Термостойкая клеевая композиция

 

Использование: в электронной, радиоэлектронной и других отраслях промышленности, в частности в ювелирной при креплении кристаллов алмаза для последующей их механическом обработки (распиловки). Сущность изобретения: термостойкая клеевая композиция, включающая в мас.ч.: эпоксикремний органическую смолу - продукт взаимодействия диановой смолы с кремнийорганическим или кремнийтитановоорганическим соединением, содержащим 2-5 % Si, 12-16 % эпоксидных групп и 1,5-2 % Ti 100, малеинимид - продукт взаимодействия 4,4'[бис-4(п-аминофенокси)фенил] пропана или ароматического олигоамина с малиновым ангидридом 15-35 и неорганический порошкообразный наполнитель 30-80. Композиция может содержат 15-20 мас.ч. разбавителя. Характеристики клеевой композиции и клея на ее основе: жизнеспособность 3 мес., разрушающее напряжение при сдвиге при 20^oC 15,5 МПа, при 200^o. C 2,3 МПа, при 400^oC 3,7 МПа. 1 табл.

Изобретение относится к области создания термостойкого клея, способного выдерживать воздействие температур до 400^oС и механических нагрузок, предназначенного для использования в электронной, радиоэлектронной и других отраслях промышленности и, в частности, в ювелирной для крепления кристаллов алмаза для последующей их механической обработки (распиловки).

Известен термостойкий органический клей К-III, отверждающийся при температуре 200^oС в течение 2-х часов, на основе полихлорметилфенилсилоксановой смолы. Клеевые соединения с применением этого клея (1) устойчивы при температурах эксплуатации не выше 300^oС (прочность при сдвиге (τ_сдв) при 300^oС 1,5 МПа).

Известна полимерная композиция, включающая эпоксидную диановую смолу - 100 масс. ч. бисмалеинимид 20 масс.ч. отвердитель (мета-фенилендиамин) 20 масс. ч. и катализатор (перекись дикумила) 0,2 масс.ч. (2). Композиция работоспособна лишь при температурах не выше 200^oС.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является клеевая композиция, включающая эпоксикремнийорганическую смолу, малеимид, неорганический наполнитель и пр. добавки (3). Термостойкость композиции недостаточна.

Технической задачей изобретения является расширение диапазона рабочих температур клеевой композиции до 400^oС и жизнеспособности клея при eго применении и хранении.

Поставленная задача изобретения достигается тем, что термостойкая клеевая композиция, включающая эпоксидный компонент, малеинимид и неорганический порошкообразный наполнитель, содержит в качестве зпоксидного компонента эпоксиэлементоорганическую смолу продукт взаимодействия эпоксидной диановой смолы с кремнийорганическим или кремнийтитаноорганическим соединением, содержащий 2-5 Si, 12-16 эпоксидных групп и 1,5-2,0 Ti и в качестве малеинимида продукт взаимодействия 4,4'[бис 4 (п-аминофенокси/фенил] пропана или ароматического олигоамина с малеиновым ангидридом при следующем соотношении компонентов масс.ч.

эпоксиэлементоорганическая смола 100 малеинимид 15 35 неорганический порошкообразный наполнитель 30 80 В качестве эпоксиэлементоорганической смолы были использованы смолы марок СЭДМ-1, СЭДМ-2 и СЭДМ-4 по ОСТ 6-05-448-80, представляющие собой продукты модификации эпокcидных диановых смол ЭД-16 и ЭД-20 кремнийорганическими и кремнийтитанорганическими соединениями, и характеризуются следующими показателями: Смола СЭДМ-1: содержание Si 5,0 эпоксидных групп 12 сухой остаток 99,0 Смола СЭДМ-2: содержание Si 4,0 эпоксидных групп 14 сухой остаток 98,5 Смола СЭДМ-4: содержание Si 2,0-2,5 Тi 1,5-2,0 эпоксидных групп 15-16 сухой остаток 98,0-99,7 В качестве малеинимидов были использованы: бисмалеинимид, полученный взаимодействием 4,4'- [бис-4 (п - -аминофенокси) фенил] пропана с малеиновым ангидридом (4); олигомалеинимид, полученный взаимодействием ароматического олигоамина с малеиновым ангидридом (5).

Характеристики используемых малеинимидов:
бисмалеинимид т.пл. 85-89^oC, содержание С 72,91 Н 4,43 N 4,78
олигомалеинимид т.пл. 117-123^oC, содержание С 68,75 H 4,15 N 4,74
В качестве неорганических порошкообразных наполнителей используют нитрид бора (ТУ 2036-707-77), карбид кремния (ГОСТ 2МТ 74-81-78), окись цинка (ТУ 6-09-1604-80), пылевидный кварц марок КП-1 или КП-2 (ГОСТ 9077-59) и их смеси.

В случае применения высоковязких эпоксидных смол типа СЭДМ-1 или СЭДМ-4 в состав клея дополнительно вводят "активные" разбавители в количестве 15-20 масс.ч. на 100 масс.ч. вышеназванных эпоксидных смол.

В качестве таких разбавителей могут быть использованы: фурилглицидиловый эфир (ТУ 6-05-5779-76) или продукт УП-650Т (ТУ 6-05- -241-130-81), представляющий собой эпоксидную циклоалифатическую смолу с низкой вязкостью и высоким содержанием эпоксидных групп.

Клеевую композицию готовят следующим образом: в эпоксидную смолу СЭДМ (100 масс. ч. ) вводят при перемешивании от 15 до 35 масс. ч. малеинимида и порциями добавляют наполнитель (30-80 масс.ч.), смесь тщательно растирают до образования однородной массы.

Готовый клей с помощью шпателя или кисти тонким слоем наносят на предварительно подготовленные (опескоструенные или обезжиренные ацетоном) склеиваемые поверхности. Отверждение клея проводят при температуре 250^oС в течение 3-10 час, и удельном давлении 0,3-0,5 кгс/см², с последующим охлаждением склеенных образцов до комнатной температуры.

Применение клеевой композиции при механической обработке алмазов (распиловке) в ювелирной промышленности обеспечивает получение склеек с минимальным выходом брака.

Для наглядной иллюстрации изобретения были изготовлены клеевые композиции, рецептурный состав которых и свойства склеек представлены ниже в таблице.

В примерах 1-3 приведены составы и свойства клеевых композиций по данному изобретению с минимальным (мин. ), оптимальным (опт.) и максимальным (макс) соотношением компонентов, примеры 4-7 сравнительные. В примерах 8 и 9 даны запредельные соотношения компонентов. В примере 10 клей изготовлен на основе композиции, заявленной в патенте (2). Из данных, приведенных в таблице следует, что механические показатели (τ_сдв) при температуре 400^oС для примеров 1-3 составляют 1,5-3,7 МПа, тогда как клей-прототип в данных условиях испытаний разрушается полностью, без нагрузки.

Клеевые композиции с запредельным соотношением компонентов (примеры 8 и 9) по сравнению с композициями по изобретению (примеры 1-3) являются не технологичными вследствие образования высоковязких или не отверждающихся систем. Применение "активных" разбавителей (примеры 5 и 7) улучшает технологические свойства клеевых композиций без существенного снижения механической прочности клеевых соединений при воздействии высокой температуры эксплуатации: (σ_сдв) при 400^oС по примеру 2 (опт, вариант) 3,7 МПа; для клеевых композиций с "активными" разбавителями (τ_сдв) составляет 2,5-3,0 МПа.

Предлагаемая клеевая композиция обладает значительной жизнеспособностью (3 месяца), что позволяет ее изготавливать в виде одноупаковочной системы и, тем самым, значительно упростить технологию применения. Клеевую композицию можно рекомендовать для решения таких технических задач, когда требуется высокая прочность клеевых соединений материалов при воздействии температур до 400^oC и высоких механических нагрузок. ТТТ1

Формула изобретения

1. Термостойкая клеевая композиция, включающая эпоксикремнийорганическую смолу, малеинимид и неорганический порошкообразный наполнитель, отличающаяся тем, что она содержит в качестве эпоксикремнийорганической смолы продукт взаимодействия эпоксидной диановой смолы с кремнийорганическим или кремнийтитанорганическим соединением, содержащий 2-5% Si 12-16% эпоксидных групп и 1,5-2% Ti соответственно и в качестве малеинимида продукт взаимодействия 4,4'-[бис-4(n-аминофенокси)фенил] пропана или ароматического олигоамина с малеиновым ангидридом при следующем соотношении компонентов композиции, мас. ч.

Эпоксикремнийорганическая смола 100
Малеинимид 15 35
Неорганический порошкообразный наполнитель 30 80
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит разбавитель в количестве 15-20 мас.ч. на 100 мас. ч. смолы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3