ГЕРМЕТИЗИРУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ
SEALING COMPOSITION

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.