Клеевая композиция
Владельцы патента RU 2296789:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") (RU)
Изобретение относится к области получения клеевых композиций для склеивания сырых (невулканизованных) резин с металлами в процессе вулканизации при изготовлении резинометаллических конструкций в авиационной, автомобильной технике и судостроении. Технической задачей заявленного изобретения является повышение прочности для склеивания невулканизованных резин различной химической природы в процессе вулканизации при существенно меньшем давлении склеивания. Поставленная задача была решена тем, что композиция включает непредельный каучук - бутадиеннитрильный каучук или его смесь с натуральным каучуком, фенолформальдегидный олигомер, вулканизующую группу - серу и оксид металла - оксиды цинка, магния, кальция или их смеси и органический растворитель - этиловый спирт и этилацетат или метилэтилкетон и дополнительно содержит гексарезорциновую смолу. Композиция может дополнительно содержать параформальдегид, технический углерод, ацетон. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области получения клеевых композиций для склеивания сырых (невулканизованных) резин с металлами в процессе вулканизации при изготовлении резинометаллических конструкций в авиационной, автомобильной технике и судостроении.
Известна клеевая композиция ВКР-16, включающая бутадиеннитрильный каучук, параформальдегид и лак ГР-Э (ТУ 38 105 1081-83, Д.А.Кардашов ″Конструкционные клеи″, стр.188, М., ″Химия″, 1980).
Известна клеевая композиция в виде раствора, пасты или пленки, включающая бутадиеннитрильный каучук с карбоксильными группами, компонент, образующий фенолформальдегидную смолу, оксиды или неорганические соли металлов и вулканизующую группу (заявка США №2004258937).
Недостатком известных клеевых композиций является невысокая прочность клеевого резинометаллического соединения.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является клеевая композиция следующего химического состава, мас.ч.:
| Непредельный полярный каучук | 100 |
| Фенолформальдегидный олигомер | 80-500 |
| Олигоэфиракрилат | 50-500 |
| Перекисный инициатор полимеризации | 5-100 |
| Этилацетат | 600-2000 |
(авт. свид. СССР №1054393).
Недостатком клеевой композиции-прототипа является недостаточно высокая прочность клеевой композиции для склеивания резин в процессе вулканизации, а также применение повышенного давления (10,0 и 1,0 МПа) при вулканизации склеиваемых деталей.
Технической задачей изобретения является повышение прочности клеевой композиции для склеивания невулканизованных резин различной химической природы в процессе вулканизации при существенно меньшем давлении склеивания.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что предложена клеевая композиция, включающая непредельный каучук, фенолформальдегидный олигомер, вулканизующую группу и органический растворитель, отличающаяся тем, что в качестве непредельного каучука она содержит бутадиеннитрильный каучук или его смесь с натуральным каучуком, в качестве вулканизующей группы - серу и оксид металла, в качестве органического растворителя - этиловый спирт и этилацетат или метилэтилкетон и дополнительно содержит гексарезорциновую смолу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| указанный непредельный каучук | 100 |
| фенолформальдегидный олигомер | 75-95 |
| сера | 0,5-3 |
| оксид металла | 5-15 |
| гексарезорциновая смола | 15-30 |
| этиловый спирт | 17-26 |
| этилацетат или метилэтилкетон | 400-450 |
В качестве оксида металла композиция содержит оксиды цинка, магния, кальция или их смеси.
С целью ускорения процесса отверждения клеевая композиция может дополнительно содержать параформальдегид в количестве 1,0-1,5 мас.ч.
С целью улучшения технологичности клеевая композиция может дополнительно содержать технический углерод в количестве 5-15 мас.ч.
С целью улучшения совместимости компонентов клеевая композиция может дополнительно содержать ацетон в количестве 50-80 мас.ч.
Авторами установлено, что введение в клеевую композицию гексарезорциновой смолы и натурального каучука, содержащих реакционноспособные группы, вступающие во взаимодействие с реакционноспособными группами бутадиеннитрильного каучука, позволяет получить клей, сочетающий в себе высокую прочность, теплопроводность и улучшенные эластические свойства клеевых соединений и способствует образованию монолитного клеевого шва (без раковин, воздушных и других включений), меньшей усадке полимера и не требует применения высокого давления при склеивании.
Предлагаемая клеевая композиция может использоваться для склеивания с металлами резин (в том числе и маслонаполненных) на основе неполярных каучуков, таких, как бутадиеновый, бутадиенстирольный, изопреновый, натуральный, полярных каучуков, таких, как бутадиеннитрильный, хлоропреновый, и слабополярных каучков, таких, как этиленпропиленовый, и их смесей.
В качестве бутадиеннитрильного каучука наиболее предпочтительно использовать каучуки с мол. м. 20000-30000 и массовым содержанием нитрила акриловой кислоты от 18 до 40%, например, СКН-26-1,25 по ТУ 6-00-05807983-160-95 или СКН-40 КНТ по ТУ 38.40312-2000.
В качестве фенолформальдегидного олигомера могут быть использованы смолы по ГОСТ 18694-40, например, новолачные смолы марок СФ-010, СФ-0122, СФ-121 с температурой каплепадения 95-105°С и динамической вязкостью 90-180 МПа.с или резольные смолы, например, СФ-340, СФ-342 с временем желатинизации в пределах 75-125 с и с массовой долей воды не более 2% или ФЛ-5111 по ТУ 2311-083-057587-99-2002 с температурой каплепадения 55-75°С и временем желатинизации при 160°С 90-130 с.
В качестве гексарезорциновой смолы могут быть использованы различные продукты конденсации резорцина с уротропином при большом избытке резорцина, но наилучший технический результат достигается при использовании гексарезорциновой смолы ГР по ОСТ 6-05-5077-76 с температурой каплепадения 70-95°С и содержанием летучих не более 7%.
В качестве оксида могут быть использованы различные оксиды металлов, но наилучший технический результат достигается при использовании оксидов металлов II группы Периодической системы, например, цинка, магния, кальция или их смесей.
В качестве органического растворителя могут быть использованы ацетон технический (ГОСТ 2603-71), этилацетат (ГОСТ 8981-71), метилэтилкетон (ТУ 38-10243-74), спирт этиловый (ГОСТ 18300-72).
Примеры осуществления
Пример 1.
Готовили раствор 75 мас.ч. фенолформальдегидной смолы СФ-340 в 20 мас.ч. этилового спирта и раствор 15 мас.ч. гексарезорциновой смолы ГР в 15 мас.ч. этилацетата. На вальцах пластицировали 100 мас.ч. бутадиеннитрильного каучука СКН-40 КНТ и вводили в него 5 мас.ч. оксида цинка и 2 мас.ч. серы. Полученную резиновую смесь растворяли в 385 мас.ч. этилацетата. После этого смешивали полученные растворы фенолформальдегидной и гексарезорциновой смол с раствором резиновой смеси с получением клеевой композиции.
Технология приготовления клеевых композиций по примерам 2-4 аналогична примеру 1.
Составы клеевой композиции по примерам 1-4 и прототипу приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||||
| Наименование компонентов | Состав по примерам, мас.ч. | Прототип | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| Бутадиеннитрильный каучук | |||||
| СКН-26-1,25 | - | 100 | - | - | |
| СКН-40КНТ | 100 | - | 95 | 95 | 100 |
| Натуральный каучук | - | - | 5 | 5 | - |
| Фенолформальдегидный | |||||
| олигомер | |||||
| СФ-010 | - | 80 | - | - | 100 |
| СФ-340 | 75 | - | - | - | |
| ФЛ-5111 | - | - | 95 | 85 | |
| Сера (ГОСТ 127-64) | 2 | 0,5 | 3 | 1 | - |
| Оксид цинка | 5 | - | 5 | 5 | - |
| (ГОСТ 202-84) | |||||
| Оксид магния | - | 10 | 5 | 10 | |
| (ГОСТ 844-79) | |||||
| Оксид кальция | - | - | 5 | - | |
| (ГОСТ 8677-76) | |||||
| Параформальдегид | - | 1,0 | 1,5 | 1,2 | - |
| (ТУ 6-05-930-73) | |||||
| Гексарезорциновая смола ГР | 15 | 15 | 30 | 20 | - |
| с температурой каплепадения | |||||
| 70-95°С и содержанием | |||||
| летучих не более 7% | |||||
| Органический растворитель: | |||||
| Этилацетат | 400 | - | 450 | 450 | 800 |
| Метилэтилкетон | - | 410 | - | - | - |
| Спирт этиловый | 20 | 17 | 26 | 20 | - |
| Ацетон | - | - | 50 | 80 | - |
| Технический углерод | - | - | 5 | 15 | - |
| (ГОСТ 7885-86) | |||||
| Олигоэфиракрилат | - | - | - | - | 180 |
| Перекисный инициатор | - | - | - | - | 15 |
| полимеризации |
Изобретение не ограничивается приведенными примерами.
Прочностные характеристики при склеивании резины на основе полярного бутадиеннитрильного каучука (СКН-40) и слабополярного - этиленпропиленового каучука (СКЭПТ) определяли по ГОСТ 411-77. Полученные данные представлены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||||
| № примеров | Наименование свойств | ||||
| Прочность при отрыве (σотр.), МПа | Прочность при отслаивании (σотсл.), кН/м | Прочность при отрыве (σотр.), МПа | Прочность при отслаивании (σотсл.), кН/м | Давление склеивания, МПа | |
| Резина на основе СКН-40 | Резина на основе СКЭПТ | ||||
| 1 | 3,3 | 5,75 | 3,0 | 5,2 | 0,35-0,5 |
| 2 | 3,3 | 5,55 | 2,9 | 5,1 | 0,35-0,5 |
| 3 | 3,9 | 6,75 | 3,5 | 5,5 | 0,5-0,6 |
| 4 | 6,8 | 7,65 | 6,5 | 5,7 | 0,5-0,6 |
| Прототип | 3,0 | 4,67 | 2,7 | 5,0 | 1,0 |
Таким образом, предлагаемая клеевая композиция имеет в среднем прочностные характеристики при отрыве на 10-47% и при отслаивании на 8-37% выше по сравнению с прототипом при применении более низкого давления склеивания (0,35-0,6 МПа).
Применение заявляемой клеевой композиции позволит повысить надежность и увеличить ресурс работы резинометаллических соединений.
1. Клеевая композиция, включающая непредельный каучук, фенолформальдегидный олигомер, вулканизующую группу и органический растворитель, отличающаяся тем, что в качестве непредельного каучука она содержит бутадиеннитрильный каучук или его смесь с натуральным каучуком, в качестве вулканизующей группы - серу и оксид металла, в качестве органического растворителя - этиловый спирт и этилацетат или метилэтилкетон и дополнительно содержит гексарезорциновую смолу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Указанный непредельный каучук | 100 |
| Фенолформальдегидный олигомер | 75-95 |
| Сера | 0,5-3 |
| Оксид металла | 5-15 |
| Гексарезорциновая смола | 15-30 |
| Этиловый спирт | 17-26 |
| Этилацетат или метилэтилкетон | 400-450 |
2. Клеевая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве оксида металла она содержит оксиды цинка, магния, кальция или их смеси.
3. Клеевая композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит параформальдегид в количестве 1,0-1,5 мас.ч.
4. Клеевая композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит технический углерод в количестве 5-15 мас.ч.
5. Клеевая композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ацетон в количестве 50-80 мас.ч.
