Клеевая композиция
Владельцы патента RU 2263128:
Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) (RU)
Изобретение относится к клеевым композициям на основе хлоропренового каучука и может быть использовано в резиновой промышленности при склеивании вулканизованной резины между собой. Клеевая композиция включает полихлоропреновый каучук наирит ДП, бутилфенолформальдегидную смолу 101 К, воду, оксид цинка, оксид магния, органический растворитель, представляющий собой смесь этилацетата и нефраса, и содержит в качестве модификатора глицидный эфир метакриловой кислоты и кубовые отходы производства анилина, с содержанием анилина 15-18 мас.ч. Клеевая композиция обеспечивает повышенную прочность склеивания. 2 табл.
Изобретение относится к клеевым композициям на основе хлоропренового каучука и может быть использовано в резиновой промышленности при склеивании вулканизованной резины между собой и при ее креплении к металлической поверхности.
Известна клеевая композиция, включающая хлоропреновый каучук, тиурам, оксид цинка, в качестве смолы продукт совместной конденсации фенола ацетальдегида и ацетанафтена и растворитель (Авторское свидетельство СССР №1579920, кл. С 09 J 111/00; опубл. 23.07.90). В качестве растворителя используют смесь этилацетата и бензина.
Однако данная клеевая композиция не обеспечивает достаточно высокой прочности при склеивании изделий из вулканизованной резины.
Известна клеевая композиция, включающая полихлоропреновый каучук, эпоксидную смолу, низкомолекулярный бутадиеннитрильный каучук, третичный амин, растворитель (Авторское свидетельство СССР №685673, кл. С 08 L 11/00; опубл. 15.09.79).
Однако данная клеевая композиция имеет низкую прочность при склеивании резиновых изделий на основе различных каучуков.
Известна клеевая композиция, включающая полихлоропреновый каучук, бутилфенолформальдегидную смолу, сополимер стирола и пиперилена, канифоль, этерифицированную глицерином; канифоль сосновую, дифенилгуанидин, 2,2-дибензтиазолдисульфид, оксид цинка, оксид магния, органический растворитель (Пат. России 2028358, МКИ6 С 09 J 111/00; опубл. 09.02.95).
Однако указанная клеевая композиция, хотя и имеет схожий состав, предназначена для склеивания изделий из ферритов.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является клей 88СА (ТУ 381051760-89), в состав которого входит (мас. ч.): полихлоропреновый каучук наирит ДП - 90, бутилфенолформальдегидная смола 101 К - 90, оксид цинка - 5, оксид магния - 11, вода - 3 и органический растворитель - 800. В качестве растворителя используют смесь нефраса и этилацетата в процентном соотношении 50:50.
Однако указанная клеевая композиция (хотя и находит широкое применение из-за своей невысокой стоимости) не обеспечивает достаточно высокой прочности при склеивании вулканизованной резины (достигаема прочность при сдвиге при склеивании вулканизованной резины на основе СКИ-3 не превышает 10,2 кгс/см2).
Задача изобретения - разработка состава клеевой композиции, обладающей повышенной прочностью при склеивании вулканизованной резины между собой.
Техническим результатом является повышение прочности при склеивании вулканизованной резины между собой.
Поставленный технический результат достигается тем, что клеевая композиция, включающая полихлоропреновый каучук наирит ДП, бутилфенолформальдегидную смолу 101 К, оксид цинка, оксид магния, воду и органический растворитель, представляющий собой смесь этилацетата и нефраса, в качестве модификатора содержит глицидный эфир метакриловой кислоты (ГМАК) и кубовые отходы производства анилина (КПА) с содержанием анилина 15-18 мас.ч., при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: полихлоропреновый каучук наирит ДП 90, бутилфенолформальдегидная смола 101 К - 90, оксид цинка - 5, оксид магния - 11, вода - 3, указанный органический растворитель - 800, глицидный эфир метакриловой кислоты - 14,0-2,5, кубовые отходы производства анилина -10,0-1,5.
Полихлоропреновый каучук наирит ДП является основным пленкообразующим в клеях-растворах.
Бутилфенолформальдегидная смола 101 К (ТУ-60004691277193-97).
Вулканизующая группа: окись цинка (белила цинковые ГОСТ 202-84), окись магния (жженная магнезия ГОСТ 844-79) использовались ранее в клеевых композициях (Кардашов Д.А., Петрова А.В. Полимерные клеи. М.: Химия, 1983).
Органический растворитель: смесь этилацетата марки А, Б (ГОСТ 8981-78) и нефраса (ГОСТ 3840167109-92).
Модификатор является дешевым веществом, так как КПА являются отходами, образующимися при производстве анилина (ТР производства анилина ЗАО "Оргсинтез" г. Волжский). КПА представляют собой (мас.ч.): анилин - 15-18, циклогексиламин - 0-10, толуидин (растворитель) - 2-4, гидрооксид натрия (наполнитель) - 1-3, дифениламин -3-20, метафенилдиамин - 1-3, о-,n-аминофенол - 1-6, высокомолекулярные смолистые вещества (реагенты, взаимодействующие с каучуком) - 6-45. ГМАК (ТУ 6-09-15-350-78) применяется в лакокрасочной промышленности. В результате взаимодействия ГМАК и КПА происходит увеличение концентрации полярных групп и образование дополнительных химических связей при взаимодействии аминосодержащего модификатора с подвижными аллильными атомами хлора в макромолекулах хлоропренового каучука, что способствует повышению прочности при склеивании вулканизованной резины между собой.
Клеевую композицию приготавливают следующим образом.
Вначале приготавливают резиновую смесь 31С-1-ДП - смесь наирита ДП, оксида магния, оксида цинка (ЕТР 8857-91) в резиносмесителе в течение 10 мин, при этом температура смесителя постепенно повышается (по мере ввода компонентов смеси) от 50°С до 85°С. После выгрузки смеси при температуре 105°С осуществляют ее листование в течение 5 мин. Затем разогретая резиновая смесь с частью растворителя (около 0,1 ч от общего количества растворителя) загружается в клеемешалку. Остальное количество растворителя вместе с другими ингредиентами клеевой композиции бутилфенолформальдегидной смолой, водой, ГМАК, КПА загружаются порциями в клеемешалку по мере набухания резиновой смеси. Общее время клеесмешения составляет 4,5-5 ч, при этом введение ГМАК и КПА может быть осуществлено после приготовления клеевой композиции на основе остальных компонентов.
Пример приготовления клеевой композиции. В клеемешалку, содержащую приготовленный известным способом наиритовый клей 88СА (ТУ 381051760-87), включающий в себя полихлоропреновый каучук наирит ДП, бутилфенолформальдегидную смолу 101 К, оксид цинка, оксид магния, воду и органический растворитель, вводят рассчитанное количество модификатора при массовом соотношении ГМАК:КПА (50-70): (30-50) и перемешивают содержимое 5-10 минут до получения однородной массы.
Получают клеевые композиции 1-9, составы которых приведены в табл.1. Клей представляет собой светло-коричневую жидкость. Клей технологичен, хорошо наносится на поверхность резины и металла. Были исследованы различные соотношения ГМАК:КПА (табл.2).
Заявленные пределы компонентов, входящих в состав модификатора ГМАК 14,0-2,5; КПА 10,0-1,5, обусловлены тем, что при увеличении или уменьшении указанных дозировок адгезионная прочность при склеивании снижается.
Установлено, что наиболее оптимальным массовым соотношением между ГМАК и КПА является 60:40, при введении которого были получены наилучшие результаты. Сравнительные испытания прочностных свойств клеевых составов по всем вариантам заявленной композиции и прототипу при склеивании вулканизованной резины на основе СКИ-3 и СКЭП приведены в табл.2. Для проведения сравнительных испытаний было приготовлено 9 вариантов композиций (по способу, описанному в примере и композиция по прототипу), представленным в таблице 1.
Предлагаемые композиции исследовались на адгезионную прочность при сдвиге, достигаемую при выдерживании под грузом 2 кг, при комнатной температуре (20°С) в течение 24 часов. Данные представлены в таблице 2, из которой видно, что наилучшие результаты получены при использовании состава композиций 5 и 6.
Предлагаемая клеевая композиция обеспечивает увеличение прочностных свойств клеевых соединений по сравнению с прототипом. Так, прочность клеевого шва при сдвиге при склеивании вулканизованной резины на основе СКИ-3 по прототипу составляет 10,2 кгс/см2, а с использованием предлагаемого модификатора 14,3 кгс/см2.
Адгезию при сдвиге определяли на разрывной машине МРС- 250 (РТМ 1.2.126-88). Технология склеивания образцов следующая. Одноразовое нанесение приготовленного клея на подготовленную поверхность, сушка клеевой пленки при комнатной температуре (20°С), сушка клеевой пленки в течение 5 минут, после чего производилось плотное прижатие склеиваемых поверхностей.
Таким образом, как видно из табл.2, при совместном использовании в предлагаемой клеевой композиции ГМАК и КПА в указанных соотношениях позволяет повысить прочность при склеивании изделий из вулканизованной резины на основе различных каучуков, что обусловлено участием данного модификатора в повышении адгезионных свойств клея.
Нами установлено, что причиной повышения адгезионных показателей клея является не только увеличение концентрации полярных групп при введении в состав модификатора, но и образование дополнительных химических связей при взаимодействии аминосодержащего модификатора с подвижными аллильными атомами хлора в макромолекулах хлоропренового каучука, что приводит к увеличению густоты пространственной сетки и, по-видимому, к упрочнению клеевой пленки.
| Таблица 1 | ||||||||||
| Компонент | Содержание компонентов, масс. ч., в композиции | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | прототип | |
| Полихлоропреновый каучук наирит ДП | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 |
| Бутилфенолформальдегидная смола 101 К | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 |
| Вода | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Оксид цинка | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Оксид магния | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 |
| Органический растворитель (смесь этилацетата и нефраса в процентном соотношении 50:50) | 800 | 800 | 800 | 800 | 800 | 800 | 800 | 800 | 800 | 800 |
| ГМАК | 3,5 | 7,0 | 14,0 | 3,0 | 6,0 | 12,0 | 2,5 | 5,0 | 10,0 | - |
| КПА | 1,5 | 3,0 | 6,0 | 2,0 | 4,0 | 8,0 | 2,5 | 5,0 | 10,0 | - |
| Таблица 2 | ||||||||||
| Соотношение ГМАК:КПА, масс.ч. | Показатель для композиции | |||||||||
| 70:30 | 60:40 | 50:50 | Прототип 88СА | |||||||
| Нагрузка при сдвиге, кгс/см2 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| СКИ-3 | 12,3 | 12,7 | 12,4 | 12,3 | 13,6 | 14,3 | 12,3 | 12,5 | 12,3 | 10,2 |
| СКЭП | 13,2 | 13,3 | 13,7 | 11,8 | 17,4 | 13,6 | 11,9 | 13,1 | 15,1 | 11,7 |
Технико-экономический эффект, полученный от применения клеевой композиции, заключается в том, что ее применение позволяет значительно повысить качество крепления изделий из вулканизованной резины на основе различных каучуков, улучшить технологические параметры процесса склеивания. Кроме того, ее применение позволяет использовать побочный продукт (отход) нефтехимического производства (анилина).
Клеевая композиция, включающая полихлоропреновый каучук наирит ДП, бутилфенолформальдегидную смолу 101 К, воду, оксид цинка, оксид магния, органический растворитель, представляющий собой смесь этилацетата и нефраса, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит в качестве модификатора глицидиловый эфир метакриловой кислоты и кубовые отходы производства анилина, с содержанием анилина 15-18 мас.ч., при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Полихлоропреновый каучук наирит ДП | 90 |
| Бутилфенолформальдегидгая смола 101 К | 90 |
| Вода | 3 |
| Оксид цинка | 5 |
| Оксид магния | 11 |
| Указанный органический растворитель | 800 |
| Глицидиловый эфир метакриловой кислоты | 14,0-2,5 |
| Кубовые отходы производства анилина | 10,0-1,5 |
