термо-, топливостойкая силоксановая герметизирующая композиция холодного отверждения
Классы МПК: | C08L83/04 полисилоксаны C09K3/10 для герметизации или уплотнения соединений или крышек C08K5/57 оловоорганические соединения C08K3/36 диоксид кремния C08K3/22 металлов |
Автор(ы): | Хорошавина Юлия Владимировна (RU), Николаев Геннадий Александрович (RU), Неверовская Анна Юрьевна (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт синтетического каучука имени академика С.В. Лебедева" (ФГУП "НИИСК") (RU), Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство образования и науки Российской Федерации (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2013-02-12 публикация патента:
10.12.2014 |
Изобретение может быть использовано для герметизации агрегатов самолетных конструкций, эксплуатирующихся в широком интервале температур. Термо-, топливостойкая герметизирующая композиция на основе полидиметилметил(гексафторалкил)силоксанового полимера формулы
где Rf
n=99-50, m=1-50, l=3-15, включает минеральный наполнитель, выбранный из оксида цинка, диоксида титана, диоксида кремния, структурирующий - тетраэтоксисилан или этилсиликат - агент и катализатор - соль олова. Изобретение позволяет получать герметики, способные вулканизоваться при комнатной температуре и обладающие высокими термо- и топливостойкостью. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 пр.
Формула изобретения
1. Термо-, топливостойкая герметизирующая композиция на основе полидиметилметил(гексафторалкил)силоксанового полимера формулы
n=99-50, m=1-50, l=3-15, включающая катализатор - соль олова, структурирующий агент - тетраэтоксисилан или этилсиликат, и минеральный наполнитель, выбранный из группы, включающей оксид цинка, диоксид титана, диоксид кремния при следующем соотношении ингредиентов, масс.ч.:
полидиметилметил(гексафторалкил)силоксановый каучук | 100 |
минеральный наполнитель | 60-300 |
катализатор | 0,5-1,5 |
структурирующий агент | 2,5-7,0 |
2. Герметизирующая композиция по п.1, где в качестве катализатора используют соли олова, выбранные из группы, включающей октоат, дибутилдилауринат, дибутилдикаприлат олова.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области получения герметиков на основе фторсилоксанов, применяемых в авиационной промышленности для герметизации агрегатов самолетных конструкций (штепсельных разъемов, топливных отсеков, датчиков, гермовводов и т.д.), эксплуатирующихся в широком интервале температур.
Известна герметизирующая композиция (авт. св. СССР 473732, С08К 3/10, C08L 83/08, приор. от 12.08.63 г.), включающая:
низкомолекулярный полидиметилметил(3,3,3-трифторпропил)-силоксановый каучук - 100 мас.ч.,
минеральный наполнитель - диоксид титана - 50-150 мас.ч.,
структурирующий агент - 2,5-7,0 мас.ч.,
октоат олова - 0,5-1,5 мас.ч.
Данный герметик отличается пастообразной консистенцией без применения растворителей и способностью вулканизоваться при комнатной температуре.
Недостатком этого герметика является недостаточно высокая термостойкость (предел рабочих температур - 240°С), что ограничивает его применение.
Известен топливостойкий герметик (пат. РФ2223296, C08L 83/14, С09К 3/10, приор. от 18.11.02 г.), содержащий:
полиметилгексафторалкилсилоксановый каучук, состоящий из диметилсилоксановых и метилгексафторпропеновых звеньев с содержанием последних не менее 33 мол.%, - 100 мас.ч.,
минеральный наполнитель - 60-300 мас.ч.,
вулканизующий агент (смесь структурирующего агента метилметоксиолигосилоксана или тетраэтоксисилана и ускорителя вулканизации, взятых в соотношении 1:0,1÷1), - 10-30 мас.ч.
Данный герметик вулканизуется при комнатной температуре и обладает хорошей термостойкостью: по данным авторов настоящей заявки 13% потеря в весе наступает при 390°С.
Недостатком данного герметика является удовлетворительная топливостойкость: набухание в топливе ТС-1 за 24 ч при 20°С составляет 17%.
Наиболее близким аналогом является герметизирующая композиция (пат. РФ2290424, C08L 83/04, C09K 3/10, приор. от 29.11.04 г.), содержащая:
низкомолекулярный полифенилсилсесквиоксан-полиметил(3,3,3-трифторпропил)силоксановый каучук, состоящий из 92-97% лестничного полимера и 3-8% полиметил(3,3,3-трифторпропил)силоксанового полимера, - 100 мас.ч.,
минеральный наполнитель (диоксид титана, оксид кремния, диоксид кремния) - 60-250 мас.ч.,
структурирующий агент - 2,5-7,0 мас.ч.,
октоат олова - 0,5-1,5 мас.ч.
Данная композиция отличается пастообразной консистенцией без применения растворителей и способностью вулканизоваться при комнатной температуре.
Однако данный герметик также обладает недостаточно высокими термо- и топливостойкостью:
набухание в топливе ТС-1 при 20°С в течение 24 ч - 12% (мас.), температура, при которой потеря в весе составляет 13%, всего лишь 380°С.
Технической задачей данного изобретения является создание герметика на основе фторсилоксана, способного вулканизоваться при комнатной температуре и обладающего повышенными показателями по топливо- и термостойкости.
Поставленная задача достигается созданием герметизирующей композиции на основе фторсилоксанового полимера, включающей минеральный наполнитель, структурирующий (сшивающий) агент и катализатор вулканизации, где в качестве фторсилоксанового полимера используют полидиметилметил(гексафторалкил)силоксановый полимер общей формулы I
где Rf
n=99-50, m=1-50, l=3-15,
при следующем соотношении компонентов (мас.ч.):
полидиметилметил(гексафторалкил)силоксановый каучук - 100,
минеральный наполнитель - 60-300,
катализатор вулканизации - 0,5-1,5,
структурирующий (сшивающий) агент - 2,5-7,0.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем: в смеситель загружают каучук, затем при постоянном перемешивании и температуре 20-25°С загружают минеральный наполнитель, катализатор вулканизации и структурирующий (сшивающий) агент.
В качестве минерального наполнителя используют диоксид титана, оксид цинка или диоксид кремния (аэросил).
В качестве катализатора используют соли олова: октоат, дибутилдилауринат или дибутилдикаприлат олова.
В качестве структурирующего (сшивающего) агента используют тетраэтоксисилан или этилсиликат.
Определение условной прочности отвержденного герметика при растяжении и относительного удлинения при разрыве проводят по ГОСТ 21751.
Термостойкость определяют методом термогравиметрического анализа на приборе GTA-6000 фирмы Perkin Elmer. Масса навесок составляет 12-20 мг, скорость нагрева 10 град/мин в пределах от 40° до 600°С.
Определение изменения массы после воздействия топлива ТС-1 проводят по ГОСТ 9.030 на образцах размером 2×2 мм. Образцы выдерживают при температуре (23±2)°С в течение (24±1) ч в топливе для реактивных двигателей ТС-1 по ГОСТ 10227.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется нижеследующими примерами.
Пример 1
Для получения герметизирующей композиции в смеситель при перемешивании и температуре 20°С вводят:
полидиметилметил-(2'-(2,3,3-трифтор-2-трифторметилциклобутил)-этил)силоксановый каучук формулы I, где n=99, m=1, l=3, взятого в количестве 100 мас.ч.,
оксид титана - 60 мас.ч.,
октоат олова - 0,5 мас.ч.,
тетраэтоксисилан - 2,5 мас.ч.
Пример 2
В условиях примера 1 проводят смешение:
полидиметилметил-(2'-(2,3,3-трифтор-2-трифторметилциклобутил)-этил)силоксанового каучука формулы I, где n=80, m=20, l=15, - 100 мас.ч.,
оксида цинка - 300 мас.ч.,
дибутилдилаурината олова - 1,5 мас.ч.,
этилсиликата - 7,0 мас.ч.
Пример 3
В условиях примера 1 проводят смешение:
полидиметилметил-(2'-(2,2,3-трифтор-3-трифторметилциклобутил)-этил)силоксанового каучука формулы I, где n=70, m=30, l=10, - 100 мас.ч.,
оксида кремния - 180 мас.ч.,
дибутилдикаприлата олова - 1,0 мас.ч., тетраэтоксисилана - 4,5 мас.ч.
Пример 4
В условиях примера 1 проводят смешение:
полидиметилметил-(2'-(2,2,3-трифтор-3-трифторметилциклобутил)-этил)силоксанового каучука формулы I, где n=50, m=50, l=8 - 100 мас.ч.,
оксида кремния - 120 мас.ч.,
дибутилдилаурината олова - 0,8 мас.ч.,
этилсиликата - 5,0 мас.ч.
Пример 5
В условиях примера 1 проводят смешение:
смеси полидиметилметил-(2'-(2,3,3-трифтор-2-трифторметилциклобутил)этил)силоксанового каучука формулы I, где n=90, m=10, 1=6, взятого в количестве 50 мас.ч., и полидиметилметил-(2'-(2,2,3-трифтор-3-трифторметилциклобутил)-этил)силоксанового каучука формулы I, где n=90, m=10, l=6, взятого в количестве 50 мас.ч.,
оксида кремния - 200 мас.ч.,
октоата олова - 1,2 мас.ч.,
тетраэтоксислана - 4,5 мас.ч.
Пример 6 (контрольный)
В условиях примера 1 проводят смешение:
полифенилсилсесквиоксан-полиметил(3,3,3-трифторпропил)-силоксанового каучука - 100 мас.ч.,
оксида титана - 300 мас.ч.,
октоата олова - 1,1 мас.ч.,
тетраэтоксисилана - 7,0 мас.ч.
Свойства вулканизатов данных герметиков приведены в таблице, где 1-5 - примеры предлагаемого герметика, 6 - пример по прототипу.
№ п/п | Режим вулканизации, °С | Прочность при разрыве, | Относительное удлинение, L, % | Набухание в топливе ТС-1, 20°С, 24 ч, % | Температура, при которой потеря в вес составляет 13% (мас.) |
1 | 20 | 2,5 | 160 | 9 | 429 |
2 | 20 | 2,6 | 150 | 7 | 425 |
3 | 20 | 2,6 | 155 | 8 | 428 |
4 | 20 | 2,3 | 154 | 8 | 431 |
5 | 20 | 2,5 | 151 | 7 | 429 |
6 | 20 | 2,5 | 150 | 12 | 380 |
Как видно из приведенных в таблице данных, предлагаемая герметизирующая композиция обладает более высокими термо- и топливостойкостью, при этом по физико-механическим свойствам не уступает прототипу и способна вулканизоваться при комнатной температуре.
Класс C09K3/10 для герметизации или уплотнения соединений или крышек
Класс C08K5/57 оловоорганические соединения
Класс C08K3/36 диоксид кремния