Герметик на основе низкомолекулярного силоксанового каучука

Изобретение относится к герметизирующим композициям на основе низкомолекулярного силоксанового каучука, а именно к составу однокомпонентного герметика, применяемого для герметизации различных соединений, требующих эластичности, маслостойкости и термостойкости. Описывается герметик на основе низкомолекулярного силоксанового каучука, содержащий в мас.ч. низкомолекулярный силоксановый каучук - 100, полиметилсилоксановую жидкость - 15-33, этилсиликат - 2,5-6,3, диэтиламинометилтриэтоксисилан - 2,17-5,8, кварц молотый пылевидный - 0-60, оксид цинка - 0-5, микрокальцит - 10-20, микротальк-0-20, технический углерод - 0-25, сажу белую - 0-25, аэросил - 1-6, вспученный перлитовый песок - 0-10, минеральный краситель - 0-5. Получаемый герметик обладает тиксотропными свойствами и широким диапазоном времени открытой выдержки, а также высоким относительным удлинением эластомера. 1 табл.

 

Изобретение относится к герметизирующим композициям на основе низкомолекулярного силоксанового каучука, а именно к составу однокомпонентного герметика, применяемого для герметизации различных соединений, требующих эластичности, маслостойкости и термостойкости.

Известна герметизирующая композиция, включающая компаунд на основе низкомолекулярного силоксанового каучука и олигодиметилсилоксана, предназначенная для герметизации изделий электронной техники, работающих в условиях повышенной влажности (RU №2028361 С1, 6 С09К 3/10, 1995 г.). Целью данного изобретения является повышение стабильности электросопротивления вулканизата (силиконового эластомера) в условиях повышенной влажности и высокого питающего напряжения. Состав герметизирующей композиции, мас.ч.:

Компаунд на основе низкомолекулярного
силоксанового каучука	75-96
Олигодиметилсилоксан с вязкостью 5-150 мм2/с, при 20°С	4-25

Недостатком герметизирующей композиции является неустойчивость в маслах и пониженный диапазон рабочих температур эластомера (40°С при 98% влажности), а также малое относительное удлинение (≤149%) при испытании образца эластомера на растяжение.

Известен герметик на основе диметилсилоксанового каучука, оксида цинка, этилсиликата и ускорителя вулканизации диэтиламинометилтриэтоксисилана (RU №456820, С08Д 47108, С09К 3/10). Состав данного герметика, мас.ч.:

Диметилсилоксановый каучук	100
Оксид цинка	100-200
Этилсиликат	1-10
Диэтиламинометилтриэтоксисилан	2-6

Эластомер на основе этого герметика является водостойким, имеет удовлетворительные физико-механические показатели, а также хорошую адгезию к поверхности металлов.

Недостатком данного герметика является низкая прочность силиконового эластомера при испытании образца на растяжение, большое время жизнеспособности (5 часов) и полной вулканизации (72 часа) герметика, что не позволяет использовать его в ремонтных работах, а также малое относительное удлинение эластомера (≤120%).

Известен герметик, включающий каучук, оксид цинка, этилсиликат, ускоритель вулканизации и полиметилгидроксисилан. В качестве ускорителя вулканизации используется - NN-диметил-N-триэтоксисилинметилгидрозин (RU №2188841, С1, 7 С09К 3/10, 2002 г.).

Герметик предназначен для герметизации различных агрегатов самолетных конструкций, эксплуатирующихся в широком интервале температур (от -60 до +300°С). Состав герметика следующий, мас.ч.:

Каучук (или кремнеорганический эластомер
или полисульфидный эластомер)	100
Оксид цинка	100-200
Этилсиликат	5-16
Полиметилгидросилан	1-1,4
NN-диметил-N-триэтоксисилинметилгидрозин	2-7

Недостатком данного герметика является большое время жизнеспособности (3-4 часа) и полной вулканизации (24-48 часов) герметика, что ограничивает его применение в ремонтных работах, а также малое относительное удлинение эластомера (140-204%), полученного в результате вулканизации герметика.

Наиболее близкой по составу является герметизирующая композиция на основе низкомолекулярного силоксанового каучука, предназначенная для герметизации различных соединений деталей в моторном отсеке автомобиля (RU №2249027 С1, С09К 3/10, С08L 83/04, С08К 3/34, 2005 г.)

Целью данной композиции является повышение эксплуатационных характеристик и снижение стоимости.

Состав герметизирующей композиции, мас.ч.:

Низкомолекулярный каучук	100
Кварц молотый пылевидный	40-180
Оксид цинка	5-30
Этилсиликат	1-3
Диэтиламинометилтриэтоксисилан	1-3

Герметик дополнительно может содержать, мас.%:

Мел	2-60
Доломит	2-95

Особенностью данной герметизирующей композиции является растекаемость герметика, высокая прочность (не менее 1,9 МПа) и термостойкость эластомера.

К недостаткам следует отнести малое относительное удлинение (не более 120%) и излишняя твердость (более 50 ед.) эластомера, а также отсутствие у герметика тиксотропных свойств, что приводит к его растеканию по плоскости или к стеканию с наклонной и вертикальной поверхности при выполнении ремонтных работ.

Задачей настоящего изобретения является создание рецептур герметика, обладающего тиксотропными свойствами и широким диапазоном времени открытой выдержки, а также высоким относительным удлинением силиконового эластомера.

Поставленная задача решается так, что герметик на основе низкомолекулярного силоксанового каучука, включающий низкомолекулярный силоксановый каучук, этилсиликат, диэтиламинометилтриэтоксисилан, кварц молотый пылевидный, оксид цинка, отличающийся тем, что он дополнительно содержит полиметилсилоксановую жидкость, технический углерод, сажу белую, микрокальцит, микротальк, аэросил, вспученный перлитовый песок и минеральный краситель - железоокисный красный при следующем составе компонентов, мас.ч.:

Низкомолекулярный силоксановый каучук	100
Полиметилсилоксановая жидкость	15-33
Этилсиликат	2,5-6,3
Диэтиламинометилтриэтоксисилан	2,17-5,8
Кварц молотый пылевидный	0-60
Оксид цинка	0-5
Микрокальцит	10-20
Микротальк	0-20
Технический углерод	0-25
Сажа белая	0-25
Аэросил	1-6
Вспученный перлитовый песок	0-10
Минеральный краситель - железоокисный красный	0-5

В качестве основных компонентов используются следующие материалы:

- низкомолекулярный силоксановый каучук, марка Д, ГОСТ 13835-73, ТУ 229400200152000-96 или силопрен Е 18 (паспорт фирмы "Ванег");

- этилсиликат, ТУ 6.02-895-86, ГОСТ 26371-84;

- диэтиламинометилтриэтоксисилан (АДЭ-3), ТУ 6.02-573-87;

- кварц молотый пылевидный, марка Б, ГОСТ 9077-72;

- микрокальцит, микромрамор фракционированный серии "Стандарт" с характеристиками: остаток на сите 0045 - 0,01...0,05; плотность, г/см³ - 2,7...2,75; показатель РН - 9,2...9,7; мелкий сухой порошок ярко-белого цвета; кристаллический карбонат кальция - 98...99%; ТУ 5716-003-40705684-2001;

- вспученный перлитовый песок, ГОСТ 10832-91;

- технический углерод с РН>7 марок П 324 - П 803, П 245 - П 234, ГОСТ 7885-86;

- аэросил - А-300, А-380, ГОСТ 14922-77;

- полиметилсилоксановая жидкость марок ПМС-200, ПМС-350, ПМС 1000, соответственно с вязкостью от 200 до 1000 сСт при t=20°C, ГОСТ 13032-77;

- белила цинковые (оксид цинка), БЦ-ОМ, ГОСТ 202-84;

- минеральный краситель, пигмент железоокисный красный, марка К, ТУ 6-10-1618-77, ТУ 2322-001-126 50743-2002 или R-130, Китай, YIPIN;

- сажа белая, БС-120, У-333, ГОСТ 18307-78, ТУ 2168-016-00204872-2003;

- микротальк фракционированный серии «Стандарт», ГОСТ 19284-79.

Герметик готовят в два этапа. Сначала в смесителе приготавливают смесь исходных компонентов. Затем полученную смесь подвергают термообработке с целью удаления влаги. После термообработки охлажденную исходную смесь загружают в смеситель и в токе сухого азота добавляют вулканизирующую систему, состоящую из двух компонентов: диэтиламинометилтриэтоксисилан и этилсиликат.

В смесителе полученную смесь перемешивают в течение 1,5-2 часов под защитой азота до получения однородной массы и равномерного распределения вулканизирующих компонентов и фасуют в герметичную тару (тубы, картуши, картриджи).

Для доказательства соответствия заявленного состава критерию ″промышленная применимость″ приводятся конкретные примеры получения тиксотропного герметика и значения его физико-механических характеристик (табл.1).

Таблица 1 Примеры рецептур и физико-механические характеристики герметика
№п/п	Наименование компонентов	Рецептура герметика, мас.ч.	Прототип п.2249027
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
1	СКТН-Д	100	100	100	100	100	100	-	100	100	100	100	100	100	100	100	100	-
2	Силопрен Е-18	-	-	-	-	-	-	100	-	-	-	-	-	-	-	-	-	100
3	ПМС-200	30	30	30	30	30	15	30	-	30	-	30	-	-	-	20	-	-
4	ПМС-350	-	-	-	-	-	-	-	30	-	-	-	-	-	-	-	-	-
5	ПМС-1000	-	-	-	-	-	-	-	-	-	33	-	30	30	30	-	-	-
6	АДЭ-3	2,8	3,2	2,9	2,17	3,0	3,5	2,7	5,4	2,6	5,8	2,7	2,8	5,6	3,0	2,7	5,1	5,1
7	Этилсиликат	3,2	3,6	3,3	2,5	3,3	4,0	3,1	5,8	2,9	6,3	3,1	2,9	6,0	3,2	3,0	5,7	5,7
8	Кварц молотый пылевидный	-	-	-	-	-	60	-	-	-	40	-	-	-	-	-	95	180
9	Микрокальцит	10	20	15	15	15	15	10	15	10	15	10	15	15	15	15	-	-
10	Микротальк	-	20	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
11	Вспученный перлитовый песок	-	-	-	-	-	-	-	-	-	10	-	-	-	-	-	-	-
12	Технический углерод РН>7	15	20	15	15	20	25	10	15	20	-	10	10	10	20	-	-	-
13	Аэросил	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	6,0	2,0	1,0	1,0	1,0	2,0	1,0	1,0	1,0	1,0	-	-
14	Сажа белая	20	10	20	20	20	-	20	20	-	20	20	-	20	-	25,0	-	-
15	Оксид цинка	-	-	-	-	-	-	-	-	-	5,0	-	-	-	-	-	20	5,0
16	Минеральный краситель	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	5,0	-	-
17	МЕЛ	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	35	-
18	Доломит	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	35	-
№1 п/п	Наименование параметров	Значение физико-механических характеристик герметика и эластомера (вулканизата)	Прототип
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
1	Предел прочности при растяжении, МПа	1,74	2,05	2,02	1,8	1,96	2,26	1,7	1,8	1,79	1,87	1,7	1,8	1,5	2,0	2,05	2,1	2,1
2	Относительное удлинение, %	462	350	490	430	497	230	443	420	470	250	435	420	430	429	395	115	120
3	Остаточная деформация, %	4	4	4	0	4	4	4	4	4	1	4	4	4	4	4	4	4
4	Твердость по Шору А, ед.	34	37	34	34	35	45	34	38	35	46	33	33	32	39	35	50	56
5	Время открытой выдержки, мин	18	26	18	8	14	10	13	33	14	32	20	10	30	10	10	-	-
6	Время жизни, мин	25	50	28	16	25	20	20	60	22	60	35	20	50	20	25	45	30
7	Тиксотропность, качеств.	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	-	-

Порядок получения герметика рассмотрим на примере 1.

В специальный смеситель с z-образным перемешивающим устройством загружают 100 кг низкомолекулярного силоксанового каучука СКТН марки «Д» и ПМС-200.

Затем добавляют, при постоянном перемешивании и в соответствии с рецептурой примера 1, компоненты в определенном порядке: микрокальцит, технический углерод, сажу белую У-333 и аэросил А-380. После тщательного перемешивания смесь подвергают термообработке с целью удаления влаги. После термообработки смесь охлаждают, перегружают в реактор и под прикрытием сухого азота в смесь подают 3,2 кг этилсиликата и 2,8 кг диэтиламинометилтриэтоксисилана (АДЭ-3). Полученную смесь перемешивают под защитой азота в течение 1,5-2 часов. Готовый герметик фасуют в герметичные тубы, картуши или картриджи.

Герметик, соответствующий по составу примерам 2-15, получают аналогичным образом, как в примере 1. Изменяют только количественный и качественный состав компонентов герметика.

Полученный в примерах 1-15 готовый герметик представляет собой тиксотропную массу черного, светло-серого или красного цвета с характеристиками, отвечающими поставленной задаче.

Представленные в примерах 1-15 составы герметика испытывались на соответствие качественным показателям с помощью стандартных методик в соответствии с ГОСТ:

1. Предел прочности эластомера при испытании образца на растяжение определялся с помощью разрывной машины марки РМ-50 в соответствии с ГОСТ 21751-76;

2. Максимальное относительное удлинение эластомера при испытании стандартного образца на разрыв определялось в соответствии с ГОСТ 21751-76;

3. Твердость эластомера по Шору А определялась с помощью измерителя ТМ по ГОСТ 263-75;

4. Время жизни герметика определялось по ТУ 2513-003-50643915-02;

5. Время полной вулканизации герметика определялось по ТУ 02513-003-50643915-02;

6. Время открытой выдержки герметика определялось по ТУ 2252-003-11512695-99;

7. Тиксопропность герметика, качественный показатель, оценивалась по ТУ 2252-003-11512695-99.

Представленные в табл.1 значения физико-механических характеристик силиконового герметика и эластомера, полученные в результате испытаний образцов по указанным выше методикам, подтверждают, что в предложенном диапазоне количественного изменения соотношения компонентов получается герметик с характеристиками, превышающими показатели герметика по прототипу.

Герметик на основе низкомолекулярного силоксанового каучука, включающий низкомолекулярный силоксановый каучук, этилсиликат, диэтиламинометилтриэтоксисилан, кварц молотый пылевидный, оксид цинка, отличающийся тем, что он дополнительно содержит полиметилсилоксановую жидкость, технический углерод, сажу белую, микрокальцит, микротальк, аэросил, вспученный перлитовый песок и минеральный краситель - железноокисный красный при следующем составе компонентов, мас.ч.:

Низкомолекулярный силоксановый каучук	100
Полиметилсилоксановая жидкость	15-33
Этилсиликат	2,5-6,3
Диэтиламинометилтриэтоксисилан	2,17-5,8
Кварц молотый пылевидный	0-60
Оксид цинка	0-5
Микрокальцит	10-20
Микротальк	0-20
Технический углерод	0-25
Сажа белая	0-25
Аэросил	1-6
Вспученный перлитовый песок	0-10
Минеральный краситель - железоокисный красный	0-5