герметизирующая композиция
Классы МПК: | C08L81/04 полисульфиды C09K3/10 для герметизации или уплотнения соединений или крышек |
Автор(ы): | Каблов Евгений Николаевич (RU), Зайцева Елена Ивановна (RU), Смирнов Денис Николаевич (RU), Евсеева Вера Анатольевна (RU), Самсонова Наталья Викторовна (RU) |
Патентообладатель(и): | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2010-07-01 публикация патента:
20.12.2011 |
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. Герметизирующая композиция содержит полисульфидный олигомер, минеральный наполнитель - диоксид титана, оксид хрома, химически осажденный мел, адгезионную добавку - фенолоформальдегидную смолу и эпоксидную смолу - смесь высокомолекулярной эпоксидной смолы и диановой эпоксидной смолы, модифицированной тиоколом, сшивающий агент - водный раствор бихромата натрия, фенил- -нафтиламин и -аминопропилтриэтоксисилан. Герметизирующая композиция может дополнительно содержать антисептическую добавку в количестве 1-4 мас.ч. Технический результат - создание герметизирующей композиции с увеличенной жизнеспособностью, повышенной адгезией к полимерным конструкционным материалам (ПКМ) и металлу, грибостойкостью при сохранении прочности при растяжении на уровне прототипа. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.
Формула изобретения
1. 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- -нафтиламин и -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- -нафтиламин | 1-3 |
-аминопропилтриэтоксисилан | 1-4 |
2. Герметизирующая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве минерального наполнителя она содержит диоксид титана, оксид хрома и химически осажденный мел.
3. Герметизирующая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидной смолы она содержит смесь высокомолекулярной эпоксидной смолы и диановой эпоксидной смолы, модифицированной тиоколом.
4. Герметизирующая композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит антисептическую добавку в количестве 1-4 мас.ч.
Описание изобретения к патенту
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- -нафтиламин и -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- -нафтиламин | 1-3 |
-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 -аминопропилтриэтоксисилана в сочетании с фенил- -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- -нафтиламин (ТУ 6-14-202-67) и -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- -нафтиламин в количестве 2 мас.ч. и -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- -нафтиламин | 2 | 1 | 3 | - |
-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.
Класс C09K3/10 для герметизации или уплотнения соединений или крышек