Клеевая композиция
Владельцы патента RU 2435816:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) (RU)
Изобретение относится к клеевым композициям на основе полихлоропренового каучука и может быть использовано в резиновой промышленности при склеивании вулканизованных резин на основе различных каучуков друг с другом. Изобретение позволяет повысить прочность при склеивании вулканизованной резины между собой. Это достигается тем, что клеевая композиция, включающая полихлоропреновый каучук наирит ДП, бутилфенолформальдегидную смолу 101К, воду, оксид цинка, оксид магния и органический растворитель, представляющий собой смесь этилацетата и нефраса, дополнительно содержит модификатор, предварительно полученный в результате взаимодействия при комнатной температуре алифатического амина - триэтаноламина или полиэтиленполиамина и наполнителя кремнеземного Росил марки Р-175 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: полихлоропреновый каучук наирит ДП - 90,0, бутилфенолформальдегидная смола 101К - 90,0, вода - 3,0, оксид цинка - 5,0, оксид магния - 11,0, органический растворитель - 800,0, алифатический амин - 0,1-0,2, наполнитель кремнеземный Росил марки Р-175 - 10,0. 2 табл.
Изобретение относится к клеевым композициям на основе хлоропренового каучука и может быть использовано в резиновой промышленности при склеивании вулканизованных резин на основе различных каучуков друг с другом.
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. C09J 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. C08L 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. 2028358 Россия, МКИ6 C09J 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 - 90,0, бутилфенолформальдегидная смола 101К - 90,0, оксид цинка - 5,0, оксид магния - 11,0, вода - 3,0, органический растворитель - 800,0. В качестве органического 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 (достигаемая прочность при сдвиге при склеивании вулканизованной резины на основе полиизопренового каучука (СКИ-3) не превышает 0,43 МПа).
Задача: 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 101К, воду, оксид цинка, оксид магния, органический растворитель, представляющий собой смесь этилацетата и нефраса, дополнительно содержит модификатор, предварительно полученный в результате взаимодействия при комнатной температуре алифатического амина - триэтаноламина или полиэтиленамина и наполнителя кремнеземного Росил марки Р-175 при следующем соотношении компонентов, мас.ч: полихлоропреновый каучук наирит ДП - 90,0, бутилфенолформальдегидная смола 101К - 90,0, вода - 3,0, оксид цинка - 5,0, оксид магния - 11,0, указанный органический растворитель - 800,0, алифатический амин - 0,1-0,2, наполнитель кремнеземный Росил марки Р-175 - 10,0.
Полихлоропреновый каучук наирит ДП (ТУ-6-01-1319-85) является основным пленкообразующим в клеях-растворах.
Бутилфенолформальдегидная смола 101К (ТУ-60004691277193-97).
Вулканизующая группа: оксид цинка (белила цинковые ГОСТ 202-84), оксид 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 (ГОСТ 8981-78) и нефраса (ГОСТ 3840167109-92).
Триэтаноламин (ТУ 2423-061-05807977-2002) применяется для газоочистки при получении чистой углекислоты, в текстильной и цементной промышленности, в производстве смазочно-охлаждающих жидкостей, косметических товаров, товаров бытовой химии, как сырье в органическом синтезе.
Полиэтиленполиамин (ТУ 2413-214-00203312-2002) применяется в качестве сырья для производства активной основы ингибиторов коррозии, эпоксидных компаундов, аминосодержащих смол, в качестве отвердителя эпоксидных смол, лаков и красок, моющих препаратов и присадок.
Наполнитель кремнеземный Росил марки Р-175 (Росил-175) (ТУ 2168-038-00204872-2001) представляет собой тонкодисперсный осажденный диоксид кремния. Используется для производства шин, резинотехнических изделий, искусственных кож, в лакокрасочной, нефтяной промышленности.
Модификатор получают прямым взаимодействием алифатического амина и наполнителя кремнеземного Росил марки Р-175, при комнатной температуре в течение 1 часа. Модификатор представляет собой вязкую массу белого цвета.
При использовании указанного модификатора значительно повышаются адгезионные свойства клеевой композиции. Это происходит за счет увеличения содержания в клеевой композиции функциональных групп. В результате взаимодействия указанного модификатора с макромолекулой полихлоропренового каучука происходит увеличение концентрации полярных групп и образование дополнительных химических связей, что способствует увеличению подвижности макромолекулы полихлоропрена и более глубокой диффузии ее участков вглубь поверхности вулканизата. Этим объясняется повышение прочности при склеивании вулканизованных резин 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 части от общего количества растворителя) загружается в клеемешалку. Остальное количество растворителя вместе с другими ингредиентами клеевой композиции бутилфенолформальдегидной смолой, водой, модификатором загружаются порциями в клеемешалку по мере набухания резиновой смеси. Общее время клеесмешения составляет 4,5-5 ч, при этом введение модификатора 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 381051760-89), включающий в себя полихлоропреновый каучук наирит ДП, бутилфенолформальдегидную смолу 101К, оксид цинка, оксид магния, воду и указанный органический растворитель, вводят рассчитанное количество указанного модификатора и перемешивают содержимое 5-10 минут до получения однородной массы.
Получают клеевые композиции 1-4, составы которых приведены в таблице 1. Клей представляет собой жидкость бежевого цвета. Клей технологичен, хорошо наносится на поверхность резины. Были исследованы различные содержания указанного модификатора (табл.2).
Заявленные количества компонентов модификатора алифатический амин - 0,1-0,2 и наполнитель кремнеземный Росил марки Р-175 - 10,0 обусловлены тем, что при увеличении или уменьшении указанных дозировок адгезионная прочность при склеивании снижается.
Сравнительные испытания прочностных свойств клеевых составов по всем вариантам заявленной композиции и прототипу при склеивании вулканизованной резины на основе полиизопренового каучука (СКИ-3) и хлоропренового каучука (Неопрен) приведены в табл.2. Для проведения сравнительных испытаний было приготовлено 4 варианта композиций (по способу, описанному в примере) и композиция по прототипу, представленные 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 предлагаемые композиции превосходят прототип по значениям прочности при сдвиге.
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) в течение 1-2 минут, после чего производилось плотное прижатие склеиваемых поверхностей.
Как видно из табл.2, предлагаемые клеевые композиции обеспечивают увеличение прочностных свойств клеевых соединений по сравнению с прототипом. Так, прочность при сдвиге клеевого шва при склеивании вулканизованной резины на основе Неопрена по прототипу составляет 0,75 МПа, а с использованием предлагаемого модификатора 1,02 МПа (состав 3).
Таким образом, при использовании в предлагаемой клеевой композиции в указанных пределах повышается 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 клеевой композиции является не только увеличение концентрации полярных групп при введении в состав модификатора, но и образование дополнительных химических связей при взаимодействии указанного модификатора с подвижными аллильными атомами хлора в макромолекулах полихлоропренового каучука, что приводит к увеличению густоты пространственной сетки и, по-видимому, к упрочнению клеевой пленки.
| Таблица 1 | |||||
| Компонент | Содержание компонентов в композиции, мас.ч. | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | Прототип Клей 88СА |
|
| Полихлоропреновый каучук наирит ДП | 90,0 | 90,0 | 90,0 | 90,0 | 90,0 |
| Бутилфенолформальдегидная смола 101К | 90,0 | 90,0 | 90,0 | 90,0 | 90,0 |
| Вода | 3,0 | 3,0 | 3,0 | 3,0 | 3,0 |
| Оксид цинка | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 |
| Оксид магния | 11,0 | 11,0 | 11,0 | 11,0 | 11,0 |
| Органический растворитель (смесь этилацетата и нефраса в процентном соотношении 50:50) | 800,0 | 800,0 | 800,0 | 800,0 | 800,0 |
| Триэтаноламин | 0,1 | 0,2 | - | - | - |
| Полиэтиленполиамин | - | - | 0,1 | 0,2 | - |
| Росил марки Р-175 | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 | - |
| Таблица 2 | |||||
| Тип подложки | Прочность при сдвиге, МПа | ||||
| Показатель для композиции | Прототип Клей 88СА |
||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| СКИ-3 | 0,59 | 0,58 | 0,59 | 0,55 | 0,43 |
| Неопрен | 0,95 | 0,80 | 1,02 | 0,77 | 0,75 |
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.
Клеевая композиция, включающая полихлоропреновый каучук наирит ДП, бутилфенолформальдегидную смолу 101К, воду, оксид цинка, оксид магния, органический растворитель, представляющий собой смесь этилацетата и нефраса, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит модификатор, предварительно полученный в результате взаимодействия при комнатной температуре алифатического амина - триэтаноламина или полиэтиленполиамина и наполнителя кремнеземного Росил марки Р-175 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Полихлоропреновый каучук наирит ДП | 90,0 |
| Бутил фенол формальдегидная смола 101К | 90,0 |
| Вода | 3,0 |
| Оксид цинка | 5,0 |
| Оксид магния | 11,0 |
| Указанный органический растворитель | 800,0 |
| Алифатический амин | 0,1-0,2 |
| Наполнитель кремнеземный Росил марки Р-175 | 10,0 |
