Адгезионная композиция

 

Изобретение относится к адгезионным композициям, используемым в антикоррозионных и защитных покрытиях для газо-, водо-, нефтепроводов в качестве клея-расплава. Техническая задача - повышение сдвигающего напряжения при разрыве клеевого соединения между металлом и пластмассой с низкой поверхностной энергией (например, полиэтилен высокой плотности, полипропилен), снижение %-ного содержания природных смол в адгезионной композиции. Адгезионная композиция состоит из следующих компонентов, мас.%: сополимер этилена с винилацетатом - 62-90; тальк - 1-10, γ-аминопропилтриэтоксисилан - 1-5; канифоль - 5-20; слюда - 1-3. Новым в композиции является использование минеральных наполнителей: талька, слюды для усиления взаимодействия полимерной матрицы с металлами и пластмассами с низкой поверхностной энергией за счет образования дополнительных водородных связей. 3 табл.

Изобретение относится к адгезионным композициям, используемым в антикоррозионных и защитных покрытиях для газо-, водо-, нефтепроводов, в качестве клея-расплава.

В настоящее время используется большое число адгезионных композиций на основе сополимера этилена с винилацетатом (СЭВА) [1], [2]. Недостатком их является низкая адгезионная прочность к металлам при сдвиге и отслаивании, а также высокое содержание природных смол (35-55 мас.%).

Также известна адгезионная композиция на основе сополимера этилена с винилацетатом [3]. Однако высокая температура поверхности металла, на которую наносится адгезионный слой (для обеспечения высокой адгезионной прочности соединения) ограничивает применимость данной композиции, особенно в полевых условиях.

Наиболее близкой по составу, назначению, по совокупности признаков к заявленному изобретению является адгезионная композиция, состоящая из сополимера этилена с винилацетатом, канифоли, γ-аминопропилтриэтоксисилана [4], которая принята за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного вещества, принятого за прототип, относят то, что в известном веществе известного состава высокий процент природных смол, что снижает прочность композиции, теплостойкость и не обеспечивает высокой адгезионной прочности композиции при сдвигающих нагрузках.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в увеличении адгезионной прочности композиции при сдвигающих нагрузках, а также снижение процентного содержания природных смол.

Технический результат, который получается при осуществлении изобретения, состоит в увеличении адгезионной прочности композиции с металлами (сталь, алюминий) и с материалами с низкой поверхностной энергией (полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), полипропилен (ПП)) при сдвигающих нагрузках. Кроме того, применение предлагаемого изобретения в противокоррозионных покрытиях позволяет повысить надежность соединения изолирующего полимера и изолируемого металлического материала, благодаря высоким адгезионным свойствам композиции при достаточно низкой температуре нагрева металлического материала (120 -140^oC).

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что вещество известного состава, состоящее из сополимера этилена с винилацетатом, канифоли, γ-аминопропилтриэтоксисилана, дополнительно содержит в качестве минерального наполнителя слюду и тальк, при соотношении компонентов, мас.%: Сополимер этилена с винилацетатом - 62-90 Тальк - 1-10 γ-аминопропилтриэтоксисилан - 1-5 Канифоль - 5-20 Слюда - 1-3 Поверхность каждого минерального наполнителя, слюды и талька, имеет повышенную дефектность, и это предопределяет наличие активных центров на поверхности наполнителя, способных к образованию физических связей типа водородных с полимерной матрицей (СЭВА). Таким образом, минеральный наполнитель упрочняет композицию, повышает ее теплостойкость. Смешение минерального наполнителя с полимерной матрицей в присутствии модифицирующей добавки (γ-аминопропилтриэтоксисилан) усиливает взаимодействие полимерной матрицы с наполнителем, приводит к образованию водородных связей, способных взаимодействовать с металлами и термопластами.

Составы композиций приводятся в табл. 1 Приготовление композиции производят, в зависимости от объема, в смесителях червячного, роторного типа, на вальцах. В процессе приготовления используется сополимер этилена с винилацетатом (содержание винилацетата от 9-35%), канифоль, γ-аминопропилтриэтоксисилан, минеральный наполнитель: тальк, слюда.

Испытания прочности на сдвиг производились по методике США N 4133789 от 9.01.79, N 3393174 от 16.06.68 на образцах. Образец представляет собой склеенные адгезионной композицией пластины из металла и пластмассы. Размеры и материал пластин приводятся в табл. N 2 Склеивание пластин производили в следующем порядке: 1. Пластины очищаются ацетоном и вытираются насухо.

2. Пластмассовая поверхность предварительно нагревается до температуры 90-110^oC.

3. Металлическая поверхность нагревается до температуры 140-150^oC.

4. Расплавленная адгезионная композиция наносится на пластиковую поверхность.

5. На пластиковую поверхность со стороны адгезива быстро помещается нагретая металлическая поверхность.

6. На металлическую поверхность устанавливается на 5 минут груз массой 0,5 кг.

7. После охлаждения адгезионной композиции груз убирается, образец охлаждается до 23^oC, избыток адгезива убирается.

Испытания адгезионной прочности при отслаивании под углом 90^o определялись согласно ГОСТ 411-77.

Усилие разрыва связей определялось разрывной машиной марки P-5 завода "Точприбор". Результаты испытаний приводятся в табл. N 3.

При анализе табл. N 3 можно сделать вывод о том, что адгезионные композиции N 2, 4, 6, по сравнению с прототипом, обладают более высокими эксплуатационными показателями: прочностью адгезионных связей к стали, алюминию, полипропилену, полиэтилену высокой плотности при сдвигающих нагрузках при содержании природных смол в 2 раза меньше в мас.% отношении.

Использование адгезионной композиции для склеивания материалов с низкой поверхностной энергией с металлами позволяет повысить напряжение сдвига полипропилена и полиэтилена высокой плотности со сталью, с алюминием в 1,5 раза, тем самым увеличивая надежность склеиваемого соединения. Использование адгезионной композиции в качестве клея-расплава в антикоррозионных покрытиях трубопровода обеспечивает прочную связь материала трубы с полимерной оболочкой как при сдвигающих, так и отслаивающих нагрузках, см. табл. N 3. Состав предлагаемой композиции позволяет осуществить ее получение на существующих типах промышленного смесительного оборудования.

В адгезионную композицию можно добавлять термо-, светостабилизаторы, например диафен HH (N₁N¹-ди -β- нафтил-n-фенилендиаминн (C₂₆H₂₀N₂) в количестве 0,1-0,5 мас. %, технический углерод марки К-354, П-234 в количестве 0,5-2,0 мас.%.

Способ получения адгезионной композиции заключается в смешении сополимера этилена с винилацетатом (СЭВА) с канифолью и с аминопропилтриэтоксисиланом, а в качестве минерального наполнителя добавляют слюду и тальк. В адгезионную композицию добавляют дополнительно термо-, светостабилизаторы: диафен HH (в количестве 0,1-0,5 мас.%), технический углерод марки К-354 (в количестве 0,5-2,0 мас.%). Смешение ведут непрерывно в экструдере при нагревании до 110-120^oC, куда первоначально подают расплавленный сополимер этилена с винилацетатом, предварительно смешанный с термо-, светостабилизаторами, туда же подают канифоль, тальк, молотую слюду, жидкий γ-аминопропилтриэтоксисилан. По мере продвижения композиции к зоне выгрузки экструдера происходит ее смешение. После получения гомогенной смеси происходит ее выгрузка из экструдера.

Источники информации
1. Патент США N 4358557; C 08 L 23/08, 31/04, 93/04, опубл. 09.11.82 г.

2. Патент США N 4105611; C 08 L 93/00, 31/04, 93/04, опубл. 08.08.78 г.

3. Патент России N 2016040; C 09 J 123/06, 123/08, опубл. 09.09.91 г.

4. Патент США N 4133789; C 09 J 5/00, опубл. 09.01.79 г.

Формула изобретения

Адгезионная композиция, включающая сополимер этилена с винилацетатом, канифоль, γ-аминопропилэтоксисилан, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит в качестве минерального наполнителя слюду и тальк, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Сополимер этилена с винилацетатом - 62-90
Тальк - 1-10
γ-аминопропилэтоксисилан - 1-5
Канифоль - 5-20
Слюда - 1-3

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 24.06.2011

Дата публикации: 20.04.2012

---