ПОЛИУРЕТАНОВАЯ КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ
POLYURETHANE ADHESIVE COMPOSITION

Изобретение относится к быстроотверждающимся клеевым композициям на основе полиуретанов холодного отверждения. Может найти применение в машиностроении, автомобилестроении, строительстве, а именно быть использовано для восстановления и ремонта пластиковых элементов автомобиля (автомобильные бампера, приборные щитки и т.п.); а также может найти применение при ремонтных работах для заделывания пробоин бензобаков транспортных средств; для склеивания полимерных, металлических, деревянных, стеклянных изделий; для приклеивания (по необходимости) изделий из различных материалов (металл, пластик, стекло и др.) к стеклу, металлу, пластмассе и другим материалам.
Известен полиуретановый клей, содержащий продукт №24 (полиэфир), продукт №102 Т (толуилендиизоцианат), смолу перхлорвиниловую и ацетон. Отверждение данного клея происходит в течение 24 часов при нормальной температуре, что не всегда удовлетворяет требованиям технологического процесса [1].
Для склеивания металлов, стекла, пластических масс и других конструкционных материалов применяют клеи АДВ-11, ВК-11, ПУ-2 и др. [2]. Однако применение этих клеев ограничено их невысокой теплостойкостью и низкой термостойкостью, что определяет рабочую температуру, не превышающую 80-85°С.
Данного недостатка лишена клеевая композиция [3], включающая полиэфир, толуилендиизоцианат, органический растворитель, отличающаяся тем, что с целью повышения теплостойкости и сокращения ее сушки при комнатной температуре она содержит 1,7-(м-карборанилен) диизоцианат. Недостатком данной клеевой композиции является относительно длительное время отверждения в течение 6 часов и токсичность, т.к. клеевая композиция содержит высокотоксичный продукт толуилендиизоцианат.
Известен менее токсичный клей для крепления теплозвукоизоляционных и декоративно-облицовочных материалов [4], включающий полиэфир 24К на основе себациновой кислоты, глицерина и гликоля 100 вес.ч., смолу поливинилхлорированную марки ПСХ-ЛС 30-60 вес.ч., смесь органических растворителей 340-370 вес.ч. и полиизоцианат 50-150 вес.ч., но он также имеет относительно длительное время отверждения в течение 6-9 часов.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является полиуретановая композиция [5] на основе простого полиэфира Лапрола с мол.м. 400-2000, 2,4-толуилендиизоцианата, метилметакрилата и метил-1,4-диазоцикло-2,2,2-октана, дополнительно содержит 4,0-10,0 мас.ч. фурилового спирта и 5,0-13,0 мас.ч. аэросила в расчете на 100 мас.ч. Лапрола. Эта полиуретановая композиция и некоторые клеи, рассмотренные выше, содержат в качестве отвердителя высокотоксичный продукт толуилендиизоцианат (относится к первому классу опасности), который при температуре +21,5°С кристаллизуется, поэтому в случае кристаллизации его необходимо расплавить, поместив емкость с продуктом в водяную баню с температурой 50-60°С. Температура кристаллизации толуилендиизоцианата является причиной низкой технологичности при изготовлении клея. Свойства предлагаемого отвердителя приведены в таблице 1.
Таблица 1
Наименование отвердителя
Наименование показателей
Блокированный полиизоцианат (4,4'-дифенилметандиизоцианат) ТУ 113-03-38-106-90
Толуилендиизоцианат ТУ 113-38-95-90
1. ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м<sup>3</sup>
0,5
0,05
2. Температура кристаллизации, °С
ниже 10
21,5
3. Температуравспышки, °С
202
126
4. Температура воспламенения, °С
220
132
5. Характер действия на организм человека
Вызывает повреждение кожных покровов, дерматиты
Сильно раздражает верхние и глубокие дыхательные пути, вызывает астмоподобные заболевания легких, повышенную чувствительность кожи, раздражения глаз, нарушаются обменные процессыпри длительном контакте появляется плохое самочувствие, чувство стеснения вгруди, одышка, кашель, повышение температуры, бессонница
6. Гарантированный срок хранения, месяц
12
3
Цель изобретения - уменьшение времени отверждения, повышение адгезионной прочности, повышение технологичности приготовления, увеличение возможности использования в широком интервале температур до +230°С.
Технический результат в заявляемом изобретении достигается тем, что полиуретановая клеевая композиция на полиэфирной и полиизоцианатной основе, отличающаяся тем, что смесь простого полиэфира и блокированного полиизоцианата с целью повышения адгезионной прочности, расширения температурного интервала эксплуатации до +230°С модифицируется эпоксидной диановой смолой ЭД-20, для исключения порообразования и уменьшения времени отверждения (3-10 мин) содержит раствор полисилазана в толуоле, а для повышения прочности при сжатии в качестве наполнителя содержит оксид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Полиэфир простой
90-100
Блокированный полиизоцианат
80-120
Эпоксидная диановая смола ЭД-20
10-40
Раствор полисилазана
10-25
Толуол
10-20
Наполнитель - оксид алюминия
50
Сопоставительный анализ заявляемого состава с прототипами по отдельным компонентам показывает, что модификация полиуретанов эпоксидной составляющей позволяет добиться повышения адгезионной прочности, расширения температурного интервала отверждения до +230°С. За счет замены высокотоксичного продукта толуилендиизоцианата блокированным полиизоцианатом, например 4,4'-дифенилметандиизоцианатом, происходит снижение токсичности, повышение технологичности приготовления полиуретановой клеевой композиции, а для исключения порообразования и уменьшения времени отверждения (3-10 мин) добавляется раствор полисилазана в толуоле, для повышения прочности при сжатии в качестве наполнителя оксид алюминия.
Полиуретановую клеевую композицию готовят следующим образом: простой полиэфир, например Лапрол, и эпоксидную диановую смолу ЭД-20 сначала необходимо прокалить в термошкафе при температуре 100-110°С для удаления влаги, затем рецептурное количество указанных компонентов поместить в емкость и тщательно перемешать для получения однородной смеси. Затем ввести в смесь полиэфира с эпоксидной диановой смолой ЭД-20 необходимое количество раствора полисилазана в толуоле, потом добавить наполнитель оксид алюминия и блокированный полиизоцианат (4,4'-дифенилметандиизоцианат). Готовую смесь нужно тщательно перемешать для получения однородной массы, которую наносят на место склеивания. Отверждение происходит при комнатной температуре в течение 3-10 минут. После отверждения желательно выдержать склеенные материалы в ненагруженном состоянии в течение суток, для более полной полимеризации глубоких слоев клеевой композиции.
Физико-механические свойства полиуретановой клеевой композиции приведены в таблице 2.
Наименование
Ед. изм.
Прототип
Полиуретановая клеевая композиция
Продолжительность отверждения
мин
8
3-10
Степень набухания в бензине
%
1,0
0,8
Степень набухания в масле
%
0,55
0,5
Адгезионная прочность к стали
кгс/см<sup>2</sup>
300
320
Прочность при одноосном сжатии
кгс/см
490
900
Максимальнаярабочая температура
°С
+220
+230
Использованные источники
1. Авторское свидетельство СССР №160309, МПК С08G, C09H; кл. 39B, 22, 22I, 2, 1964.
2. А.П.Петрова. Клеящие материалы. Справочник / Под ред. чл. корр. РАН, д-ра техн. наук Е.Н.Каблова, д-ра техн. наук С.В.Резниченко. - М.: ЗАО «Редакция журнала «Каучук и резина», 2002, с.38, 54, 96.
3. Авторское свидетельство СССР №702053, кл. С09J 3/14, 1979.
4. Авторское свидетельство RU №2225426, кл. С09J 175/06, 167/02, 127/24, 2004.
5. Авторское свидетельство SU №1581725 А1, кл. С08L 75/08; С08K 13/02, 1990.