Герметизирующая композиция

Изобретение относится к области герметизирующих материалов на основе полисульфидных олигомеров, которые могут быть использованы для герметизации приборов, клепочных, сварных и болтовых соединений элементов конструкций летательных аппаратов в авиакосмической технике, в автомобиле и судостроении и в других отраслях народного хозяйства. Герметизирующая композиция содержит полисульфидный олигомер, минеральный наполнитель - диоксид титана, оксид хрома, химически осажденный мел, адгезионную добавку - фенолоформальдегидную смолу и эпоксидную смолу - смесь высокомолекулярной эпоксидной смолы и диановой эпоксидной смолы, модифицированной тиоколом, сшивающий агент - водный раствор бихромата натрия, фенил-α-нафтиламин и γ-аминопропилтриэтоксисилан. Герметизирующая композиция может дополнительно содержать антисептическую добавку в количестве 1-4 мас.ч. Технический результат - создание герметизирующей композиции с увеличенной жизнеспособностью, повышенной адгезией к полимерным конструкционным материалам (ПКМ) и металлу, грибостойкостью при сохранении прочности при растяжении на уровне прототипа. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к области герметизирующих материалов на основе полисульфидных олигомеров, которые могут быть использованы для герметизации приборов, клепочных, сварных и болтовых соединений элементов конструкций летательных аппаратов в авиакосмической технике, в автомобиле и судостроении и в других отраслях народного хозяйства.

Известен герметик на основе полисульфидного олигомера, включающий мел гидрофобизированный, пластификатор, диоксид марганца, технический углерод П-803 и ускоритель 2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенол (патент РФ №2326914).

Недостатками известного герметика являются отсутствие адгезии к полимерным композиционным материалам, низкая адгезия к металлам, низкое время жизнеспособности, высокое водопоглощение.

Известны герметизирующие композиции на основе полисульфидного олигомера, включающие наполнители, вулканизующие агенты, адгезионные добавки, катализаторы и другие целевые добавки (авт. свид. СССР №1054397, патенты РФ №№1695669, 2270226).

Недостатками известных герметизирующих композиций являются отсутствие адгезии к полимерным композиционным материалам (ПКМ), невысокая адгезия к металлам, низкое время жизнеспособности (2-7 ч), что затрудняет герметизацию длинномерных конструкций.

Наиболее близкой к заявляемой композиции, принятой за прототип, является герметизирующая композиция с повышенными адгезионными свойствами на основе полисульфидного олигомера, включающая, мас.ч.:

Полисульфидный олигомер	100
Диоксид марганца	9-15
Мел гидрофобизированный	40-50
Пластификатор	30-60
2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенол	0,2-0,6
Силилированный амин	0,2-0,6

(патент РФ №2327721).

Недостатками известного герметика является низкая адгезия к полимерным композиционным материалам, невысокая адгезия к металлам, пониженная жизнеспособность.

Технической задачей заявляемого изобретения является создание герметизирующей композиции с увеличенной жизнеспособностью, повышенной адгезией к ПКМ и металлу, грибостойкостью при сохранении прочности при растяжении на уровне прототипа.

Для решения поставленной технической задачи предложена герметизирующая композиция, включающая полисульфидный олигомер, минеральный наполнитель, адгезионную добавку и сшивающий агент, отличающаяся тем, что в качестве адгезионной добавки она содержит фенолоформальдегидную и эпоксидную смолы, в качестве сшивающего агента - водный раствор бихромата натрия и дополнительно содержит фенил-α-нафтиламин и γ-аминопропилтриэтоксисилан при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Полисульфидный олигомер	100
Минеральный наполнитель	63-105
Фенолоформальдегидная смола	5-12
Эпоксидная смола	10-75
Водный раствор бихромата натрия	32-78
Фенил-α-нафтиламин	1-3
γ-Аминопропилтриэтоксисилан	1-4

В качестве минерального наполнителя герметизирующая композиция содержит диоксид титана, оксид хрома и химически осажденный мел.

В качестве эпоксидной смолы герметизирующая композиция содержит смесь высокомолекулярной эпоксидной смолы и диановой эпоксидной смолы, модифицированной тиоколом.

С целью повышения грибостойкости герметизирующая композиция дополнительно содержит антисептическую добавку в количестве 1-4 мас.ч.

Установлено, что введение в герметизирующую композицию эпоксидной смолы позволяют повысить адгезионную прочность за счет образования как взаимопроникающих сеток между самостоятельно отверждающейся смолой и полисульфидным олигомером, так и за счет образования блоксополимера (химическое взаимодействие эпоксидной смолы и тиокола). Фенолоформальдегидная смола в составе композиции при совместной вулканизации с полисульфидным олигомером позволяет дополнительно повысить адгезию путем образования гибких моносульфидных мостиков. Введение минеральных наполнителей, таких, как диоксид титана, оксид хрома и химически осажденный мел, позволяет повысить прочность герметика. Применение в качестве сшивающего (вулканизующего) агента раствора бихромата натрия позволяет повысить плотность химических цепей, повысить эффективность химического сшивания и, таким образом, также повысить прочность герметика. А повышенная адгезионная прочность к ПКМ обеспечивается введением в состав композиции γ-аминопропилтриэтоксисилана в сочетании с фенил-α-нафтиламином.

В качестве полисульфидного олигомера могут быть использованы тиоколы марок I, II или НВБ-2 по ТУ 38.50309-93.

В качестве минерального наполнителя в заявляемом изобретении могут быть использованы различные наполнители и их сочетания, но наилучший технический результат достигается при использовании диоксида титана (ТУ 6-10-1251-86), оксида хрома (ГОСТ 2912-70) и химически осажденного мела (ТУ 574314-002-2956580-95).

В качестве высокомолекулярной эпоксидной смолы наиболее предпочтительно использовать смолу Э-40 (ТУ 2225-154-05011907-97), в качестве диановой смолы, модифицированной тиоколом - смолу марки К-153 (ТУ 2225-598-11131395-01).

В качестве фенолоформальдегидной смолы могут быть использованы новолачные смолы марок СФ-010А, СФ-014 или резольные марок СФ-340, СФ-342 и др. по ГОСТ 18694.

В заявляемом изобретении также используются фенил-α-нафтиламин (ТУ 6-14-202-67) и γ-аминопропилтриэтоксисилан (ТУ 6-02-724-73).

В качестве антисептической добавки наиболее предпочтительно использовать производные имидоазолина, например, марки «Комбатекс».

Примеры осуществления

Пример 1.

Согласно изобретению готовят вулканизующую пасту, для чего к 44 мас.ч. эпоксидной смолы Э-40 добавляют 11 мас.ч. эпоксидной смолы К-153, после чего вводят фенил-α-нафтиламин в количестве 2 мас.ч. и γ-аминопропилтриэтоксисилан в количестве 2 мас.ч. Затем в получившуюся смесь постепенно вводят 78 мас.ч. водного раствора бихромата натрия и 19 мас.ч. оксида хрома, постоянно помешивая до получения однородной композиции.

Затем готовят герметизирующую пасту путем смешения 100 мас.ч. полисульфидного олигомера - тиокола II марки, 12 мас.ч. диоксида титана, 38 мас.ч химически осажденного мела, 7,5 мас.ч. фенолоформальдегидной смолы СФ-010А и 10 мас.ч. оксида хрома, после чего смешивают получившиеся герметизирующую и вулканизующую пасту.

Примеры 2 и 3 готовят аналогично примеру 1, соотношение компонентов приведено в таблице 1.

Таблица 1
Наименование компонентов	Состав по примерам, мас.ч.	Прототип
1	2	3
Полисульфидный олигомер	100	100	100	100
Мел гидрофобизированный	-	-	-	45
Мел химически осажденный	38	28	45	-
Диоксид титана	12	5	15	-
Оксид хрома	29	30	45	-
Диоксид марганца	-	-	-	10
Водный раствор бихромата натрия	78	32	75	-
Эпоксидная смола Э-40	44	40	75	-
Эпоксидная смола К-153	11	10	20	-
Фенолоформальдегидная смола СФ-010А	7,5	-	12	-
Фенолоформальдегидная смола СФ-014	-	5	-	-
Фенил-α-нафтиламин	2	1	3	-
γ-Аминопропилтриэтоксисилан	2	1	4	-
Пластификатор	-	-	-	40
Силилированный амин	-	-	-	0,4
2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенол	-	-	-	4
Антисептическая добавка	-	1	4	-

Таблица 2
Наименование свойств	Примеры по изобретению	Прототип
1	2	3
Жизнеспособность, мин	600	600	540	140
Твердость по Шору А, усл.ед.	50	55	52	63
Условная прочность при растяжении, МПа	2,60	2,62	2,61	2,59
Адгезия к сплаву Д-16, МПа	4,74	4,50	4,60	2,1
Адгезия к ПКМ, МПа	4,74	4,72	4,36	1,3
Водопоглощение при 23±2°С через 120 сут, мас.%	6	4	5	16,7
Грибостойкость, балл	2	1	1	4
Относительная остаточная деформация после разрыва, %	4	4	4	6

Изобретение не ограничивается приведенными примерами.

Как видно из таблицы 2, заявляемая герметизирующая композиция по сравнению с прототипом обладает повышенной в среднем в 2-3,5 раза адгезией как к металлам, так и к ПКМ, а также имеет увеличенную в 3,5-4 раза жизнеспособность. Сниженное водопоглощение (в 2-2,5 раза), улучшенная грибостойкость при сохранении на высоком уровне физико-механических свойств, а также сниженная усадка (сниженное на 30% остаточное удлинение) вулканизатов позволяют говорить о более качественном материале.

Применение заявляемой герметизирующей композиции светлого цвета позволит:

- повысить надежность уплотнительных покрытий кессон-баков путем обеспечения визуального контроля качества нанесения герметиков на ПКМ;

- обеспечить снижение возникающих в эксплуатации термоупругих напряжений в остеклении летательных аппаратов;

- проводить герметизацию длинномерных конструкций летательных аппаратов;

применять загерметизированные изделия во влажном тропическом климате.

1. Герметизирующая композиция, включающая полисульфидный олигомер, минеральный наполнитель, адгезионную добавку и сшивающий агент, отличающаяся тем, что в качестве адгезионной добавки она содержит фенолоформальдегидную и эпоксидную смолы, в качестве сшивающего агента - водный раствор бихромата натрия и дополнительно содержит фенил-α-нафтиламин и γ-аминопропилтриэтоксисилан при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Полисульфидный олигомер	100
Минеральный наполнитель	63-105
Фенолоформальдегидная смола	5-12
Эпоксидная смола	10-75
Водный раствор бихромата натрия	32-78
фенил-α-нафтиламин	1-3
γ-аминопропилтриэтоксисилан	1-4

2. Герметизирующая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве минерального наполнителя она содержит диоксид титана, оксид хрома и химически осажденный мел.

3. Герметизирующая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидной смолы она содержит смесь высокомолекулярной эпоксидной смолы и диановой эпоксидной смолы, модифицированной тиоколом.

4. Герметизирующая композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит антисептическую добавку в количестве 1-4 мас.ч.