Термопластичная каучуковая композиция
Владельцы патента RU 2559890:
Общество с ограниченной ответственностью "Производственно-строительная фирма "Стройтехматериал" (RU)
Изобретение относится к получению термопластичных каучуковых композиций, применяемых для герметизации различных строительных конструкций из стекла, металла, пластмассы, дерева, стыковых соединений в машиностроении, автомобилестроении. Термопластичная каучуковая композиция содержит масс. %: синтетический каучук, выбранный из группы: высокомолекулярный полиизобутилен, бутилкаучук, этиленпропиленовый каучук или их сочетание 4,0-6,0; пластификатор, выбранный из группы: индустриальное масло, трансформаторное масло, полиизобутилен олигомерный или их сочетание 5,0-7,0; сополимер этилена с винилацетатом 10,0-15,0; канифоль или эфиры канифоли или талловая канифоль по необходимости 4,0-8,0; антиоксидант фенольного типа 0,5-1,5; модификатор - смесь пластичной смазки на основе кремнийорганической жидкости и органофункционального алкоксисилана с амино- или эпоксигруппами при их соотношении от 3:1 до 4:1 5,6-7,0; наполнители остальное. Технический результат - термопластичная каучуковая композиция обладает высокими эксплуатационными свойствами, технологическими свойствами - быстрым схватыванием, отсутствием липкости после нанесения, повышенной адгезией к стеклу, металлу (алюминий, сталь), пластмассе ПВХ (Сайдинг), 0,85 мПа, низким водопоглощением (до 0,12%) за 24 часа, не стекает при температуре плюс 180°C, сохраняет свойства после выдержки при температуре минус 60°C. 2 табл., 9 пр.
Настоящее изобретение относится к каучуковой композиции для герметизации на основе синтетических каучуков и может быть применено в машиностроении, для герметизации различных строительных конструкций из стекла, металла, пластмассы, дерева и других, в частности, в автомобилестроении, вагоностроении, оконном производстве.
Известны термопластичные герметизирующие композиции - материалы на основе полиизобутилена, смол, битума, асбеста, масла, минеральных наполнителей (Николаев А.Ф. «Синтетические полимеры и пластические массы на их основе», 1966 г., стр. 78-85). Недостатком этих материалов является низкая когезионно-адгезионная прочность к стеклу, металлу, пластмассе, особенно при отрицательной температуре, ниже минус 40 C, хладотекучесть при температуре плюс 30-40 C.
Известен термопластичный состав (SU 742450), содержащий, масс.%: этиленпропиленовый каучук 5,0-12,0, бутилкаучук 1,0-4,0, минеральное масло 5,0-17,0, битум 30,0-50,0, пимаровую кислоту 2,0-4,0, наполнители остальное. Состав хладотекуч, адгезионная прочность к субстратам - металл, стекло, дерево - при отрицательной температуре низкая, наблюдается адгезионный отрыв от вышеуказанных материалов.
В патенте 2139312 RU описывается адгезионная композиция, состоящая из сополимера этилена с винилацетатом 62,0-90,0, талька 1,0-10, Y-аминопропилтиэтоксисилана 1,0-5,0, канифоли 5,0-20,0, слюды 1,0-3,0. Состав композиции не обеспечивает необходимой адгезионной прочности при отрицательной температуре, при этом нанесение композиции производится на нагретую металлическую поверхность, что затрудняет ее применение, например, в строительных условиях и на линиях производства стеклопакетов.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемом результату является термопластичный герметизирующий материал и способ его получения (RU 2309969), содержащий полиизобутилен или бутилкаучук или этиленпропиленовый каучук или их смесь 7,0-30,0, минеральное масло 6,0-23,0, пигменты 0,1-1,0, стеарат кальция 0,5-2,0, наполнители - мел, цемент, тальк, тех. углерод, асбест, битум или их смеси, окисленный атактический полипропилен 1,0-10,0. Указанный состав при температуре плюс 80-100°C стекает с вертикальной поверхности, не обеспечивает достаточную адгезию к металлу, стеклу, пластмассе и другим материалам при температуре плюс 20-25°C и отрицательной минус 40°C, что делает невозможным его применение, например, для производства и эксплуатации конструкции стеклопакетов, в оконном производстве, монтаже панелей из сайдинга.
Задача предлагаемого изобретения - получение термопластичной каучуковой композиции, обладающей повышенными адгезионными свойствами к различным материалам (стекло, металл, пластмасса, дерево и др.), низким водопоглощением, термостойкостью, морозостойкостью (до минус 60°C).
Технический результат достигается путем использования в термопластичной каучуковой композиции синтетических каучуков (высокомолекулярный полиизобутилен, бутилкаучук, этиленпропиленовый каучук или их сочетание), пластификаторов, сополимера этилена с винилацетатом, канифоли или эфира канифоли или талловой канифоли, антиоксиданта фенольного типа, модификатора смеси пластичной смазки на основе кремнийорганической жидкости - органофункционального алкоксисилана с амино- или эпоксигруппами при их соотношении от 3:1 до 4:1 при следующем соотношении компонентов (масс.%):
| Синтетический каучук - высокомолекулярный | |
| полиизобутилен, бутилкаучук, этиленпропиленовый | |
| каучук или их сочетание | 4,0-6,0 |
| Пластификатор | 5,0-7,0 |
| Индустриальное масло или трансформаторное | |
| Полиизобутилен олигомерный | |
| Сополимер этилена с винилацетатом | 10,0-15,0 |
| Канифоль или эфиры канифоли или талловая канифоль, | |
| по необходимости | 4,0-8,0 |
| Антиоксидант фенольного типа | 0,5-1,5 |
| Модификатор - смесь пластичной смазки на основе | |
| кремнийорганической жидкости и активатора | |
| адгезии - органофункционального алкоксисилана с амино- | |
| или эпоксигруппами при их соотношении от 3:1 до 4:1 | 5,6-7,0 |
| Наполнитель | остальное |
При изготовлении термопластичной герметизирующей композиции (по предлагаемому изобретению) использовали следующие сырьевые компоненты:
- Высокомолекулярный полиизобутилен - ГОСТ 13303-86;
- Бутилкаучук ТУ 2294-034-05766801-95;
- Этиленпропиленовый каучук - ТУ 2294-035-0576680-95;
- Олигомерный полиизобутилен (М. Масса 10000-25000) - ТУ 38.303-02-99-99;
- Индустриальное масло - ГОСТ 20799-88;
- Трансформаторное масло - ГОСТ 982-80;
- Антиоксидант фенольного типа - агидол - 110 ТУ 2492-447-05742686-2006, эвернокс 10, эвернокс 10 GF (ООО «Винхимколор», г. Москва);
- Сополимер этилена и винилацетата, содержащий 10,0-45,0 масс.% винилацетатных групп ТУ 6-05-1636-97;
- Пластичная смазка на основе кремнийорганической жидкости - ЦИАТИМ 221, ГОСТ 9433-80, ВНИИНП - 207, ГОСТ 19774-74;
ВНИИНП - 225, ГОСТ 19782-74, ВНИИНП - 298, ТУ 38.101287-72, ВНИИНП - 258, ТУ 38.101349-79;
- Алкоксисиланы - АГМ - 9-3 - аминопропил триметоксиэтоксисилан (Россия);
N-(2-аминоэтил)-3-аминопропилметилдиметоксисилан;
GF - 95 («Wacker», Германия);
γ-глицидоксипропилтриметоксисилан Ζ - 60-40;
γ-глицидоксипропилтриметоксисилан Ζ - 60-44 («Dow Corning», США);
- Канифоль ГОСТ 19113-85;
- Эфиры канифоли ОСТ, 8126-78;
- Талловая канифоль ГОСТ 14201-83;
- Наполнители - мел ГОСТ 12085-88, ТУ 5743-002-2956580-95, двуокись титана, тальк, асбест, кальцит, аэросил, тех. углерод.
Каучуковую термопластичную композицию по предлагаемому изобретению изготовляют по следующей технологии в три стадии.
В предварительно нагретый до температуры плюс 150°C - 160°C смеситель с Z-образными лопастями (ЗШ - 400) загружают синтетические каучуки, антиоксидант фенольного типа, пластификатор, 1/3 наполнителей, перемешивают 25-35 минут.
Во вторую стадию загружают канифоль или их производные, по необходимости, сополимер этилена с винилацетатом, наполнители 1/3, перемешивают 20-25 минут.
В третью стадию добавляют предварительно приготовленный модификатор - смесь пластичной смазки и алкоксисилана, оставшуюся часть наполнителей, время смешения 20 минут, общее время смешения композиции 65-75 минут.
Для улучшения гомогенизации и однородности готовой каучуковой термопластичной композиции, сокращения сроков ее изготовления модификатор - смесь пластичной смазки и алкоксисилана - готовится в отдельной емкости и перемешивается вручную - 15-20 минут (при комнатной температуре 18-20°C).
Выгрузка термопластичной каучуковой композиции из смесителя производится брикетами массой 2-10 кг или в виде жгутиков диаметром 3-5 мм в тару (картонные коробки), покрытую антиадгезионным покрытием.
Испытания физико-механических и эксплуатационных характеристик композиции проводились по следующим методикам:
- Время схватывания до отсутствия прилипания определялось временем с момента нанесения на поверхность, отсутствием липкости композиции к стеклянной палочке,
- Условная прочность в момент разрыва, ГОСТ 21751,
- Прочность сцепления с основанием - металл, стекло, пластмасса ГОСТ 26589,
- Водопоглощение, сопротивление текучести ГОСТ 259456,
- Гибкость на брусе при отрицательной температуре, ГОСТ 2678.
Составы термопластичной каучуковой композиции и их свойства приведены в таблицах 1 и 2.
Из характеристик таблицы 2 видно, что предполагаемая термопластичная каучуковая композиция обладает улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами.
Композиция (по предлагаемому патенту), например, для применения в оконном производстве и других скомпонована таким образом, чтобы обеспечить долгосрочные (не менее 10-15 лет) адгезионные характеристики со стеклом, металлом, полимером, деревом, а также краткосрочные характеристики, поскольку термопластичная каучуковая композиция удерживает элементы конструкции за счет сцепления с материалом сразу после ее нанесения на поверхность. Указанные в таблице 2 характеристики обеспечиваются составом композиции с модификатором, содержащим пластичную смазку, основой которой является кремнийорганическая жидкость и органофункциональный алкоксисилан с амино- или эпоксигруппами. Компоненты модификатора совмещаются между собой, а также с другими составляющими композиции, что придает необходимые физико-технические и эксплуатационные свойства для ее работоспособности в конструкции.
Термопластичная каучуковая композиция испытана в производстве клееных стеклопакетов (вторая зона герметизации) и в стыках конструкции из сайдинга (в построечных условиях). Температура нанесения композиции плюс 150-160°C.
Степень надежности службы конструкции с использованием термопластичной каучуковой композиции (по предлагаемому изобретению) подтверждена испытанием стеклопакетов. Точка росы стеклопакетов (с применением герметизирующей композиции), испытанная в соответствии с ГОСТ 24866-99, составляет минус 45°C.
Термопластичная каучуковая композиция для герметизации, включающая высокомолекулярный полиизобутилен, или бутилкаучук, или этиленпропиленовый каучук или их сочетание, пластификатор - индустриальное или трансформаторное масло, или олигомерный полиизобутилен или их сочетание, сополимер этилена с винилацетатом, по необходимости канифоль или ее производные, антиоксидант фенольного типа, наполнитель и модификатор - смесь пластичной смазки на основе кремнийорганической жидкости и органофункционального алкоксисилана с амино- и эпоксигруппами при их соотношении от 3:1 до 4:1 при следующем соотношении компонентов масс.%:
| Синтетический каучук - высокомолекулярный полиизобутилен, бутилкаучук, этиленпропиленовый каучук, или их сочетание | 4,0-6,0 |
| Пластификатор | 5,0-7,0 |
Индустриальное
| или трансформаторное | |
| или олигомерный полиизобутилен или их сочетание | |
| Сополимер этилена с винилацетатом | 10,0-15,0 |
| Канифоль или ее производные, по необходимости | 4,0-8,0 |
| Антиоксидант фенольного типа | 0,5-1,5 |
| Модификатор - смесь пластичной смазки на основе кремнийорганической жидкости и органофункционального алкоксисилана с амино - или эпоксигруппами при их соотношении от 3:1 до 4:1 | 5,6-7,0 |
| Наполнитель | остальное |
