КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ADHESIVE COMPOSITION

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.
6
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. России 2028358, МКИ C09J 111/00, опубл. 09.02.95).
Однако указанная клеевая композиция, хотя и имеет схожий состав, предназначена для склеивания изделий из ферритов.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является клеевая композиция, включающая полихлоропреновый каучук наирит ДП, бутилфенолформальдегидную смолу 101К, воду, оксид цинка, оксид магния, органический растворитель, представляющий собой смесь этилацетата и нефраса, причем она дополнительно содержит предварительно измельченное поликапроамидное волокно марки 23 КНТС (Пат. России 2435805, C09J 111/00, опубл. 10.12.11)
Однако указанная клеевая композиция не обеспечивает достаточно высокой прочности при склеивании вулканизованной резины.
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, предварительно измельченное поликапроамидное волокно марки 23 КНТС, причем используют модифицированное измельченное поликапроамидное волокно марки 23 КНТС, полученное путем его предварительной обработки неравновесной низкотемпературной плазмой тлеющего низкочастотного разряда переменного тока в вакуумной камере в течение 2 минут, при следующем соотношении компонентов, масс.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, модифицированное измельченное поликапроамидное волокно марки 23КНТС - 1,0-5,0.
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).
Измельченное поликапроамидное волокно марки 23 КНТС - 187 текс-размером 1-3 мм получают путем пропускания через экструдер.
Для модификации измельченного поликапроамидного волокна марки 23 КНТС использовали метод обработки в тлеющем низкочастотном разряде переменного тока (50 Гц). Время обработки 2 мин.
При использовании в клеевой композиции модифицированного измельченного поликапроамидного волокна марки 23 КНТС значительно повышаются адгезионные свойства клеевой композиции. В результате модификации волокон на их поверхности увеличивается число гидрофильных функциональных групп, улучшающих смачиваемость волокон, что приводит к их более равномерному распределению в клеевой пленке и, как следствие, к росту адгезионной и когезионной прочности.
Этим объясняется повышение прочности при склеивании вулканизованной резины между собой.
-2
Модификацию измельченных поликапроамидных волокон марки 23 КНТС осуществляли путем его предварительной обработки в неравновесной низкотемпературной плазме - в тлеющем низкочастотном разряде переменного тока (50 Гц). В вакуумную реакционную камеру помещали специальный держатель электродов из тефлона, на котором крепились металлические электроды. В непосредственном контакте с нижним электродом располагали специальную металлическую рамку, на которую помещались обрабатываемые волокна. Установку откачивали до давления 10 Па с помощью форвакуумного насоса, давление в реакционной камере контролировали с помощью вакуумметра. Затем проводили напуск очищенного воздуха через систему напуска до давления 15-20 Па и подавали напряжение на электроды от источника переменного тока. Питание осуществляли от сети через повышающий трансформатор, ток частотой 50 Гц, величина тока 100 мА измерялась амперметром. Время обработки волокон 2 мин (Гильман А.Б., Драчев А.И., Кузнецов А.А., Лопухова Г.В., Потапов В.К. Химия высоких энергий. 1997. Т.31. №2. С.141).
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°C до 85°C. После выгрузки смеси при температуре 105ºС 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, модифицированным измельченным поликапроамидным волокном марки 23 КНТС загружаются порциями в клеемешалку по мере набухания резиновой смеси. Общее время клеесмешения составляет 4,5-5 час, при этом введение модифицированного измельченного поликапроамидного волокна марки 23 КНТС 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 модифицированного измельченного поликапроамидного волокна марки 23 КНТС и перемешивают содержимое 5-10 минут до получения однородной массы.
Получают клеевые композиции 1-3, составы которых приведены в таблице 1. Клей представляет собой светло-серую жидкость. Клей технологичен, хорошо наносится на поверхность резины. Были исследованы различные содержания модифицированного измельченного поликапроамидного волокна марки 23 КНТС (табл.2).
Заявленные пределы модифицированного измельченного поликапроамидного волокна марки 23 КНТС 1,0-5,0 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), бутадиеннитрильного каучука (СКН-18М), этиленпропилендиенового каучука (СКЭПТ-40) и хлоропренового каучука (Неопрен АС) приведены в табл.2. Для проведения сравнительных испытаний было приготовлено 3 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°C) в течение 24 часов.
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°C) 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 СКИ-3 по прототипу составляет 0,69 МПа, а с использованием предлагаемого модификатора 1,34 МПа.
Таким образом, как видно из табл.2, при использовании в предлагаемой клеевой композиции модифицированного измельченного поликапроамидного волокна марки 23 КНТС 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.
Таблица 1
Компонент
Содержание компонентов в композиции, масс.ч.
1
2
3
прототип
Полихлоропреновый каучук наирит ДП
90,0
90,0
90,0
90,0
Бутилфенолформальдегидная смола 101К
90,0
90,0
90,0
90,0
Вода
3,0
3,0
3,0
3,0
Оксид цинка
5,0
5,0
5,0
5,0
Оксид магния
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
Измельченное поликапроамидное волокно марки 23 КНТС
-
-
-
1,0
Модифицированное измельченное поликапроамидное волокно марки 23 КНТС
1,0
3,0
5,0
-
Таблица 2
Тип подложки
Прочность при сдвиге, МПа
Показатель для композиции
Прототип
1
2
3
СКИ-3
1,34
1,61
1,14
0,69
СКН-18М
0,77
0,85
0,84
0,68
Неопрен АС
0,99
1,22
0,92
1,20
СКЭПТ-40
0,76
0,85
0,65
0,67
Нами установлено, что причиной повышения адгезионных показателей клеевых композиций является увеличение когезионной прочности клеевой пленки при введении в состав модифицированных измельченных поликапроамидных волокон марки 23 КНТС, а также их частичное проникновение в поверхностные слои резин.
Технико-экономический эффект, полученный от применения клеевой композиции, заключается в том, что ее применение позволяет значительно повысить прочность при склеивании вулканизованной резины между собой.