Анаэробная композиция

 

Использование: для фиксации, уплотнения и герметизации резьбовых соединений. Сущность изобретения: композиция содержит карборансодержащий олигоэфиракрилат общей формулы где R₁=H, CH₃ R₂ -CH₂-CB₁₀H₁₀CCH₂-, где R₃ n 0-5, -100, гидроперекисный инициатор полимеризации 0,3-5,0, ускоритель полимеризации 0,3-5,0, стабилизатор 0,005-0,22. Композиция имеет широкий диапазон вязкости, что дает возможность получить герметизированные изделия, способные легко демонтироваться. 2 табл.

Изобретение относится к химии и технологии полимеров, а именно к созданию анаэробной композиции, которая может быть использована в различных областях техники для фиксации, уплотнения и герметизации резьбовых соединений.

В настоящее время к анаэробным композициям (АК) предъявляются все более жесткие требования, такие как работоспособность при воздействии повышенных температур (до 400^оС) и агрессивных сред (например, водных растворов щелочей); иметь как высокую исходную прочность (момент отвинчивания более 12 Н^.м) для неразборных соединений, так и низкую прочность (момент отвинчивания менее 12 Н^.м) для разборных соединений, которые можно легко демонтировать; иметь достаточно широкий диапазон вязкости (100-60000)^.10^-6 м²/с), необходимый для уплотнения и фиксации резьбовых соединений, имеющих зазоры различной величины.

Известна анаэробная композиция для герметизации резьбовых соединений на основе акрилового мономера-диметакрилата триэтиленгликоля, гидроперекисного инициатора, ускорителя полимеризации, и стабилизатора (1).

Предложенная анаэробная композиция отличается от известной тем, что в качестве акрилового мономера она содержит олигоэфиракрилат общей формулы (I) H₂C - OR₂-O-R₃--O-R- O =CH₂ где R₁ H, CH₃, R₂= -CH₂- CH₂-; -CH₂-CB₁₀H₁₀-CCH₂-; R₃= ; _, n 0-5, при следующем соотношении компонентов, мас.ч. Олигоэфриакрилат 100 Гидроперекисный иници- атор полимеризации 0,3-5,0 Ускоритель полимеризации 0,3-5,0 Стабилизатор 0,005-0,22
Композиция имеет широкий диапазон вязкости и дает возможность получить герметизированные изделия, способные легко демонтироваться.

Преимуществом композиции по изобретению является увеличение момента отвинчивания резьбовых соединений после воздействия 400^оС и 10%-ного раствора щелочи.

Карборансодержащие олигоэфиракрилаты (ОЭКА) формулы I представляют собой смесь теломергомологов с разной степенью олигомеризации n и в литературе не описаны. Такие олигомеры получаются в диапазоне вязкости (130-60000)^.10^-6 м²/с, что позволяет создавать композиции в указанном интервале вязкости без дополнительного ведения загустителя для фиксации, герметизации и уплотнения зазоров различной величины.

П р и м е р ы 1-12. Синтез карборансодержащих олигоэфиракрилатов (ОЭКА) осуществляют методом высокотемпературной двухстадийной конденсационной теломеризации путем взаимодействия гидроксилсодержащего реагента HOR₂OH, многоосновной кислоты R₃(COOH)_m, где m 2,3,4 или ее ангидрида R₃[(CO)₂O]_p, где p1; 2, и, (мет)акриловой кислоты H₂C=- OH в среде растворителя при температуре кипения реакционной массы с азеотропной отгонкой образующейся воды. Молярное соотношение реагентов, значения радикалов R₁-R₃ представлены в табл.1.

В качестве катализатора этерификации использовалась паратолуолсульфокислота или серная кислота (4 мас. от суммы реагентов), в качестве ингибитора радикальной полимеризации использовался гидрохинон (3 мас. от (мет)акриловой кислоты). После проведения синтеза реакционную массу промывают 15%-ным водным раствором гидроксида натрия, а затем водой до нейтральной реакции промывных вод (рН 6-7). Затем под вакуумом удаляют растворитель, определяют вязкость ОЭКА, содержание элементарного бора, остаточное содержание кислотных и гидроксильных групп (табл.1). Состав и структура олигомерных продуктов определяется строением и молярным соотношением исходных реагентов и подтверждается практически отсутствием непрореагировавших веществ кислотного характера (низкое кислотное число) и отсутствием непрореагировавших веществ основного характера (низкое кислотное число) и отсутствием непрореагировавших веществ основного характера (низкое содержание гидроксильных групп).

Синтезированные ОЭКА, как было сказано выше, представляют собой смесь теломергомологов с разной степенью олигомеризации в формуле 1, процентное содержание которых определено методом гель-проникающей хроматографии (см.табл.1).

В качестве гидроперекисного инициатора полимеризации в АК используют гидропероксид кумила (ГПК), гидропероксид третичного бутила (ГПТБ), гидропероксид диизопропилбензола (ГПДИПБ). В качестве ускорителей полимеризации используют о-бензосульфимид (ОБСИ),дибензосульфимид (ДБСИ), N,N-диметил-п-толуидин (ДМПТ), N,N-диметил-п-анизидин (ДМАН), дигидроксиолигооксиэтил-п-толуидин (ДГЭТ), N,N,N^',N^'-тетраметилдифенилметан (ТМДФМ), β-ацетилфенилгидразин (АФГ).

В качестве стабилизаторов используют гидрохинон, 2,2,6,6-тетраметил-4-оксопиперидин-1-оксил (ТМОП), щавелевую кислоту (ЩК) или его 1%-ный водный раствор, малахитовый зеленый (МЗ) или его 1%-ный раствор в диметилсульфоксиде (ДМСО), динатриевую соль этилендиамина N,N,N^',N^'-тетрауксусной кислоты (Трилон Б) или его 8%-ный водный раствор, гидрохинон.

П р и м е р ы 1-20. Анаэробные композиции готовили путем перемешивания при комнатной температуре в стеклянном стакане компонентов в соотношениях, указанных в табл.2.

Жидкие АК наносят на стальные резьбовые пары (болт-гайка М10х1,5) и оставляют на 24 ч для отверждения при комнатной температуре. Затем с помощью динамометрического ключа их раскручивают и определяют исходный момент отвинчивания (Мотв.). Для определения Мотв. при повышенных температурах резьбовые пары термостатируют при 400^оС, затем часть образцов раскручивают через 20 с после извлечения их из термостата, другие охлаждают до комнатной температуры, а затем раскручивают. Результаты испытаний представлены в табл.3.

Для определения химостойкости отвержденных АК в течение 24 ч при 20-25^оС помещают в 10% -ный водный раствор гидроксида натрия и выдерживают в нем в течение 10 сут (240 ч). После истечения указанного времени их извлекают из щелочного раствора, промывают водой и с помощью динамометрического ключа замеряют Мотв. Результаты испытаний представлены в табл.3.

Из табл.3 видно, что композиция по изобретению имеет момент отвинчивания после отверждения при комнатной температуре в течение 24 ч 6,0-59,0 Н^.м. Это позволяет получать герметизированные изделия, способные в дальнейшем легко демонтироваться ("разборные" при низкой исходной прочности), так и "неразборные" соединения, которые уже не подвергаются или трудно подвергаются демонтажу (при высокой исходной прочности).

Композиция имеет широкий диапазон вязкости (100-45000)^.10^-6 м²/c, что позволяет использовать ее для уплотнения и фиксации резьбовых соединений, имеющих зазоры различной величины.

При воздействии температуры 400^оС и испытания образцов при 400^оС момент отвинчивания равен 7,5-13,7 Н^.м, после воздействия 400^оС и испытания образцов при 20-25^оС 7,6-13,0 Н^.м, после воздействия 10%-ного водного раствора NaOH в течение 240 ч 6,6-11,1 Н.м, что превышает данные по прототипу.

Увеличение количества гидроперекисного инициатора полимеризации и ускорителя полимеризации более 5 мас.ч. на 100 мас.ч. олигомера приводит к преждевременной полимеризации композиции при хранении. Использование этих же компонентов менее 0,3 мас.ч. на 100 мас.ч. олигомера резко снижает способность АК отверждаться при комнатной температуре в резьбовом соединение. Увеличение количества стабилизатора более 0,22 мас.ч. приводит также к снижению скорости отверждения, а уменьшение содержания его менее 0,005 мас.ч. ухудшает стабильность АК при хранении.

Формула изобретения

АНАЭРОБНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, включающая акрилатный мономер, гидропероксидный инициатор полимеризации, ускоритель полимеризации и стабилизатор, отличающаяся тем, что в качестве акрилатного мономера она содержит карборансодержащий олигоэфиракрилат общей формулы

где R₁ водород, СН₃






n 0 5,
при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Олигоэфиракрилат 100
Гидропероксидный инициатор полимеризации 0,3 5,0
Ускоритель полимеризации 0,3 5,0
Стабилизатор 0,005 0,22

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7