Клеевая композиция для склеивания металлических деталей

 

Изобретение относится к композиционным материалам для склеивания преимущественно металлических деталей и изделий и может быть использовано в судостроении и судоремонте, гидротехническом, промышленном и гражданском строительстве, а также в машиностроении и ремонте машин при проведении работ и последующей эксплуатации в сложных климатических условиях. Клеевая композиция выполнена на основе эпоксидной смолы и целевого компонента с гексаметилентетрамином. Композиция содержит отвердитель холодного отверждения для эпоксидной смолы в эффективном количестве. Целевой компонент представляет собой смолу пиролиза твердых горючих ископаемых с плотностью при 20^oС не более 1,06 г/см³, условной вязкостью при 50^oС не более 1,3 с и температурой застывания не выше -10^oС и/или нефтяной шлам с плотностью при 20^oС не более 0,88 г/см³, условной вязкостью при 50^oС не более 1,5 с и температурой застывания не выше -40^oС. Изобретение позволяет повысить технологичность и надежность при проведении клеевых работ и последующей эксплуатации деталей и изделий с использованием клеевой композиции с одновременным снижением себестоимости за счет изменения реологических свойств и использования нецелевых продуктов производства. 1 табл.

Изобретение относится к композиционным материалам для склеивания, преимущественно металлических деталей и изделий, и может быть использовано в судостроении и судоремонте, гидротехническом, промышленном и гражданском строительстве, а также машиностроении и ремонте машин при проведении работ и последующей эксплуатации в сложных климатических условиях.

Известны клеевые композиции на основе эпоксидных смол, содержащие дополнительно отвердитель в эффективном количестве и включающие различные органические и неорганические добавки (патент РФ 2058363, 1996; патент РФ 2049801, 1995). Известные клеевые композиции содержат в своем составе целевые дорогостоящие и дефицитные продукты, которые при этом приводят к значительному экзотермическому эффекту при отверждении, имеют недостаточную технологичность при склеивании из-за высокой вязкости, обладают низкой водостойкостью, что снижает надежность клеевых композиций при эксплуатации и ограничивает область использования, особенно в сложных климатических условиях.

Известна клеевая композиция на основе эпоксидной смолы с эффективным количеством отвердителя, содержащая гексаметилен-тетрамин и другие целевые продукты промышленного производства, которые имеют высокую стоимость (патент РФ 2087511, 1997). Недостатком известной клеевой композиции является ее многокомпонентность. Низкие реологические свойства композиции вследствие высокой вязкости снижают технологичность и надежность склеивания.

В качестве прототипа выбрана клеевая композиция для склеивания металлических деталей, содержащая 100 мас.ч. эпоксидной диановой смолы с отвердителем в эффективном количестве и природный целевой компонент - 25...60 мас.ч. оксида кремния и различных металлов (патент РФ 2099381, 1997). Композиция характеризуется недопустимо высоким экзотермическим эффектом. При минимальном количестве целевого компонента композиция обладает высокой усадкой, а при максимальном - высокой вязкостью. Композиция отличается нестабильностью и неуправляемостью реологических свойств и высокой стоимостью за счет высокого содержания эпоксидной смолы. Композиция предназначена только для склеивания сухих изделий с подготовленной поверхностью и не обеспечивает надежности эксплуатации клеевого соединения, особенно в сложных климатических условиях (например открытые полигоны с морским климатом).

Технической задачей изобретения является повышение технологичности и надежности при проведении клеевых работ и последующей эксплуатации деталей и изделий с использованием клеевой композиции с одновременным снижением себестоимости за счет изменения реологических свойств и использования нецелевых продуктов производства, обладающих высокими адгезионными свойствами.

Предлагаемая клеевая композиция для склеивания металлических деталей содержит эпоксидную диановую смолу с отвердителем в эффективном количестве и целевой компонент. Новым является то, что в качестве целевого компонента композиция содержит смолу пиролиза твердых горючих ископаемых с плотностью при 20^oС не более 1,06 г/см³, условной вязкостью при 50^oС не более 1,3 с и температурой застывания не выше - 10^oС, представляющая собой азеотропную смесь, и/или нефтяной шлам с плотностью при 20^oС не более 0,88 г/см³, условной вязкостью при 50^oС не более 1,5 с и температурой застывания не выше -40^oС, представляющая собой азеотропную смесь, причем целевой компонент дополнительно содержит гексаметилентетрамин в количестве до 1 мас.%, а массовое соотношение эпоксидной смолы и целевого компонента составляет 30-80: 20-70. Возможно использование различных эпоксидных диановых смол (например, ЭД-6, ЭД-20, ЭД-22 и т.д., ГОСТ 10587-84). Сам целевой компонент отверждается гомополиконденсацией, а для отверждения эпоксидной диановой смолы может быть использован любой известный отвердитель, например дицианэтилдиэтилентриамин (УП-083314), изометилтетрагидрофталиевый ангидрид (ИМТГФА), метафинилендиамин, пиридин, полиоксипропилендиамин (ДА-200), полиэтиленполиамин (ПЭПА - самый распространенный отвердитель).

Близкие значения физических и химических характеристик компонентов, отсутствие наполнителя и пластификатора в клеевой композиции улучшают ее реологические свойства за счет снижения вязкости и повышения текучести и, как следствие, повышают ее технологические и эксплуатационные свойства. Также применение в композиции утилизируемых продуктов и снижение содержания целевых продуктов снижает стоимость готовой товарной продукции. Кроме того, используемые смола пиролиза и нефтяной шлам обладают высокой адгезионной способностью, сравнимой с адгезионной способностью эпоксидной смолы.

Изобретение поясняется на трех примерах клеевых композиции для склеивания металлических деталей (см. таблицу).

Для приготовления целевого компонента композиций используют азеотропные смеси: для примеров I и II - смолу пиролиза каменного угля с плотностью не более 1,06 г/см³ (при 20^oС) и условной вязкостью не более 1,3 с (при 50^oС), для примеров II и III - жидкий нефтяной шлам с плотностью 0,875 г/см³ (при 20^oС) и условной вязкостью 1,4 с (при 50^oС).

Целевой компонент изготавливают в одну стадию путем смешивания компонентов при температуре не выше 25^oС в мешалке, снабженной термометром, куда предварительно загружают азеотропную смесь (смеси). Затем при атмосферном давлении вводят при перемешивании гексаметилентетрамин и нагревают смесь до температуры не выше 160^oС, после чего осуществляют изотермическую выдержку до окончания процесса газообразования. Непосредственно перед применением в полученный целевой компонент добавляют при перемешивании эпоксидную диановую смолу и полиэтиленполиамин.

Клеевые композиции по примерам II и III предназначены главным образом для склеивания металлических деталей, работающих в условиях низких температур (за счет содержания нефтяного шлама). Противоморозные свойства клеевого соединения по примеру III выше при несколько сниженной по сравнению с примерами I и II адгезионной способностью композиции (но не ниже, чем у известных эпоксидных композиций).

Полученную клеевую композицию используют в течение не более двух часов после введения полиэтиленполиамина. Время потери жизнеспособности композиции определяют по спонтанному повышению температуры емкости с клеевой композицией. Такая композиция становится не пригодной для дальнейшего использования.

Формула изобретения

Клеевая композиция для склеивания металлических деталей, содержащая эпоксидную диановую смолу с отвердителем в эффективном количестве и целевой компонент, отличающаяся тем, что в качестве целевого компонента содержит смолу пиролиза твердых горючих ископаемых с плотностью при 20^oС не более 1,06 г/см³, условной вязкостью при 50^oС не более 1,3 с и температурой застывания не выше -10^oС, представляющую собой азеотропную смесь, и/или нефтяной шлам с плотностью при 20^oС не более 0,88 г/см³, условной вязкостью при 50^oС не более 1,5 с и температурой застывания не выше -40^oС, представляющий собой азеотропную смесь, причем целевой компонент дополнительно содержит гексаметилентетрамин в количестве до 1 мас. %, а массовое соотношение эпоксидной смолы и целевого компонента составляет 30-80: 20-70.

РИСУНКИ

Рисунок 1