Пластизоль

 

Изобретение относится к составам поливинилхлоридных (ПВХ) пластизолей, применяемых в качестве клеев для масляных, топливных и воздушных фильтров автомобилей. Изобретение позволяет повысить прочность крепления крышки фильтроэлемента в условиях малых времен желирования пластизоля и адгезионную прочность при сдвиге при сохранении вязкости пластизоля за счет того, что он содержит на 100 мас.ч. ПВХ или сополимера винилхлорида с винилацетатом 85 - 110 мас.ч. пластификатора, 3 - 7 мас.ч. свинцового термостабилизатора, 45 - 150 мас. ч. карбоната кальция, 5 - 15 мас.ч. окиси кальция, 5 - 25 мас.ч. аналино-фенолформальдегидной смолы - продукта конденсации фенола и анилина с формальдегидом, взятых в соотношении 80 : 20 : 44,4 и 5 - 25 мас.ч. капролактама или низкомолекулярных полиамидных смол - продуктов реакции димеризованных эфиров жирных кислот растительного масла с полиэтиленполиамином. Прочность крепления крышки фильтроэлемента составляет 550 - 720 кГс, адгезионная прочность при сдвиге - 5,5 - 7,7 МПа, вязкость пластизоля - 10 - 40 Па.с. 2 табл.

Изобретение относится к составам поливинилхлоридных (ПВХ) пластизолей, применяемых в качестве клеев для масляных, топливных и воздушных фильтров автомобилей.

В производстве фильтрующих элементов клеевые композиции используют для приклеивания шторок фильтроэлементов к крышкам. Подобная композиция должна обеспечивать не только высокую адгезионную прочность соединения, но и его маслостойкость. Для увеличения производительности труда желательно иметь минимальное время отверждения указанной композиции.

В качестве клея для масляных, топливных и воздушных фильтров используют, например, композицию, содержащую, мас. ч. ПВХ 15 -25, α,ω-метакрил(бис-триэтиленгликоль)фталат 2 10, полиэфирную смолу смесь полиэтиленгликольмалеинатфталата с триэтиленгликольдиметакрилатом (3:2) 20 - 22, поливинилбутираль 0,5 1,5, пероксид дикумила 0,3 0,4, диоктилфталат (ДОФ) 5 7 [1] Предлагаемая композиция обладает адгезионной прочностью только 4,4 4,7 МПа, что не всегда достаточно. Композиция имеет время желатинизации при 200^oС 7 мин. При изготовлении фильтров в режиме желатинизации 210 ^oC 165 с прочность крепления крышки не превышает 200 кГс. Вязкость пластизоля составляет 20 Па.с.

Известна пластизольная композиция на основе ПВХ или сополимера винилхлорида (ВХ) для изготовления масляных фильтров (склеивания металлического донышка с бумажной фильтрующей шторой) [2, 3] содержащая, кроме обычных пластификаторов (ДОФ, диоктилсебацинат (ДОС) и т.д.), ненасыщенный пластификатор мономерный эфир, сшивающий агент (третичный бутилпербензоат, пероксид бензоила, пероксид дикумила) и в качестве агента, улучшающего склеивание, оксид щелочноземельного металла. Суммарное содержание в пластизоле, мас. ч. пластификаторов 15 60 (лучше 30 50); ненасыщенного мономерного эфира 7,5 40 (лучше 15 35); инициатора полимеризации 2,5 12,5 (в пересчете на ненасыщенный эфир); оксида щелочно-земельного металла 5 50 (лучше 10 30). В качестве ненасыщенного мономерного эфира можно брать производные ненасыщенного спирта и ненасыщенной кислоты (например, диаллилфталат), насыщенного спирта и ненасыщенной кислоты (например, этиленгликольмалеинат), ненасыщенного спирта и насыщенной кислоты (например, диаллилмалеинат). Однако лучшие результаты удалось достигнуть на диаллилфталате. В качестве оксида щелочноземельного металла лучше всего применять оксид кальция или магния. Полученные пластизоли отверждаются при 130 200^oС в течение 2 45 мин (лучше 150 170^oС, 20 30 мин). При желатинизации пластизоля при 210^oС в течение 165 с прочность крепления крышки фильтроэлемента не превышает 250 кГс. Адгезия не нарушается после выдержки в минеральном масле при 135^oС в течение 500 ч. Адгезионная прочность при сдвиге (режим желатинизации 200^oС, 7 мин) 4,0 4,5 МПа, вязкость 20 Па.с. При старении композиции образуются комки, которые могут забивать систему дозирования пластизоля и приводить к уменьшению срока хранения продукта до 1 мес.

Для склеивания фильтроэлементов известна также композиция, имеющая следующий состав, мас. ч. ПВХ 60 80, a,ω-- метакрил/бистриэтиленгликоль/фталат 5 15, полиэфирная смола смесь полиэтиленгликольмалеинатфталата с триэтиленгликольдиметакрилатом в соотношении 3:2 25 35, ДОФ 10 12, пероксид дикумила 0,4 0,6 [4] При изготовлении фильтроэлементов в условиях желатинизации 210^oС, 165 с прочность крепления крышки не превышает 250 кГс. Адгезионная прочность при сдвиге (режим желатинизации 200^oС, 7 мин) составляет 4 4,5 МПа; вязкость 20 30 Па.с.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пластизоль [5] имеющий следующий состав, мас. ч. 25 80 ПВХ; 10 50 пластификатора; 2 20 фенолформальдегидной смолы или фенола; 2 10 вещества, облегчающего газовыделение из пластизоля; 10 наполнителя (мела); 3 7 термостабилизатора; 2 окиси кальция. Пластизоль образует на металле пленки. Адгезионная прочность при сдвиге 4,4 5,0 МПа, вязкость 15 20 Па.с. Однако прочность крепления крышки фильтроэлемента, изготовленного в стандартных условиях (210^oС, 165 с), составляет 100 200 кГс.

Технический результат изобретения повышение прочности крепления крышки фильтроэлемента в условиях малых времен желирования пластизоля и адгезионной прочности при сдвиге при сохранении вязкости пластизоля.

Для достижения технического результата пластизоль на основе поливинилхлорида или сополимера винилхлорида с винилацетатом, содержащий пластификатор, свинцовый термостабилизатор, наполнитель карбонат кальция, окись кальция, анилино-фенолформальдегидную смолу продукт конденсации фенола и анилина с формальдегидом, взятых в соотношении 80:20:44,4, дополнительно содержит капролактам или низкомолекулярные полиамидные смолы продукты реакции димеризованных эфиров жирных кислот растительного масла с полиэтиленполиамином при следующем соотношении компонентов пластизоля, мас. ч.

Поливинилхлорид или сополимер винилхлорида с винилацетатом 100 Пластификатор 85 110 Свинцовый термостабилизатор 3 7 Карбонат кальция 45 150 Окись кальция 5 15 Анилино-фенолформальдегидная смола 5 25 Капролактам или указанные низкомолекулярные полиамидные смолы 5 25 В качестве ПВХ используют пастообразующий ПВХ марок МС 6602С (ТУ 6-01-2-533-80), ЕП 6602С (ГОСТ 14039-78), в качестве сополимера ВХ с винилацетатом (ВА) используют эмульсионный сополимер ВХ с ВА, 5 ВА марки Vestolit В7092, фирмы Хехст АГ, Германия.

В качестве пластификаторов используют эфиры фталевой кислоты (дибутилфталат, ДОФ, диалкилфталат ДАФ 8 10, ГОСТ 5728-76) и их смеси с диоктиладипинатом и ДОС (ГОСТ 5728-76).

В качестве свинцового стабилизатора используют двухосновной фталат свинца (ДОФТС, ТУ 6-09-600-76), трехосновной сульфат свинца (ТОСС, ТУ 6-09-098-75), основной карбонат свинца (ОКС, ТУ 6-09-600-76).

В качестве наполнителя используют мел тонкодисперсный для норпластов (ТУ 6-18-10-9-82), карбонат кальция (ГОСТ 12085-76).

Окись кальция используется тонкодисперсная (ТУ 6-18-197-74).

Используемая в составе пластизоля анилино-фенолформальдегидная смола - продукт конденсации фенола и анилина с формальдегидом, взятых в соотношении 80: 20: 44,4, имеет техническое название фенолформальдегидная смола СФ 342А (ГОСТ 18694-80).

В качестве низкомолекулярных полиамидных смол используют: продукты реакции димеризованных эфиров жирных кислот растительного масла с диэтилентриамином (условное техническое название Л-18), с триэтилентетрамином (Л-19) или с тетраэтиленпентамином (Л-20) ТУ 6-05-1123-74); используют также капролактам (ГОСТ 7850-86).

Пластизоль может дополнительно содержать 5 15 мас.ч. ПВХ-экстендера марки С6402Н (ТУ 6-01-1167-80), 2 10 мас.ч. уайт-спирита (ГОСТ 3134-78), 2 - 10 мас. ч. смеси аэросила А-175 (ГОСТ 14922-77) с глицерином (ГОСТ 6259-75) в соотношении 4: 1, 15 25 мас.ч. эпоксидной диановой смолы марки ЭД-16 или ЭД-20 (ГОСТ 10587-76).

Сравнительный анализ состава предлагаемого пластизоля с прототипом показывает, что он отличается от прототипа дополнительным содержанием капролактама или низкомолекулярных полиамидных смол.

Совместное применение 5 25 мас.ч. анилино-фенолформальдегидной смолы СФ 342А с 5 25 мас.ч. низкомолекулярных полиамидных смол Л18, Л19, Л20 или капролактама и 5 15 мас.ч. окиси кальция приводит к синергическому эффекту в повышении прочности крепления крышки фильтроэлемента.

Наличие синергического эффекта подтверждается одним из примеров, приведенных в табл.1. Аналогичные результаты могут быть получены и на других составах предлагаемого пластизоля.

Пример 1 (по изобретению).

25 мас.ч. СФ 342А смешивают с 50 мас.ч. ДОФ, 7 мас.ч. ДОФТС и 20 мас.ч. мела т/д и пропускают через бисерную мельницу. В планетарный лопастной смеситель загружают 60 мас.ч. ДОФ, перемешивают 3 мин. Затем добавляют 15 мас. ч. СаО, перемешивают 5 мин. Загружают 102 мас.ч. пасты СФ 342А, перемешивают 5 мин. Добавляют 65 мас.ч. мела т/д, перемешивают 10 мин, затем еще 65 мас. ч. мела т/д, перемешивают 10 мин. Добавляют 25 мас.ч. Л19, перемешивают 5 мин. Добавляют 50 мас. ч. ПВХ МС 6602С, перемешивают 15 мин, добавляют 50 мас. ч. ПВХ МС 6602С, перемешивают 15 мин. Смесь пропускают через пастотерку до дисперсности 50 70 микрон. Полученный пластизоль вакуумируют 30 мин при остаточном давлении 1 кГс/см².

Прочность крепления крышки топливного фильтроэлемента определяют следующим образом. В крышку топливного фильтроэлемента автомобиля КамАЗ наливают 14 г пластизоля. Вставляют в крышку шторку и помещают на нагретую до 210^oС плитку на 165 с. Затем аналогично приклеивают крышку с другой стороны шторки. Полученный образец через 16 ч выдержки при температуре (20±5)^oС вставляют в специальные зажимы разрывной машины и определяют разрушающую нагрузку при отрыве крышки фильтроэлемента при скорости движения захвата 20 50 мм/мин.

Адгезионную прочность при сдвиге определяют следующим образом. На пластину из оцинкованного железа шириной 25 мм наносят слой пластизоля и с помощью скрепок соединяют с другой такой же пластинкой так, чтобы длина нахлеста также составляла 25 мм. Полученные образцы помещают в термошкаф, нагретый до 210^oC, на 165 с. После спекания образцы выдерживают в течение 16 ч и разрывают на разрывной машине так, чтобы нагрузка была приложена вдоль пластин.

Адгезионная прочность определяется по формуле: А F/625/МПа/, где F показания силоизмерителя в Н; 625 площадь склейки, мм².

Вязкость пластизоля определяют на вискозиметре Brookfield типа RYT с ротором N 4.

Примеры 2 18 (по изобретению).

Примеры 19 28 (для сравнения).

Составы и свойства пластизоля приведены в табл. 2. Режимы приготовления и методы испытания по примеру 1.

Из приведенных в табл. 2 данных следует, что использование смеси 5 25 мас. ч. смолы СФ 342А, 5 25 мас.ч. капролактама или низкомолекулярных полиамидных смол Л18, Л19, Л20 и 5 15 мас.ч. окиси кальция позволяет увеличить прочность крепления крышки фильтроэлемента со 100 200 кГс по прототипу до 550 720 кГс и адгезионную прочность при сдвиге с 4,5 5,0 МПа до 5,5 7,7 МПа при сохранении вязкости пластизольной композиции (примеры 1 - 18 по сравнению с примером 19).

Использование смеси фенолформальдегидной смолы СФ 342А, низкомолекулярных полиамидных смол Л18, Л19, Л20 и окиси кальция в количествах, лежащих за пределами заявляемых, не позволяет достигнуть необходимый комплекс свойств пластизольной композиции ( примеры 20 21).

Приведенные примеры 22 26 свидетельствуют о низкой прочности крепления крышки фильтроэлемента в том случае, если отсутствует хотя бы один компонент заявляемой адгезионной системы (примеры 22 23 в сравнении с примером 4, 24 - 26 в сравнении с 11).

Примеры 27 28 говорят о недостижимости требуемого комплекса свойств при замене фенолформальдегидной смолы СФ 342А на СФ 3021С, которая в отличие от смолы СФ 342А, содержащей анилин, является продуктом конденсации только фенола и формальдегида, и при замене окиси кальция на окись магния.

Использование вышеуказанной смеси 5 15 мас.ч. фенолформальдегидной смолы марки СФ 342А и 5 25 мас.ч. низкомолекулярных полиамидных смол Л18, Л19, Л20 позволяет получить необходимый эффект по повышению прочности крепления крышки фильтроэлемента, повышению адгезии при сдвиге пластизоля при сохранении его вязкости.

Формула изобретения

Пластизоль на основе поливинилхлорида или сополимера винилхлорида с винилацетатом, содержащий пластификатор, свинцовый термостабилизатор, наполнитель карбонат кальция, окись кальция, анилинофенолформальдегидную смолу продукт конденсации фенола и анилина с формальдегидом, взятых в соотношении 80 20 44,4, отличающийся тем, что он дополнительно содержит капролактам или низкомолекулярные полиамидные смолы продукты реакции димеризованных эфиров жирных кислот растительного масла с полиэтиленполиамином при следующем соотношении компонентов пластизоля, мас.ч.

Поливинилхлорид или сополимер винилхлорида с винилацетатом 100
Пластификатор 85 110
Свинцовый термостабилизатор 3 7
Карбонат кальция 45 150
Окись кальция 5 15
Анилинофенолформальдегидная смола 5 25
Капролактам или указанные низкомолекулярные полиамидные смолы 5 25е

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9