ТЕПЛОСТОЙКАЯ КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2016 года по МПК C09J163/00 

Описание патента на изобретение RU2591961C1

Изобретение относится к области теплостойких клеевых композиций холодного отверждения, предназначенных для применения в конструкциях изделий авиакосмической техники и народного хозяйства.

Известен клей (теплостойкая клеевая композиция холодного отверждения), включающий эпоксидиановую смолу, отвердитель - смесь модифицированного полиэтиленполиамина, представляющего собой продукт взаимодействия 16 мас.ч. 1,2-ди-(оксиметил)-орто-карборана со 100 мас.ч. полиэтиленполиамина, и олигоамида марки Т-19, и наполнитель - карбонильное железо, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: эпоксидиановая смола 100, модифицированный полиэтиленполиамин 12-20, олигоамид марки Т-19 4-60, карбонильное железо 350-450 (RU 2108357 C1, 10.04.1998).

Описанная клеевая композиция неработоспособна при температурах выше 400°C.

Известна теплостойкая клеевая композиция, включающая эпоксикремнийорганическую смолу и ангидридный отвердитель. С целью улучшения оптических свойств и снижения температуры отверждения при сохранении прочностных свойств клеевых соединений в качестве эпоксикремнийорганической смолы она содержит продукт модификации эпоксидной диановой смолы кремнийорганическими соединениями, в качестве ангидридного отвердителя - изометилтетрагидрофталевый ангидрид, а также она дополнительно содержит эпоксивиниловый эфир формулы CH2=CHO-CH2-CH2-CH2-OCH2-CHO-CH2 и трис-2,4,6-(диметиламинометил)фенол при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: эпоксикремнийорганическая смола 100, изометилтетрагидрофталевый ангидрид 30-45, эпоксивиниловый эфир указанной формулы 5-25, трис-2,4,6-(диметиламинометил)фенол 0,8-1,5 (RU 2021314 C1, 15.10.1994).

Описанная клеевая композиция отверждается при температуре не менее 100°C, в связи с чем не может использоваться для изготовления крупногабаритных изделий. Теплостойкость композиции не превышает 250°C.

Известна термостойкая клеевая композиция холодного отверждения, включающая эпоксикремнийорганическую смолу, олигометил-фенилкарборансилоксан, смесь изомеров γ- и β-аминопропилтриэтоксисилана, трис-[2,4,6-(диметиламинометил)фенол] и наполнитель при следующем соотношении, мас.ч.: эпоксикремнийорганическая смола 100, олигометилфенилкарборансилоксан 20-35, смесь изомеров γ- и β-аминопропилтриэтоксисилана 30-45, трис-[2,4,6-(диметиламинометил) фенол] 1,5-2,5, наполнитель 60-200 (RU 1818832 C, 10.05.1995).

Недостатком описанной термостойкой клеевой композиции является неудовлетворительная прочность клеевых соединений при температуре испытания 500°C, а также то, что из-за наличия в составе олигометилфенилкарборансилоксана она обладает повышенной жесткостью, в связи с чем клеевые соединения на ее основе не работоспособны при воздействии циклического перепада температур от 20 до 200°C, что ограничивает ресурс работы клеевых соединений. Кроме того, олигометилфенилкарборансилоксан является дефицитным компонентом, не обеспеченным производством.

Наиболее близким аналогом является термостойкая клеевая композиция холодного отверждения следующего состава, мас.ч: эпоксикремнийорганическая смола 100, смесь изомеров γ- и β-аминопропилтриэтоксисилана 30-45, трис-[2,4,6-(диметиламинометил)фенол] 1-3, продукт взаимодействия бис-о-цианаминов с тетранитрилами ароматических тетракарбоновых кислот 120-160 (RU 2368635 C2, 20.06.2009).

Данная клеевая композиция обладает повышенной прочностью при сдвиге при температурах от 300 до 450°C, однако она не работоспособна при температурах выше 450°C. Также она не работоспособна при воздействии циклического перепада температур от 20 до 200°C из-за образования жесткой структуры в результате химических реакций, протекающих с участием продукта взаимодействия бис-о-цианаминов с тетранитрилами ароматических тетракарбоновых кислот. Пониженная устойчивость к циклическому перепаду температур от 20 до 200°C ограничивает ресурс работы клеевых соединений. Кроме того, бис-о-цианамины и тетранитрилы ароматических тетракарбоновых кислот являются импортными компонентами.

Техническим результатом изобретения является повышение термостойкости клеевой композиции до температуры 500°C и устойчивости клеевых соединений к циклическому перепаду температур от 20 до 200°C.

Технический результат достигается за счет того, что предложена термостойкая клеевая композиция холодного отверждения, включающая эпоксикремнийорганическую смолу, смесь изомеров γ- и β-аминопропилтриэтоксисилана и трис-[2,4,6-(диметиламинометил)фенол], при этом она дополнительно содержит электрокорунд с основным размером зерна 7-10 мкм или карбид бора с размером зерен основной фракции от 3 до 7 мкм, а эпоксикремнийорганическая смола имеет массовую долю эпоксидных групп от 15,5 до 16,9% и массовую долю кремния от 5,0 до 5,3%, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

эпоксикремнийорганическая смола с массовой долей эпоксидных групп от 15,5 до 16,9% и массовой долей кремния от 5,0 до 5,3% 100 смесь изомеров γ- и β-аминопропилтриэтоксисилана 25-35 трис-[2,4,6-(диметиламинометил)фенол] 1-2 электрокорунд с основным размером зерна 7-10 мкм или карбид бора с размером зерен основной фракции от 3 до 7 мкм 160-250

Введение в состав клеевой композиции термостойких соединений - олигометилфенилкарборансилоксана или продукта взаимодействия бис-о-цианаминов с тетранитрилами ароматических тетракарбоновых кислот, которые использованы в составе композиций-аналогов, приводит к повышению жесткости композиции в процессе ее отверждения, что резко снижает прочностные характеристики клеевых соединений при температуре испытания 500°C. Кроме того, из-за повышенной жесткости композиция не работоспособна при воздействии циклического перепада температур от 20 до 200°C, что ограничивает ресурс работы клеевых соединений. Исключение из состава клеевой композиции указанных соединений позволяет обеспечить снижение ее жесткости, что сопровождается повышением прочностных характеристик клеевых соединений при температуре испытания 500°C и устойчивости к циклическому перепаду температур от 20 до 200°C.

Экспериментально установлено, что использование в качестве основы теплостойкой клеевой композиции эпоксикремнийорганической смолы с массовой долей эпоксидных групп 15,5-16,9% и массовой долей кремния 5,0-5,3% в сочетании с другими компонентами в предлагаемом соотношении приводит к расширению диапазона рабочих температур до 500°C, а также обеспечивает устойчивость клеевых соединений к циклическому перепаду температур от 20 до 200°C.

Использование эпоксикремнийорганической смолы с массовой долей эпоксидных групп менее 15,5% и более 16,9% и массовой долей кремния менее 5,0 и более 5,3%, а также эпоксикремнийорганической смолы с дополнительным содержанием титана приводит к снижению прочностных характеристик клеевых соединений при температурах от 20 до 500°C.

Электрокорунд или карбид бора, используемые в качестве наполнителя, в отличие от других наполнителей, не увеличивают жесткость клеевой композиции, не снижают устойчивость композиции к циклическому перепаду температур от 20 до 200°C и обеспечивают повышение прочностных характеристик клеевых соединений при температуре 500°C. В составе композиции необходимо использовать электрокорунд с основным размером зерна 7 мкм (зернистость F1200) - 10 мкм (зернистость F1000) или карбид бора с размером зерен основной фракции (5-3) мкм (зернистость М5) или с размером зерен основной фракции (7-5) мкм (зернистость М7). Использование в составе клеевой композиции электрокорунда с иным основным размером зерна - от 14 до 82 мкм (зернистость F800-F230) и карбида бора с размером зерен основной фракции от 10 до 20 мкм (зернистость М10-М20) приводит к снижению прочностных характеристик клеевых соединений при температурах от 20 до 500°C из-за образования утолщенного клеевого шва.

Примеры осуществления.

Клеевые композиции по примерам 1-4 готовили путем смешения всех компонентов в следующей последовательности. В эпоксикремнийорганическую смолу последовательно вводили смесь изомеров γ- и β-аминопропилтриэтоксисилана, трис-[2,4,6-(диметиламинометил)фенол, электрокорунд с основным размером зерна 7-10 мкм или карбид бора с размером зерен основной фракции от 3 до 7 мкм, при этом после введения каждого из компонентов композицию перемешивали до получения однородной консистенции.

Клеевые композиции по примерам 1-4 наносили шпателем на образцы из стали 30ХГСА с предварительно подготовленной под склеивание поверхностью путем одробеструенной обработки и обезжиривания.

Склеивание по примерам 1-2 проводили при температуре 23±5°C, а склеивание по примерам 3-4 - при температуре 80±5°C.

Прочностные характеристики клеевых соединений при температурах испытания 20, 400, 450 и 500°C определяли по ГОСТ 14759-69.

Устойчивость клеевых соединений стали 30ХГСА к перепаду температур от 20 до 200°C определяли путем циклического воздействия температур по режиму: нагрев до температуры 200°C, выдержка при температуре 200°C в течение 1 часа, охлаждение до температуры 20°C, выдержка при температуре 20°C в течение 1 часа (количество циклов - 10).

Составы заявленных клеевых композиций приведены в таблице 1. Механические характеристики клеевых соединений стали 30ХГСА, выполненные с использованием клеевых композиций, приведены в таблице 2.

Как видно из результатов испытаний, представленных в таблице 2, предложенная клеевая композиция обладает повышенной до 500°C термостойкостью в сравнении с композицией-прототипом, имеющей термостойкость не выше 450°C. Кроме того, она обеспечивает работоспособность клеевых соединений при воздействии циклического перепада температур от 20 до 200°C, в то время как композиция-аналог не работоспособна при воздействии данного перепада температур.

Похожие патенты RU2591961C1

название год авторы номер документа
ТЕРМОСТОЙКАЯ КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ ХОЛОДНОГО ОТВЕРЖДЕНИЯ 2007
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Кондрашов Эдуард Константинович
  • Лукина Наталия Филипповна
  • Требукова Елена Андреевна
  • Котова Елена Владимировна
  • Мухаметов Рамиль Рифович
RU2368635C2
КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПРИКЛЕИВАНИЯ ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ 1990
  • Петрова А.П.
  • Лукина Н.Ф.
  • Котова Е.В.
  • Кулакова Л.В.
  • Шамраков А.Л.
RU1818832C
ТЕРМОСТОЙКАЯ КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2015
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Петрова Алефтина Петровна
  • Лукина Наталия Филипповна
  • Котова Елена Владимировна
RU2606616C1
ЭПОКСИДНАЯ КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2007
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Кондрашов Эдуард Константинович
  • Петрова Алефтина Петровна
  • Лукина Наталия Филипповна
  • Авдонина Ирина Алексеевна
  • Кузеря Мария Владимировна
RU2368636C2
ТОКОПРОВОДЯЩАЯ КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2005
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Солнцев Станислав Сергеевич
  • Лукина Наталия Филипповна
  • Авдонина Ирина Алексеевна
  • Требукова Елена Андреевна
  • Котова Елена Владимировна
RU2308105C1
ТЕПЛОСТОЙКАЯ КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ 1991
  • Петрова А.П.
  • Лукина Н.Ф.
  • Котова Е.В.
  • Неделя Н.А.
RU2021314C1
КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2003
  • Углова Г.Н.
  • Минаков В.Т.
  • Аниховская Л.И.
  • Чучаева Р.К.
  • Кладова Л.С.
  • Колобова З.Н.
  • Грачева А.А.
  • Иванов О.Ю.
  • Фомин С.Е.
RU2261885C2
ТЕПЛОСТОЙКАЯ КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2003
  • Ершова Т.Н.
  • Смирнова Г.В.
RU2238294C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ТЕРМОСТОЙКОГО МАТЕРИАЛА 2010
  • Кашинцева Галина Николаевна
  • Дорофеев Андрей Алексеевич
  • Малинов Владимир Иванович
RU2461587C2
Клеевая композиция холодного отверждения 2022
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Исаев Алексей Юрьевич
  • Смирнов Олег Игоревич
  • Саландо Руфина Петровна
  • Стародубцева Ольга Александровна
  • Лукина Наталия Филипповна
RU2802769C1

Реферат патента 2016 года ТЕПЛОСТОЙКАЯ КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ

Изобретение относится к области теплостойких клеевых композиций холодного отверждения. Термостойкая клеевая композиция холодного отверждения по изобретению включает эпоксикремнийорганическую смолу и смесь изомеров γ- и β-аминопропилтриэтоксисилана и трис-[2,4,6-(диметиламинометил)фенол]. При этом она дополнительно содержит электрокорунд с основным размером зерна 7-10 мкм или карбид бора с размером зерен основной фракции от 3 до 7 мкм. Эпоксикремнийорганическая смола имеет массовую долю эпоксидных групп от 15,5 до 16,9% и массовую долю кремния от 5,0 до 5,3%. Композиция имеет следующее соотношение компонентов, мас.ч.: эпоксикремнийорганическая смола с массовой долей эпоксидных групп от 15,5 до 16,9% и массовой долей кремния от 5,0 до 5,3% - 100, смесь изомеров γ- и β-аминопропилтриэтоксисилана - 25-35, трис-[2,4,6-(диметиламинометил) фенол] - 1-2, электрокорунд с основным размером зерна 7-10 мкм или карбид бора с размером зерен основной фракции от 3 до 7 мкм - 160-250. Технический результат, достигаемый при использовании композиции по изобретению, заключается в повышение термостойкости клеевой композиции до температуры 500°C и устойчивости клеевых соединений к циклическому перепаду температур от 20 до 200°C. 2 табл., 4 пр.

Формула изобретения RU 2 591 961 C1

Термостойкая клеевая композиция холодного отверждения, включающая эпоксикремнийорганическую смолу, смесь изомеров γ- и β-аминопропилтриэтоксисилана и трис-[2,4,6-(диметиламинометил)фенол], отличающаяся тем, что она дополнительно содержит электрокорунд с основным размером зерна 7-10 мкм или карбид бора с размером зерен основной фракции от 3 до 7 мкм, а эпоксикремнийорганическая смола имеет массовую долю эпоксидных групп от 15,5 до 16,9% и массовую долю кремния от 5,0 до 5,3%, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
эпоксикремнийорганическая смола с массовой долей эпоксидных групп от 15,5 до 16,9% и массовой долей кремния от 5,0 до 5,3% 100 смесь изомеров γ- и β-аминопропилтриэтоксисилана 25-35 трис-[2,4,6-(диметиламинометил)фенол] 1-2 электрокорунд с основным размером зерна 7-10 мкм или карбид бора с размером зерен основной фракции от 3 до 7 мкм 160-250.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2591961C1

ТЕРМОСТОЙКАЯ КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ ХОЛОДНОГО ОТВЕРЖДЕНИЯ 2007
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Кондрашов Эдуард Константинович
  • Лукина Наталия Филипповна
  • Требукова Елена Андреевна
  • Котова Елена Владимировна
  • Мухаметов Рамиль Рифович
RU2368635C2
КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПРИКЛЕИВАНИЯ ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ 1990
  • Петрова А.П.
  • Лукина Н.Ф.
  • Котова Е.В.
  • Кулакова Л.В.
  • Шамраков А.Л.
RU1818832C
ТЕПЛОСТОЙКАЯ КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ 1991
  • Петрова А.П.
  • Лукина Н.Ф.
  • Котова Е.В.
  • Неделя Н.А.
RU2021314C1
Прибор для охлаждения жидкостей в зимнее время 1921
  • Вознесенский Н.Н.
SU1994A1
CN 101177595 A, 14.05.2008
KR 101180615 B1, 06.09.2012.

RU 2 591 961 C1

Авторы

Каблов Евгений Николаевич

Петрова Алефтина Петровна

Лукина Наталия Филипповна

Котова Елена Владимировна

Даты

2016-07-20Публикация

2015-04-13Подача