Кремнийорганическая композиция холодного отверждения

 

Описывается кремнийорганическая композиция, в состав которой входит линейно-лестничный блоксополимер общей формулы

неорганический наполнитель – оксиды кремния или алюминия, и/или алюмосилоксановые волокна 1-26,5 мас.ч., структурирующий агент – тетраэтоксисилан или продукты его неполного гидролиза 0-9 мас.ч., катализатор отверждения – дибутилдилаурат олова, γ-аминопропилтриэтоксисилан или винилтрис(ацетоксимокси)силан 1-20 мас.ч. и дополнительно введен термостабилизирующий агент – фосфиды железа, никеля, оксиды железа, меди, церия или их смесь, нанесенные в виде активной фазы на металлы или оксиды металлов, выбранных из группы алюминия, железа и титана, 3-10,6 мас.ч. Техническим результатом является получение кремнийорганической композиции для термостойких эластичных материалов, работающих при температуре 300-350°С, кратковременно при 400°С, обладающих достаточно высокими электроизоляционными, прочностными и адгезионными свойствами. 3 табл.

Изобретение относится к области кремнийорганических композиций, отверждаемых на холоду, для получения термостойких эластичных материалов. Материалы находят широкое применение в различных отраслях промышленности и технике в качестве покрытий, универсальных клеев, прокладок, заливочных компаундов, в том числе работающих в экстремальных условиях высоких и/или низких температур.

Известна двухкомпонентная силиконовая композиция холодного отверждения (авт. свид. СССР №731780, 1983 г., МПК C 08 L 83/04). Она состоит из низкомолекулярного кремнийорганического каучука с концевыми функциональными группами в качестве полимерной основы (100 мас.ч.), оксидов кремния и титаната как наполнителей (8-12 мас.ч.) и октоата олова - катализатора отверждения (0,8-1,2 мас.ч.) Ее используют в качестве заливочного компаунда, отверждаемого при температуре окружающей среды. Материал работоспособен при нагревании до 180°С, но обладает малой адгезионной прочностью.

Известна также композиция на основе кремнийорганического каучука (авт. свид. СССР 1697406, 1996 г., МПК C 08 L 83/04), вулканизуемая при комнатной температуре и образующая герметизирующие материалы для использования в самолетостроении.

Материалы сохраняют рабочие свойства в замкнутом объеме в течение 100 часов при достаточно высоких температурах. Композиция включает, мас.ч.: силиконовый каучук (основа) в количестве 100, наполнитель 20-120, полиметилгидросилазан 0,2-10 и диэтилдикаприлат олова 0,3-10. Каучук имеет ММ=20×10³-200×10³ и содержит звенья (СН₃RSiО), где R - СН₃, СН₂СН₂СF₃.

В качестве наполнителя используют диоксиды кремния или титана. Материал имеет прочность на разрыв 23-30 кг/см² и относительное удлинение соответственно 180-80% (до и после старения). Полученный материал с сохранением эластичности может работать только до 250°С.

Защищена также авторским свидетельством СССР №1694604, 1991 г., МПК C 08 L 83/04, С 08 К 9/06, полимерная композиция на основе низкомолекулярного силоксанового каучука, которая может быть использована для герметизации изделий в машино- и приборостроении. Композиция позволяет повысить прочность на разрыв материалов, полученных после ее отверждения. В состав ее дополнительно введены кремнийорганические отходы, измельченные до размера частиц 3 см и обработанные смесью тетраэтоксисилана, гидроксида калия и воды, кроме того, композиция содержит также термостабилизирующую добавку - железоокисный пигмент - в количестве от 1 до 8 мас.ч. и поликупрофосфорсилоксан в количестве 0,3 мас.ч. Температурные и эксплутационные характеристики материалов при этом не приводятся.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому эффекту является кремнийорганическая композиция холодного отверждения, защищенная патентом РФ №2105778, 1998 г., МПК C 08 L 83/04 и С 08 К 13/02, для герметизации электронных, радио - и электрических приборов.

Композиция содержит низкомолекулярный органосилоксановый каучук с концевыми гидроксильными группами (основа или связующее) 100 мас.ч., неорганический наполнитель - аэросил A3 00 или двуокись титана, сланцевую золу в количестве 1-100 мас.ч., структурирующий агент - тетраэтоксисилан, этилсиликат 40 или 32. Связующее представляет собой в частности линейно-лестничный блоксополимер марки Лестосил Н формулы

В качестве катализатора использованы специально обработанные ДЭГА или ДМГА в количестве 1,5-8 мас.ч. Композиция отверждается в течение суток при комнатной температуре.

По данным физико-механических характеристик вулканизаты до старения имеют низкие значения прочностных характеристик (σ=14-17 кг/см², L=150%, после старения в вакууме при 300°С σ=5-6 кг/см², L=80-120%) даже при использовании блоксополимера (Б). В данном изобретении все композиции были использованы в качестве клеев для резин. Результаты испытаний материалов на разрыв показали разрушение резин при температуре 300°С. Иначе говоря, полученные материалы не выдерживают высоких температур, что является серьезньм недостатком предложенной композиции.

Перед авторами предполагаемого изобретения встала задача разработать композицию для получения термостойких эластичных материалов, работоспособных при температурах 300-350°С, кратковременно при 400°С, обладающих высокими электроизоляционными, прочностными и адгезионными свойствами.

В результате научных и экспериментальных исследований нами разработана кремнийорганическая композиция, в состав которой входит линейно-лестничный блоксополимер общей формулы

неорганический наполнитель - оксиды кремния или алюминия, и/или алюмосиликатные волокна 1-26,5 мас.ч.,

структурирующий агент - тетраэтоксисилан или продукты его неполного гидролиза 0-9 мас.ч.,

катализатор отверждения - дибутилдилаурат олова, γ-аминопропилтриэтоксисилан или винилтрис(ацетоксимокси)силан 1-20 мас.ч.

и дополнительно введен термостабилизирующий агент - фосфиды железа, никеля, оксиды железа, меди, церия или их смесь, нанесенные в виде активной фазы на металлы или оксиды металлов, выбранных из группы алюминия, железа и титана, 3-10,6 мас.ч.

Композицию готовят путем перемешивания компонентов в лопастном смесителе до получения гомогенной смеси, после чего к ней добавляют структурирующий агент и катализатор в необходимом количестве. Смесь отверждают при температуре окружающей среды до образования эластичного резиноподобного материала в течение 1-3 суток. Термостабилизирующие агенты, применяемые в составах композиций, приведены в таблице 1.

Пример 1

(№ 3, таблица 2). В перемешивающее устройство вводят, мас.ч.

Блоксополимер 100

Диоксид кремния 3

Алюмосиликатные волокна 5

Термостабилизирующий агент №2 7,5

Массу перемешивают в течение 5 минут, после чего в нее добавляют, мас.ч.:

γ-Аминопропилтриэтоксисилан 1

Этилсиликат 40 5

Полученную смесь перемешивают и отверждают на холоду в течение 2 суток при температуре окружающей среды.

Физико-механические свойства вулканизата на основе данной композиции приведены в таблице 2, №3.

Пример 2 (№8, таблица 2). В перемешивающее устройство вводят, мас.ч.

Блоксополимер 100

Оксид алюминия 20

Диоксид кремния 3

Термостабилизирующий агент №7 7,5

Полученную массу перемешивают в течение 5 минут, затем в нее добавляют катализатор отверждения винилтрис(ацетоксимокси)силан (18 маc.ч.).

Полученную смесь перемешивают и отверждают на холоду при температуре окружающей среды в течение 3 суток.

Физико-механические свойства вулканизата на основе данной композиции представлены в таблице 2, №8.

Остальные примеры составов композиции и физико-механические свойства вулканизатов, полученных на их основе, приведены также в таблице 2. Синтезированные композиции обладают высокими диэлектрическими свойствами. Их характеристики приведены в таблице 3.

Разработанное нами техническое решение соответствует критериям патентоспособности и, по нашему мнению, может быть рассмотрено экспертизой на предмет выдачи патента Российской Федерации.

Формула изобретения

Кремнийорганическая композиция холодного отверждения на основе линейно-лестничного блоксополимера для получения термостойких эластичных материалов, включающая неорганический наполнитель и катализатор отверждения, отличающаяся тем, что она содержит в качестве кремнийорганической основы линейно-лестничный блоксополимер формулы

где x=4-7; y=205-250,

неорганический наполнитель – оксиды кремния или алюминия и/или алюмосиликатные волокна, катализатор отверждения - дибутилдилаурат олова или его производные, гамма-аминопропилтриэтоксисилан или винилтрис(ацетоксимокси)силан и дополнительно содержит термостабилизирующий агент – фосфиды железа, никеля, оксиды железа, меди, церия или их смесь, нанесенные на металлы или оксиды металлов, выбранных из группы алюминий, железо и титан, и при необходимости структурирующий агент - тетраэтоксисилан или продукты его неполного гидролиза, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Кремнийорганическая основа 100

Неорганический наполнитель 1 - 26,5

Структурирующий агент 0 - 9

Катализатор отверждения 1 - 20

Термостабилизирующий агент 3 - 10,6