КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ADHESIVE COMPOSITION

Изобретение относится к области получения клеевых композиций для соединения и крепления разнородных поверхностей в широком интервале временных и температурных условий, в первую очередь соединения металлических и неметаллических материалов, керамических, деревянных конструкций.
Известны многочисленные составы эпоксидных клеев, позволяющие создать адгезионный контакт как между однородными, так и неоднородными материалами при различных интервалах температур. Однако при этом:
- рецептурные возможности клеев не позволяют варьировать их временем «жизни», т.к. передозировка отвердителя приводит к охрупчиванию клеющего слоя, перегреву с возможным дымообразованием. Процесс отверждения становится неуправляемым, а шов полностью лишается технических свойств,
- расклейка клеевого эпоксидного шва является сложной технической проблемой, особенно при наличии в склейке шероховатых поверхностей, т.к. адгезия и когезия клеевого слоя достаточно велики, а эластичность практически отсутствует,
- растворители при расклейке неэффективны, а разрубание шва режущим инструментом приводит к смешанному отрыву с деформацией или разрушением склеиваемых поверхностей,
- по реологическим условиям эпоксидный клей после прижатия предмета длительное время не обеспечивает его поверхностной фиксации и приклеиваемый предмет скользит по вертикальной поверхности, не удерживается и почти неизбежно падает с нее.
Известно быстроотверждающееся эпоксидное связующее композиционных материалов горячего отверждения по патенту РФ №2327718, в котором содержится эпоксидной диановой смолы 100 мас.ч., изометилтетрагидрофталевого ангидрида - 60-80, ускорителя отверждения - алкиламина - 1.0-2,0. Недостатком является повышенная температура отверждения и необходимость сложного синтеза ускорителя.
Композиция по патенту РФ №2160752 включает дополнительно ускоритель аминометилфенольного ряда и уретановый пластификатор. Ее недостатки - низкая эластичность, композиция сложная по составу и технологии применения.
Указанные недостатки присущи целому ряду других связующих для композиционных материалов на основе диановых эпоксидных смол.
Известны различные тиоколовые герметики - У30М, У30МЭС5, УТ32НТ, УТ34, ВИТЭФ-1НТ, которые широко применяются как в строительстве, так и в судостроении в качестве защитных покрытий и герметизирующих материалов с хорошей масло-, бензостойкостью, атмосферостойкостью и физико-механическими показателями. Они химически инертны и обладают хорошими защитными свойствами. Время «жизни» этих материалов можно регулировать в значительных пределах, меняя дозировку отвердителя и ускорителя. Однако зачастую при недостаточно точной дозировке отвердителя происходит преждевременная сшивка и потеря технологических свойств (текучести). Адгезионные свойства этих материалов низки, на пористых поверхностях крепление происходит за счет заклепочного эффекта. На гладких поверхностях она вообще затруднена. Собственная вязкость тиоколовых герметиков достаточно велика, что не позволяет формировать тонкие клеевые слои, к тому же отсутствие необходимого уровня адгезионной прочности с большинством распространенных материалов не позволяет использовать их в качестве основы для клеев.
Простое механическое сочетание эпоксидного клея и тиоколового герметика неизбежно приводит к внутренне разнородной смеси без должных технологических и физико-механических свойств. Структура не является монолитной, а полимеры отверждаются самостоятельно по собственному механизму. Скорости не регулируются и не управляются. Адгезионные свойства не проявляются, состав непригоден для использования в качестве клеевой основы.
Расклейка швов, образованных такими клеями, сложна технически и, как правило, приводит в негодность склеиваемые поверхности.
Технической задачей изобретения является создание клеевой композиции, позволяющей осуществлять склеивание разнородных поверхностей в кратчайшие сроки, а в случае необходимости производить демонтаж склеенных поверхностей без их разрушения.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в реактопластической композиции, состоящей из двух компонентов основы и ускорителя в соотношении 100:(5-10), основа состоит из эпоксидной смолы, герметика, пластификатора, упрочнителя, ускоритель состоит из отвердителя, окислительного компонента, пластификатора и загустителя при определенных, указанных в формуле соотношениях составляющих.
Технический результат достигается тем, что в состав двухкомпонентной клеевой композиции в компонент «основа» включены эпоксидная смола, основа тиокольного герметика, пластификатор, упрочняющий наполнитель и в компонент «ускоритель» включены отвердитель аминный, окислительный компонент, пластификатор, мелкодисперсный загуститель при следующем соотношении компонентов, мас.ч:
Компоненты «Основы»:
эпоксидная смола
100
основа тиокольного герметика
20-150
пластификатор
10-30
упрочающий наполнитель
до 50
Компоненты «Ускорителя»:
отвердитель аминный
100
окислительный компонент
10-100
пластификатор
100
загуститель мелкодисперсный
до 200
В качестве ингредиентов используются следующие продукты:
смола эпоксидная ЭД-20 или ЭД-22
ГОСТ 10 587-84
паста герметика тиоколового У-30М
ГОСТ 13489-79
паста герметика тиоколового УТ-32
ГОСТ 24285-80
отвердитель ПЭПА
ТУ 2413-357-00203447-99
диоксид марганца
ГОСТ 25823-83
диметилфталат (дибутилфталат)
ГОСТ 8728-88
загуститель (ТiO<sub>2</sub>)
ГОСТ 9808-84
усиливающий наполнитель - сажа У-333
ТУ 2168-016-00204872-2003
Для изготовления композиции используется смесительное оборудование, обеспечивающее получение гомогенной суспензии компонентов смеси.
Предлагаемая композиция была разработана в химической лаборатории и опробована при изготовлении и испытаниях на выпускаемых изделиях.
Пример 1. Для приготовления «основы» клеевой композиции в смесительное устройство, снабженное Z-образной мешалкой, рубашкой, заполненной маслом, и наружным электрообогревом, загружают 100 г эпоксидной смолы ЭД-20 и 150 г основы тиоколового герметика У-30. При перемешивании смесь подогревают до температуры 40°С. Затем в смесь вводят 30 г пластификатора (дибутилфталата). После образования однородной массы порциями при работающей мешалке вводят 50 г наполнителя (белой сажи У-333). Перемешивание продолжают в течение 0,5 часа до образования однородной, вязкотекучей массы.
2
2
Для приготовления «ускорителя» в трехгорлую колбу, снабженную лопастной мешалкой, капельной воронкой и воронкой для дозировки сыпучих продуктов, загружают 100 г полиэтиленполиамина (ПЭПА) и 20 г пластификатора (дибутилфталата(ДБФ)), при работающей мешалке к смеси порциями загружают окислительный компонент 10 г диоксидмарганца (МnО) и 10 г загустителя (диоксида титана (ТiO)).
Аналогично приведенному примеру приготавливают клеевые композиции других составов. Составы композиций, иллюстрирующие предлагаемое изобретение, приведены в табл.1 и 2.
Таблица 1Состав «основы» клеевых композиций
№ п/п
Эпоксидная смола, ЭД-20, мас.ч.
Основа тиоколового герметика, У-30, мас.ч.
Пластификатор, ДБФ, мас.ч.
Наполнитель, БС-333, мас.ч.
1-0
100
20
10
0
2-0
100
100
20
25
3-0
100
150
30
50
Таблица 2Состав « ускорителя» клеевых композиций
№ п/п
Полиэтиленполиамина, ПЭПА, мас.ч.
Окислитель, МnO<sub>2</sub>, мас.ч.
Пластификатор, ДБФ, мас.ч.
Загуститель, TiO<sub>2</sub>, мас.ч.
1-у
100
10
20
10
2-у
100
50
50
50
3-у
100
100
100
-
4-у
100
10
100
200
Физико-механические характеристики полученных клеевых композиций приведены в таблице 3.
В таблице 3 обобщены результаты испытаний и показано, что оптимальные свойства могут быть получены при условии, что состав имеет соотношение «основа»: «ускоритель» 100:5.
Анализ всех приведенных данных показывает следующие преимущества заявляемого состава в сравнении с прототипом:
- заявляемый состав обеспечивает склеивание разнородных поверхностей, создает возможность их расклейки и демонтажа, технологичность и эффективность отверждения,
- клеевая композиция с данным составом обладает повышенным ресурсом за счет надежности сочетания компонентов,
- благодаря физическим свойствам состава (текучесть, адгезия, подбор времени отверждения) происходит эффективное и надежное склеивание,
- достигается возможность неоднократного соединения поверхностей без их разрушения,
- осуществляется дополнительная защита соединяемых поверхностей от эрозии,
- позволяет изготавливать сборно-разборные, сложносоставные изделия и конструкции,
- обеспечивает экономичность всего технологического процесса за счет доступности компонент.
Только заявляемая совокупность компонентов в приведенных количествах позволяет повысить рабочий ресурс клеевого шва и обеспечить возможность демонтажа и разделения поверхностей без их разрушения.