер;
композицию отвердителя, включающую отверждающий агент; и
электропроводящий наполнитель в по меньшей мере одной из композиции основы или композиции отвердителя, где этот электропроводящий наполнитель содержит углеродные нанотрубки и проводящую углеродную сажу, и где средний диаметр частиц проводящей углеродной сажи больше, чем средний диаметр частиц углеродных нанотрубок.

2. Композиция герметика, включающая:
композицию основы, включающую серосодержащий полимер;
композицию отвердителя, включающую отверждающий агент; и
электропроводящий наполнитель в по меньшей мере одной из композиции основы или композиции отвердителя, где этот электропроводящий наполнитель содержит углеродные нанотрубки и проводящую углеродную сажу, и где средний диаметр частиц углеродных нанотрубок больше, чем средний диаметр частиц проводящей углеродной сажи.

3. Композиция герметика, включающая:
композицию основы, по существу свободную от никеля и содержащую серосодержащий полимер;
композицию отвердителя, по существу свободную от никеля и содержащую отверждающий агент; и
по существу свободный от никеля электропроводящий наполнитель в по меньшей мере одной из композиции основы или композиции отвердителя, где этот электропроводящий наполнитель содержит углеродные нанотрубки и проводящую углеродную сажу,
где средний диаметр частиц проводящей углеродной сажи больше, чем средний диаметр частиц углеродных нанотрубок.

4. Композиция герметика, включающая:
композицию основы, по существу свободную от никеля и содержащую серосодержащий полимер;
композицию отвердителя, по существу свободную от никеля и содержащую отверждающий агент; и
по существу свободный от никеля электропроводящий наполнитель в по меньшей мере одной из композиции основы или композиции отвердителя, где этот электропроводящий наполнитель содержит углеродные нанотрубки и проводящую углеродную сажу,
где средний диаметр частиц углеродных нанотрубок больше, чем средний диаметр частиц проводящей углеродной сажи.

5. Композиция герметика по п. 1 или 2, в которой электропроводящий наполнитель содержится в композиции основы.

6. Композиция герметика по п. 1 или 2, в которой электропроводящий наполнитель содержится в композиции отвердителя.

7. Композиция герметика по п. 1 или 2, в которой электропроводящий наполнитель содержится как в композиции отвердителя, так и в композиции основы.

8. Композиция герметика по п. 1 или 2, в которой композиция герметика по существу свободна от никеля.

9. Композиция герметика по любому из пп. 1-4, в которой длина углеродных нанотрубок составляет от около 5 мкм до около 30 мкм, а диаметр - от около 10 нм до около 30 нм.

10. Композиция герметика по любому из пп. 1-4, в которой средний размер частиц углеродной сажи составляет от около 10 мкм до около 40 мкм.

11. Композиция герметика по любому из пп. 1-4, в которой объемное отношение углеродных нанотрубок к проводящей углеродной саже составляет от около 1:5 до около 1:10.

12. Композиция герметика по п. 1 или 2, дополнительно включающая по меньшей мере один из активатора адгезии, ингибитора коррозии или пластификатора в по меньшей мере одной из композиции основы или композиции отвердителя.

13. Композиция герметика по п. 1 или 2, в которой серосодержащий полимер представляет собой полисульфид или политиоэфир.