Клей-компаунд

Изобретение относится к клеевым композициям и может быть использовано, например, в производстве углеродных материалов и изделий из них. Клей-компаунд содержит бакелит жидкий БЖ-3, отвердитель - 28% раствор бензолсульфокислоты в изопропиловом спирте, волокнистый наполнитель - диспергированное углеродное волокно и порошкообразный наполнитель - карбид кремния. Технический результат - повышение жизнеспособности, прочности клеевого соединения и его термостойкости. 1 табл.

 

Изобретение относится к клеевым композициям и может быть использовано в химической, металлургической, авиационной промышленности, энергетике и, например, в производстве углеродных материалов и изделий из них.

Известен клей, содержащий фенолоформальдегидную резольную смолу, порошкообразный наполнитель и отвердитель - "Справочник по пластическим массам", т.2, М., Химия, 1975, с.37. Клей применяется для склеивания отдельных деталей из пластмасс, пропитанного графита и т.д.

По своим признакам и достигаемому результату этот клей наиболее близок к заявленному и принят за прототип.

В этом клее, выполненном в виде замазки, в качестве фенолоформальдегидной резольной смолы используют раствор бакелита (спиртовой, спиртоацетоновый), в качестве порошкообразного наполнителя - молотый графит, отвердителя - n-толуолсульфохлорид. При этом наполнитель и отвердитель смешивают и перемалывают совместно.

Недостаток известного клея заключается в малой его надежности из-за низких прочностных и температурных характеристик получаемых с его использованием клеевых соединений, например, углеродных и углерод-карбидокремниевых материалов.

Невысокая прочность клеевых соединений объясняется недостаточной адгезией клея к углеродным и, в особенности, к карбидо-кремниевым материалам, характеризующихся очень высокой гидрофобностью и низкой смачиваемостью.

Низкая термостойкость клея объясняется тем, что в нем в качестве наполнителя используется молотый графит, который при высоких температурах (1500-2000°С) в присутствии кислорода воздуха легко окисляется, что влечет за собой выгорание клеевого шва и ослабление клеевого соединения.

Задача изобретения заключается в повышении надежности клея.

Эта задача решается усовершенствованием состава клея-компаунда (в дальнейшем - клея), содержащего бакелит жидкий, отвердитель, волокнистый наполнитель и порошкообразный наполнитель. Усовершенствование заключается в том, что в качестве отвердителя используют бензолсульфокислоту в виде 28% раствора в изопропиловом спирте, в качестве волокнистого наполнителя - диспергированное углеродное волокно, а в качестве порошкообразного наполнителя - карбид кремния; клей содержит компоненты в массовых частях:

бакелит жидкий марки БЖ-3 (ГОСТ 4559-78)	100
28% раствор бензолсульфокислоты
в изопропиловом спирте	12-30
углеродное волокно	7-20
карбид кремния	120-200

Использование в клее жидкого бакелита марки БЖ-3, 28% спиртового раствора бензолсульфокислоты, волокнистого и порошкообразного наполнителей с вышеуказанными массовыми частями позволяет повысить надежность клея за счет повышения его жизнеспособности, прочности клеевого соединения и термостойкости.

При этом использование жидкого бакелита марки БЖ-3 позволяет связать все компоненты клея в единый, монолитный материал, 28% спиртового раствора бензолсульфокислоты - ускорить отверждение клея при нормальной (20-25°С) температуре, при которой 28% раствор ее является насыщенным, а также регулировать время отверждения. Наличие в составе клея углеродного волокна обеспечивает армирование клеевой массы и тем самым повышение ее физико-механических характеристик. Порошкообразный наполнитель, карбид кремния, обеспечивает повышение термостойкости клея.

Приготовление клея с компонентами в массовых частях:

бакелит жидкий марки БЖ-3	100
28% раствор бензолсульфокислоты в изопропиловом спирте	12-30
углеродное волокно	7-20
карбид кремния	120-200

позволяет значительно увеличить надежность клеевого соединения в сравнении с прототипом (замазки типа «Арзамит»).

При приготовлении предлагаемого клея сначала вводят бакелит жидкий марки БЖ-3, затем отвердитель в виде 28% раствора бензолсульфокислоты, тщательно перемешивают. Затем вводят порошкообразный наполнитель - карбид кремния - тщательно перемешивают для равномерного распределения последнего в объеме клея. В последнюю очередь вводят диспергированное (размолотое) углеродное волокно с последующим перемешиванием. Возможно изменение порядка введения карбида кремния и углеродного волокна.

При этом полученный клей сохраняет жизнеспособность (время гелеобразования) в течение 3,0-4,0 часов, в отличие от прототипа (2,0-2,5 часа), за счет того, что отвердитель используют в виде 28% раствора в изопропиловом спирте, а не в порошкообразном состоянии. По прошествии 3,0-4,0 часов после перемешивания компонентов клей затвердевает при нормальной температуре и окончательно отверждается через 24-30 часов.

В варианте исполнения:

Готовят клей с компонентами в массовых частях:

бакелит жидкий марки БЖ-3	100
28% раствор бензолсульфокислоты в изопропиловом спирте	12-30
углеродное волокно	7-20
карбид кремния	120-200,

вводят компоненты в последовательности, приведенной выше.

Затем изготавливают образцы для проведения физико-механических испытаний прочности клеевых соединений при равномерном отрыве в соответствии с ОСТ 92-1476-78. При этом за счет введения отвердителя в виде 28% раствора увеличивается жизнеспособность клея, что повышает удобство его применения. Введение в качестве наполнителя диспергированного углеродного волокна повышает химическое сродство к углеродным материалам, а карбида кремния - к углерод-карбидокремниевым материалам в особенности. Это, в свою очередь, приводит к повышению адгезии клея к соединяемым материалам, а следовательно, к увеличению прочности клеевого соединения.

Использование в составе клея тугоплавкого компонента - карбида кремния - помимо увеличения прочности клеевого соединения обеспечивает повышенную его термостойкость (температуру термодеструкции). Все приведенные данные подтверждены результатами испытаний опытных образцов клеевых соединений, приведенными в таблице:

Измерения проводили по ОСТ 92-1476-78. Выход компонентов за обозначенные пределы ведет к негарантированному качеству клея.

Клей-компаунд, благодаря наличию в его составе связующего (жидкий бакелит марки БЖ-3), отвердителя в виде 28% раствора бензолсульфокислоты в изопропиловом спирте, волокнистого наполнителя и порошкообразного наполнителя, характеризуется по сравнению с прототипом большей надежностью, т.е. большей жизнеспособностью, большей прочностью клеевого соединения и его термостойкостью.

Клей-компаунд, содержащий бакелит жидкий БЖ-3, отвердитель, волокнистый наполнитель и порошкообразный наполнитель, отличающийся тем, что он содержит в качестве отвердителя бензолсульфокислоту в виде 28%-ного раствора в изопропиловом спирте, волокнистого наполнителя - диспергированное углеродное волокно, и порошкообразного наполнителя - карбид кремния, в соотношении, мас.ч.:

бакелит жидкий БЖ-3	100
28% раствор бензолсульфокислоты в изопропиловом спирте	12-30
углеродное волокно	7-20
карбид кремния	120-200