Способ получения герметизирующей композиции
Владельцы патента RU 2263699:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") (RU)
Изобретение относится к области герметизирующих материалов на основе жидкого тиокола, которые могут быть использованы для герметизации топливных отсеков и элементов конструкций летательных аппаратов в авиакосмической технике, в автомобиле- и судостроении и в других отраслях народного хозяйства.
Получают герметизирующую композицию на основе жидкого тиокола путем смешения предварительно приготовленных герметизирующей пасты и вулканизующей пасты, включающей дибутилфталат, с ускорителем вулканизации, в котором при приготовлении вулканизующей пасты в дибутилфталат дополнительно вводят углеродные наномодификаторы и полученную таким образом дисперсию обрабатывают ультразвуком. В качестве углеродных наномодификаторов используют фуллероидный многослойный наномодификатор Астрален или открытые углеродные нанотрубки в количестве 0,037-0,069 или 0,014-0,020 мас.ч. соответственно на 100 мас.ч. вулканизующей пасты. Технический результат изобретения состоит в повышении прочности при разрыве, понижении относительного удлинения и повышении топливостойкости и грибостойкости. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к области герметизирующих материалов на основе жидкого тиокола, которые могут быть использованы для герметизации топливных отсеков и элементов конструкций летательных аппаратов в авиакосмической технике, в автомобиле- и судостроении и в других отраслях народного хозяйства.
Известен способ получения герметизирующей композиции, осуществляемый путем смешения герметизирующей и вулканизующей паст при массовом соотношении герметизирующей и вулканизующей паст от 1:1 до 20:1. Герметизирующая паста содержит полисульфидный олигомер, наполнитель, адгезив, диалкиловый эфир фталевой кислоты, пигмент. Вулканизующая паста содержит диоксид марганца, диалкиловый эфир фталевой кислоты, наполнитель и ускоритель вулканизации (патент РФ №2205197).
Недостатками герметизирующей композиции, полученной указанным способом, являются недостаточно высокая прочность при разрыве и низкие показатели топливостойкости.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ получения герметизирующей композиции путем смешения герметизирующей пасты, включающей жидкий тиокол, наполнитель и адгезионные добавки, и вулканизующей пасты, при котором жидкий тиокол предварительно обрабатывается водным насыщенным раствором FeCl3 из расчета 0,24-0,34 вес. ч. FeCl3*6Н2О на 100 вес. ч. тиокола при 70° в течение 2 ч. (ав.св. СССР №1002340).
Недостатками герметизирующей композиции, полученной по способу-прототипу, являются недостаточно высокая прочность при разрыве, повышенное остаточное удлинение и низкие топливостойкость и грибостойкость.
Технической задачей заявляемого изобретения является разработка способа получения герметизирующей композиции с повышенной прочностью при разрыве, пониженным относительным удлинением и повышенными топливостойкостью и грибостойкостью.
Для решения поставленной технической задачи предложен способ получения герметизирующей композиции на основе жидкого тиокола путем смешения предварительно приготовленных герметизирующей пасты и вулканизующей пасты, включающей дибутилфталат, с ускорителем вулканизации, в котором при приготовлении вулканизующей пасты в дибутилфталат дополнительно вводят углеродные наномодификаторы и полученную таким образом дисперсию обрабатывают ультразвуком. В качестве углеродных наномодификаторов используют фуллероидный многослойный наномодификатор Астрален в количестве 0,037-0,069 мас.ч. или от - 0,037-0,069 мас.ч. или открытые многослойные нанотрубки в количестве 0,014-0,020 мас.ч. на 100 мас.ч. вулканизующей пасты.
Введение углеродных наномодификаторов в качестве модифицирующей добавки при получении герметизирующей композиции обуславливает повышение прочности при разрыве, а также топливостойкости и грибостойкости. Модифицирующую добавку вводят в пластификатор - дибутилфталат при приготовлении вулканизующей пасты. С целью улучшения диспергируемости модифицирующей добавки и сокращения продолжительности процесса получения герметизирующей композиции предложено ультразвуковое воздействие.
Смачивание и растекание герметизирующей композиции по поверхности подложки сопровождается поверхностной диффузией, миграцией молекул углеродных наномодификаторов к поверхности. Компоненты герметизирующей композиции и подложки имеют функциональные группы, способные к взаимодействию с углеродными наномодификаторами за счет их высокой активности.
Введение углеродных наномодификаторов, связывающих не вступившие в сшивку свободные радикалы полимера, препятствует вымыванию наполнителя и других компонентов из вулканизованного материала и, тем самым, позволяет повысить топливостойкость.
Технический результат заявляемого изобретения достигается при использовании любых углеродных наномодификаторов, но наиболее предпочтительно использовать многослойный фуллероидный наномодификатор Астрален по ТУ 31968474.1319.001-2000 и открытые многослойные нанотрубки по ТУ 31968474.1319.001-2000. В примерах осуществления были использованы фуллероидный многослойный наномодификатор Астрален с содержанием углерода не менее 99,99%, со средним размером частиц 80-150 нМ и межслоевым расстоянием 3,42 ангстрем и открытые многослойные нанотрубки с содержанием углерода не менее 99,999%, с 80% открытых концов и средним размером пор 2-4 нМ.
Примеры осуществления
Пример 1.
Согласно изобретению готовят вулканизующую пасту для получения топливостойкого герметика У30МЭС-5, для чего в 5,062 мас.ч. пластификатора - дибутилфталата вводят 0,037 мас.ч. фуллероидного многослойного наномодификатора Астралена и полученную дисперсию подвергают ультразвуковому воздействию на установке УЗСН-А (ТУ 25-7401.0027-88) с частотой 22 кГц в течение 15 мин. После этого смешивают 5,099 мас.ч. полученной дисперсии наномодификатора в дибутилфталате, 6,67 мас.ч. диоксида марганца, 0,03 мас.ч. стеариновой кислоты и 0,2 мас.ч. аэросила.
Затем готовят герметизирующую пасту путем смешения 70,5 мас.ч. тиокола марки НВБ-2, 4,8 мас.ч. эпоксидной смолы Э-40 и 24,7 мас.ч. технического углерода, после чего смешивают получившиеся герметизирующую и вулканизующую пасту и добавляют 0,8 м.ч. ускорителя вулканизации - дифенилгуанидина.
Способ приготовления герметизирующей композиции по примерам 2,3 аналогичен примеру 1, но в примере 2 в дибутилфталат вводят 0,049 мас.ч. Астралена, а в примере 3-0,020 мас.ч. открытых углеродных нанотрубок.
Пример 5.
Согласно изобретению готовят вулканизующую пасту для получения герметика ВИТЭФ-1, работающего в воздушной среде, для чего в 5,866 мас.ч. дибутилфталата вводят 0,014 мас.ч. открытых многослойных нанотрубок и полученную дисперсию обрабатывают ультразвуком, как в примере 1. После этого смешивают 5,88 мас.ч. полученной дисперсии наномодификатора в дибутилфталате, 2,88 мас.ч. эпоксидной смолы Э-40, 2,11 мас.ч. сурика железного и 1,13 мас.ч. водного раствора бихромата натрия. Затем готовят герметизирующую пасту путем смешения 75,1 мас.ч. тиокола марки НВБ-2, 14,27 мас.ч. диоксида титана, 8,84 мас.ч. мела активного и 1,79 мас.ч. фенолформальдегидной смолы, после чего смешивают получившиеся герметизирующую и вулканизующую пасты и добавляют 0,8 м.ч. ускорителя вулканизации - дифенилгуанидина.
Способ приготовления герметизирующей композиции по примерам 6, 7 аналогичен примеру 5, но в примере 6 в дибутилфталат вводят 0,017 мас.ч. открытых углеродных нанотрубок, а в примере 7-0,069 мас.ч. фуллероидного многослойного наномодификатора Астралена.
Количества углеродных наномодификаторов даны в пересчете на 100 мас.ч. вулканизующей пасты. Массовое соотношение герметизирующей и вулканизующей паст составляет 100:(5-12).
Примеры 4 и 8 - прототип.
Свойства вулканизатов приведены в таблице. Как видно из таблицы 2, заявленный способ получения герметизирующей композиции позволяет получить герметик с повышенной в среднем на 20-40% прочностью при разрыве по сравнению с прототипом. Отсутствие усадки (сниженное в 2-3 раза остаточное удлинение) вулканизатов, сохранение на высоком уровне физико-механических свойств после выдержки в топливе при температуре 100°С в течение 600 часов, а также улучшенная грибостойкость (балл 4 - «плохо», балл 3 - «удовлетворительно», балл 2 - «хорошо») позволяет говорить о более качественном материале.
Применение заявляемого способа получения герметизирующей композиции позволит повысить надежность уплотнительных покрытий кессон-баков и остекления летательных аппаратов.
| Таблица | ||||||||
| Свойства | Примеры по изобретению | |||||||
| У-30МЭС-5 | ВИТЭФ-1 | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| Прочность при разрыве, кг/см2 | 30,0 | 32,0 | 28,0 | 22,0 | 31,0 | 32,0 | 32,8 | 18,0 |
| Относительное удлинение, % | 160 | 180 | 170 | 260 | 200 | 200 | 213 | 355 |
| Относительное остаточное удлинение, % | 2 | 0 | 0 | 5,8 | 0 | 0 | 0 | 5,9 |
| Твердость по Шору А, усл.ед. | 41 | 55 | 55 | 48 | 60 | 60 | 62 | 60 |
| Грибостойкость, балл | 3 | 2 | 2 | 4 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Топливостойкость (после выдержки в топливе ТС-1 при температуре 100°С в течение 600 часов) | ||||||||
| Прочность при разрыве, кг/см2 | 29,7 | 32,0 | 28,5 | 15,5 | - | - | - | - |
| Относительное удлинение, % | 160 | 179 | 175 | 300 | - | - | - | - |
| Относительное остаточное удлинение, % | 2 | 0 | 0 | 12 | - | - | - | - |
1. Способ получения герметизирующей композиции на основе жидкого тиокола путем смешения предварительно приготовленных герметизирующей пасты и вулканизующей пасты, включающей дибутилфталат, с ускорителем вулканизации - дифенилгуанидином, отличающийся тем, что при приготовлении вулканизующей пасты в дибутилфталат дополнительно вводят углеродные наномодификаторы и полученную таким образом дисперсию обрабатывают ультразвуком.
2. Способ получения герметизирующей композиции по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеродного наномодификатора используют фуллероидный многослойный наномодификатор Астрален в количестве 0,037-0,069 мас.ч. на 100 мас.ч. вулканизующей пасты.
3. Способ получения герметизирующей композиции по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеродного наномодификатора используют открытые многослойные нанотрубки в количестве 0,014-0,020 мас.ч. на 100 мас.ч. вулканизующей пасты.
