Клеевая композиция
Владельцы патента RU 2479610:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Прогресс" (ФГУП "НПП "Прогресс") (RU)
Изобретение относится к клеевой композиции на основе резиновой смеси и может быть использовано для повышения адгезионной прочности между слоями резины из маслобензостойких каучуков при изготовлении многослойных изделий, эксплуатирующихся в условиях воздействия агрессивных сред. Основой клеевой композиции является смесь бутадиеннитрильных каучуков. Клеевая композиция включает также модификатор, растворитель и дополнительно в качестве модифицирующих добавок содержит синтетические смолы. Модификатор представляет собой продукт взаимодействия резорцина и уротропина в виде порошка. Растворителем является этилацетат. Для модифицирующих добавок используют синтетические смолы, представляющие собой алкилфеноламинную смолу и углеводородную смолу, полученную модификацией полиизопреноидов ангидридом малеиновой кислоты. Изобретение позволяет повысить адгезионную прочность и маслобензостойкость клеевого соединения при эксплуатации многослойных резиновых изделий в условиях воздействия агрессивных сред. 2 табл., 9 пр.
Изобретение относится к клеевой композиции на основе резиновой смеси, включающей комбинацию бутадиеннитрильных каучуков с модифицирующими добавками и может быть использовано в шинной и резинотехнической промышленности для повышения адгезионной прочности между слоями резины из маслостойких каучуков при изготовлении многослойных изделий, эксплуатирующихся в условиях воздействия агрессивных сред: нефти, нефраса, топлива, минеральных масел и др.
Известна клеевая композиция (патент 2277112 RU, МПК C09J 111/00, Бюл. №15, опубл. 27.05.2006), включающая хлоропреновый каучук наирит НТ, бутилфенол-формальдегидную смолу 101К, оксид цинка, органический растворитель из этилацетата и нефраса, тиурам, модификатор эпихлоргидрин.
Недостатком данной клеевой композиции является то, что она предназначена для склеивания вулканизованных резин на основе различных каучуков друг с другом и обладает невысокой стойкостью к воздействию агрессивных сред.
Известна клеевая композиция (патент 2 296 789 RU, МПК C09J 175/00, опубл. 10.04.2007), включающая непредельный каучук - бутадиен нитрильный или его смесь с натуральным каучуком, фенолформальдегидный олигомер, вулканизующую группу - серу и оксид металла, органический растворитель из этилового спирта и этилацетата или метилэтилкетона, гексарезорциновую смолу.
Недостатком данной клеевой композиции является то, что она предназначена для склеивания резин с металлом.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является клеевая композиция (патент 2304603 RU, МПК C09J 109/00, C09J 111/00, Бюл. №23, опубл. 20.08.2007), включающая хлоропреновый каучук, оксид цинка, нефрас и этилацетат, канифоль, а также коллоидную кремнекислоту и молекулярный комплекс резорцина с уротропином (модификатор РУ-Д) для повышения прочности крепления резиновой смеси к обрезиненному корду.
Недостатком известной клеевой композиции на основе хлоропренового каучука является ее невысокая маслобензостойкость: в нефтяной среде происходит расхождение стыка между слоями маслостойкой резины вследствие набухания клеевой пленки.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание клеевой композиции, которая повышает маслобензостойкость клеевого соединения и адгезионную прочность между слоями маслостойкой резины при эксплуатации изделий в условиях воздействия агрессивных сред.
Технический результат достигается тем, что клеевая композиция на основе резиновой смеси из бутадиеннитрильных каучуков, включающая модификатор РУ-Д, растворитель (этилацетат), дополнительно содержит в качестве модифицирующих добавок синтетические смолы - алкилфеноламинную (Октофор N) и углеводородную (Пикар), при этом одним из бутадиеннитрильных каучуков является каучук марки СКН-26ПВХ- 30, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Резиновая смесь на основе БНКС-28АМН | |
| и СКН-26ПВХ-30 (70:30) | 20-30 |
| растворитель (этилацетат) | 100 |
| модификатор РУ-Д | 1-5 |
| смола Октофор N | 3-10 |
| смола Пикар | 3-10 |
Применяемые компоненты клеевой композиции выпускаются химической промышленностью России и Украины.
Бутадиеннитрильный каучук БНКС-28АМН (ТУ 38.30313-2006) - продукт низкотемпературной сополимеризации бутадиена и акрилонитрила, содержание которого в исходной смеси мономеров составляет 28%. Присутствие акрилонитрила придает каучуку маслобензостойкость.
Бутадиеннитрильный каучук СКН-26ПВХ-30 (ТУ 38.103213-2006) содержит 30% поливинилхлорида, отличается стойкостью к маслам, кислотам, растворителям, озону.
Алкилфеноламинная смола Октофор N (ТУ 38.УССР 201415-83) по внешнему виду представляет собой гранулы или чешуйки от светло-желтого до коричневого цвета, является продуктом поликонденсации алкилфенолов с уротропином. Используется для повышения клейкости резиновых смесей.
Углеводородная смола Пикар (ТУ 2451-010-54861661-2003) по внешнему виду представляет собой чешуйки темно-коричневого цвета, является продуктом модификации полиизопреноидов ангидридом малеиновой кислоты. Применяется в качестве повысителя клейкости резиновых смесей.
Модификатор РУ-Д (ТУ 2494-011-00149452-99) по внешнему виду представляет собой порошок белого цвета с желтоватым оттенком, является продуктом взаимодействия резорцина и уротропина с добавлением борной кислоты и масла ПН-6. Используется для повышения упруго-прочностных, адгезионных свойств резиновых смесей.
Резиновую смесь для клеевой композиции изготавливают стандартным способом: в резиносмесителе (I стадия) и на вальцах (II стадия), после чего готовую резиновую смесь снимают листом и охлаждают.
Технологический процесс изготовления клеевой композиции заключается в следующем: расчетное количество резиновой смеси загружают в клеемешалку, заливают этилацетатом для набухания, затем добавляют смолы Октофор N и Пикар, растворенные по отдельности в этилацетате. Приготавливают суспензию модификатора РУ-Д с этилацетатом и добавляют в клеемешалку. Затем вводят остаток этилацетата и тщательно перемешивают.
В соответствии с изложенным технологическим процессом изготовлены составы заявленной клеевой композиции, композиций на основе серийной резиновой смеси из 100 мас.ч. каучука БНКС-28АМН с различными модифицирующими добавками: ФБО (фосфорборолигомерное соединение), Рибетак 7578Р (октилфенолформальдегидная смола), смолы Октофор N и Пикар. Для сравнения изготовлен известный клеевой состав (прототип). С вышеуказанными клеевыми композициями изготовлены модельные образцы типа «резина-резина» и испытаны на прочность связи при расслоении (ГОСТ 6768-75). В качестве резин для изготовления модельных образцов использованы: смесь на основе 100 мас.ч. каучука БНКС-28АМН (серийная) и смесь на основе комбинации каучуков 70 мас.ч. БНКС-28АМН и 30 мас.ч. СКН-26ПВХ-30 (опытная). Состав и прочность связи при расслоении с использованием клеевых композиций приведены в таблице 1.
По примеру 1 изготавливают серийную резиновую смесь на основе 100 мас.ч. БНКС-28АМН, загружают в клеемешалку с этилацетатом (25:100), модификатором РУ-Д (2 мас.ч.), смолой Пикар (5 мас.ч.) и канифолью сосновой (5 мас.ч.).
По примерам 2-5 приготовление клеевых композиций аналогично примеру 1, отличие заключается в том, что вместо канифоли совместно с Пикаром в клеевую композицию вводят 5 мас.ч. смолы Октофор N и 5 мас.ч. коллоидной кремнекислоты БС-120 (пример 2), 5 мас.ч. смолы Рибетак 7578Р (пример 3), смолы Рибетак 7578Р и ФБО в соотношении 5:3 (пример 4), по 5 мас.ч. смол Октофор N и Рибетак 7578Р (пример 5). Установлено, что прочность связи между слоями резин на основе 100 мас.ч. БНКС-28АМН с использованием клеевых композиций, изготовленных по примерам 2-5, ниже прочности связи с использованием клеевой композиции-прототипа (8,7-15,0 МПа против 20,3 МПа).
По примеру 6 изготавливают опытную резиновую смесь на основе 70 мас.ч. БНКС-28АМН и 30 мас.ч. СКН-26ПВХ-30, загружают в клеемешалку с этилацетатом (25:100), модификатором РУ-Д (2 мас.ч.), смолой Пикар (5 мас.ч.) и канифолью сосновой (10 мас.ч.).
По примерам 7-9 приготовление клеевых композиций аналогично примеру 6, отличие заключается в том, что содержание канифоли сосновой уменьшено до 5 мас.ч. (пример 7), вместо канифоли совместно с Пикаром в клеевую композицию вводят 5 мас.ч. смолы Октофор N (пример 8). По примеру 9 в клеевую композицию 8 вводят 25 мас.ч. коллоидной кремнекислоты БС-120. Установлено, что клеевые композиции 8 и 9 с добавками смол Пикар и Октофор N обеспечивают увеличение прочности связи между слоями резины на основе комбинации каучуков 70 мас.ч. БНКС-28АМН и 30 мас.ч. СКН-26ПВХ-30 до 27,2 и 26,3 МПа в сравнении с прототипом (22,1 МПа).
Представленные в таблице 1 результаты испытаний клеевых композиций разных составов показывают, что заявленная клеевая композиция (пример 8) из резиновой смеси на основе комбинации каучуков БНКС-28АМН и СКН-26ПВХ-30 (70:30) с модифицирующими добавками - смолами Пикар и Октофор N - обеспечивает наибольший уровень прочности связи (27,2 кН/м) при расслоении модельных образцов с опытной резиной на основе БНКС-28АМН и СКН-26ПВХ-30 (70:30).
Основу заявленной клеевой композиции составляют бутадиеннитрильные каучуки, которые по маслобензостойкости превосходят хлоропреновый каучук, входящий в состав клеевой композиции-прототипа. Для подтверждения повышенной маслобензостойкости заявленной клеевой композиции по отношению к прототипу были заготовлены две полосы из серийной (на основе БНКС-28АМН) и две полосы из опытной (на основе БНКС-28АМН и 30 мас.ч. СКН-26ПВХ-30) невулканизованных резиновых смесей толщиной (4±0,5) мм, шириной (70±10) мм, длиной (200±10) мм. Полосы состыковывались между собой при помощи исследуемых клеевых композиций: серийная с серийной, опытная с опытной, ширина стыка 10-12 мм. После вулканизации полос было заготовлено по 5 образцов-полосок каждого варианта шириной (30±5) мм, длиной (125±5) мм, стык при этом находится по середине. Образцы резин со стыком закреплялись в струбцины, растягивались на деформацию 50% и помещались в среду нефти при комнатной температуре в течение 100 часов. После воздействия нефти на разрывной машине определяли прочность стыка и исследовали характер разрушения образцов. Результаты испытаний представлены в таблице 2. Установлено, что образцы-полоски из серийной и опытной резиновых смесей, склеенные при помощи клеевой композиции-прототипа, разрушились по стыку вследствие набухания клеевой пленки. Прочность стыка при этом составила 5,8-6,4 кН/м. Образцы-полоски с заявленной клеевой композицией разрушились не по стыку, а по резине рядом со стыком, прочность между слоями серийной резины составила 7,6 кН/м, между слоями опытной резины - 12,2 кН/м. Следовательно, образцы с заявленной клеевой композицией по стойкости к нефти превосходят образцы с клеевой композицией-прототипом.
Использование заявленной клеевой композиции в многослойных изделиях позволяет повысить маслобензостойкость клеевого соединения, увеличить прочность связи между слоями резины на основе комбинации каучуков БНКС-28АМН и СКН-26ПВХ-30 (70:30), придать изделию монолитность и тем самым повысить его работоспособность при эксплуатации в условиях воздействия агрессивных сред: нефти, нефраса, топлива, минеральных масел и других.
| Таблица 1 | ||||||||||
| Состав и прочность связи при расслоении резин с использованием известной (прототип) клеевой композиции, композиций на основе БНКС-28АМН и заявленной на основе каучуков 70 мас.ч БНКС-28АМН и 30 мас.ч СКН-26ПВХ-30 | ||||||||||
| Наименование ингредиентов | На 100 мас.ч. каучука, мас.ч. (примеры 1-9) | |||||||||
| прототип | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| 1. Резиновая смесь на основе 100 мас.ч. каучука БНКС-28АМН (серийная) | - | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | - | - | - | - |
| 2. Резиновая смесь на основе каучуков 70 мас.ч. БНКС-28АМН и 30 мас.ч. СКН-26ПВХ-30 (опытная) | - | - | - | - | - | - | 25 | 25 | 25 | 25 |
| 3. Каучук хлоропреновый | 100 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 4. Окись цинка | 4-6 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 5. Канифоль сосновая | 40-60 | 5 | - | - | - | - | 10 | 5 | - | - |
| 6. Модификатор РУ-Д | 40-60 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 7. Коллоидная кремнекислота (БС-120) | 60-80 | - | 5 | - | 5 | 5 | - | - | - | 25 |
| 8. Нефрас С2-80/120 | 277-285 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 9. Этилацетат | 345-365 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 10. Смола Октофор N | - | - | 5 | - | - | 5 | - | - | 5 | 5 |
| 11. Смола Пикар | - | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 12. Смола Рибетак 7578Р | - | - | - | 5 | 5 | 5 | - | - | - | - |
| 13. ФБО | - | - | - | - | 3 | - | - | - | - | - |
| Наименование показателей | Значение показателя | |||||||||
| Прочность связи при расслоении по ГОСТ 6768-75, кН/м, между слоями | ||||||||||
| - серийной резины на основе 100 мас.ч. каучука БНКС-28АМН | 20,3 | 8,7 | 15,0 | 10,7 | 8,3 | 10,3 | 13,5 | 13,8 | 14,7 | 14,0 |
| - опытной резины на основе каучуков 70 мас.ч. БНКС-28АМН и 30 мас.ч. СКН-26ПВХ-30 | 22,1 | 13,2 | 14,3 | 9,2 | 7,9 | 10,4 | 22,9 | 23,2 | 27,2 | 26,3 |
| Таблица 2 | |||
| Прочночть стыка между резинами с использованием клеевых показателей | |||
| Наименование показателей | Значение показателя | ||
| Клеевая композиция-прототип | Клеевая композиция на основе серийной резиновой смеси | Клеевая композиция на основе опытной резиновой смеси (заявленная) | |
| Прочность стыка, кН/м, между слоями - серийной резины на основе 100 мас.ч. каучука БНКС-28АМН после воздействия нефти | 5,8 | 6,9 | 7,6 |
| Характер разрушения | по стыку | обрыв резины рядом со стыком | обрыв резины рядом со стыком |
| - опытной резины на основе каучуков 70 мас.ч. БНКС-28АМН и 30 мас.ч. СКН-26ПВХ-30 после воздействия нефти Характер разрушения |
6,4 по стыку |
6,7 обрыв резины рядом со стыком |
12,2 обрыв резины рядом со стыком |
Клеевая композиция, предназначенная для склеивания слоев маслостойкой резины из бутадиеннитрильных каучуков, на основе резиновой смеси из этих каучуков, включающая модификатор РУ-Д, растворитель (этилацетат), дополнительно содержащая в качестве модифицирующих добавок синтетические смолы - алкилфеноламинную (Октофор N) и углеводородную (Пикар), при этом одним из бутадиеннитрильных каучуков является каучук марки СКН-26ПВХ-30, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Резиновая смесь на основе БНКС-28АМН и СКН-26ПВХ-30 (70:30) | 20-30 |
| Растворитель (этилацетат) | 100 |
| Модификатор РУ-Д | 1-5 |
| Смола Октофор N | 3-10 |
| Смола Пикар | 3-10 |
