Клеевая композиция

Изобретение относится к клеевой композиции, применяемой для склеивания (с одновременным обеспечением герметичности) разнородных материалов с разными коэффициентами температурного расширения в узлах, испытывающих высокие вибрационные и ударные нагрузки, а также воздействие температур от минус 150 до 200°С. Клеевая композиция содержит следующее соотношение компонентов, мас.ч.: 30-40 эпоксидной диановой смолы, 8-10 монофункционального олигоэфирэпоксида, 8-10 трехфункционального олигоэфирэпоксида, 12-15 трициклокарбонатполиоксипропилентриола, 18-20 низкомолекулярной полиамидной смолы, 7-10 отвердителя аминного типа и 10-15 наполнителя. Изобретение позволяет повысить относительное удлинение композиции при растяжении при сохранении высоких прочностных и адгезионных характеристик. 1 табл.

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкционным клеевым и герметизирующим материалам, применяемым для склеивания (с одновременным обеспечением герметичности) разнородных материалов с разными коэффициентами температурного расширения в узлах, испытывающих высокие вибрационные, ударные нагрузки, воздействие температур от минус 150 до 200°С (кратковременно).

Из патентной литературы известна клеевая композиция, выбранная в качестве прототипа, содержащая эпоксидную диановую смолу, низкомолекулярную полиамидную смолу с аминным числом 300, монофункциональные, трехфункциональные олигоэфирэпоксиды, отвердитель аминного типа и наполнитель (см. патент №2196795, дата 2003.01.20, МПК 7 C 09 J 163/02, C 09 D 163/02). Однако известная клеевая композиция обладает недостаточной эластичностью и адгезионной прочностью в условиях все возрастающих требований по этой части.

Задачей данного изобретения является создание композиции для приготовления клея-герметика с достижением технического результата в виде повышенной эластичности (значительным относительным удлинением при растяжении) в сочетании с высокой конструкционной прочностью.

Эта задача решается тем, что клеевая композиция, включающая эпоксидную диановую смолу, олигооэфирэпоксиды: монофункциональный с содержанием 1 эпоксигруппы и трехфункциональный с содержанием 3 эпоксидных групп; низкомолекулярную полиамидную смолу, отвердитель аминного типа и наполнитель, дополнительно содержит трициклокарбонатполиоксипропилентриол при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Эпоксидная диановая смола	30-40
Монофункциональный олигооэфирэпоксид	8-10
Трехфункциональный олигооэфирэпоксид	8-10
Трициклокарбонатполиоксипропилентриол	12-15
Низкомолекулярная полиамидная смола	18-20
Отвердитель аминного типа	7-10
Наполнитель	10-15

Используемые компоненты имеют следующие характеристики. В качестве эпоксидной диановой смолы используют эпоксидные смолы марки ЭД-20, ЭД-16, ЭД-22 (ГОСТ 10587-84). В качестве монофункционального олигоэфирэпоксида применяют смолу марки Лапроксид 301 (ТУ 2226-337-10488057-97); в качестве трехфункциональных олигооэфирэпоксидов используют Лапроксид 703 (ТУ 2226-029-10488057-98) или Лапроксид 603 (ТУ 2226-322-10488057-94).

В качестве низкомолекулярной полиамидной смолы применяют полиамидную смолу марки ПО-300 (ТУ 2224-092-05034239-96), в качестве отвердителя аминного смесевой отвердитель М-4 (ТУ 2494-342-10488057-98) или этилендиаминометилфенол марки АФ-2 (ТУ 2494-511-00203521-94).

Трициклокарбонатполиоксипропилентриол используют марки Лапролат 803 (ТУ 2226-303-10488057-94). В качестве наполнителей применяют нитрид бора, асбест, оксид цинка, двуокись титана, электрокорунд и др.

Для экспериментальной проверки физико-механических характеристик клеевой композиции готовили 5 клеевых рецептур (см. табл.), а также известную композицию - прототип. Композиции предлагаемого состава изготавливали и испытывали следующим образом.

В лабораторный смеситель вводили навески диановых смол ЭД-20, ЭД-16, ЭД-22, Лапроксидов марок 603 или 703, 301, Лапролата 803. Компоненты подогревали до 70-80°С и перемешивали в течение 30-40 мин. К охлажденной смеси добавляли навески полиамидной смолы ПО-300, отвердителей М-4 или АФ-2, тщательно перемешивали, добавляли наполнители в количестве, необходимом для достижения необходимой вязкости и тиксотропных свойств.

С приготовленными клеевыми композициями готовили соответствующие образцы и проводили механические испытания.

Определение предела прочности клеевых соединений при температуре 20°С при сдвиге производили в соответствии с ГОСТ 14759-69, на отрыв - по ГОСТ 14760-69 на образцах из алюминиевого сплава АМг6.

Для изготовления образцов клеевых соединений бобышки из алюминиевого сплава диаметром 35 мм подвергали пескоструйной обработке. Затем образцы дважды обезжиривали ацетоном ГОСТ 2768-84 или нефрасом ГОСТ 8505-80 и просушивали.

Приготовленный клей наносили на обе склеиваемые поверхности бобышек, склеиваемые поверхности соединяли. Между склеиваемыми поверхностями не допускаются зазоры более 0,5 мм. Образцы клеевых соединений отверждают при температуре 20-25°С, удельном давлении 0,03-0,1 МПа в течение не менее 2 суток, затем проводили испытания на отрыв (не менее 5 образцов) при температуре 15-35°С в соответствии с ГОСТ 14760-69.

Определение предела прочности при сдвиге производили по ГОСТ 14759-69 на образцах из алюминиевого сплава АМг6.

Для изготовления образцов клеевых соединений пластинки размерами 2-3×20×60 мм из алюминиевого сплава подвергали пескоструйной обработке. Затем образцы дважды обезжиривали и просушивали. Приготовленные клеевые композиции наносили на обе склеиваемые поверхности пластин на площадь размерами 20×15 мм, склеиваемые поверхности соединяют. Между склеиваемыми поверхностями не допускаются зазоры более 0,5 мм. Образцы клеевых соединений отверждают при температуре 20-25°С, удельном давлении 0,03-0,1 МПа в течение не менее 2 суток, затем проводили испытания (не менее 5 образцов) при температуре 15-35°С.

Определение разрушающего напряжения и относительного удлинения при растяжении проводили в соответствии с ГОСТ 14236-81 на образцах из отвержденного клея в виде пленок - полосок толщиной 0,2-0,4 мм. Результаты механических испытаний также представлены в таблице.

Таблица Составы и результаты испытаний клеевых композиций
Рецептура, м.ч.	τсдв, МПа, при 20°С	σотр, МПа, при 20°С	εраст, % при 20°С
№1 ЭД-20 - 32, Лапроксид 703 - 10, Лапролат 803 - 12, Лапроксид 301 - 8, ПО-300 - 20, Отвердитель М-4 - 7, цинковые белила - 15	15,2	27,4	15,2
№2 ЭД-16 - 30, Лапроксид 603 - 9, Лапроксид 301 - 9, Лапролат 803 - 12, ПО-300 - 20, Отвердитель М-4 - 8, нитрид бора - 15	13,2	25,8	17,0
№3 ЭД-20 - 30, Лапроксид 603 - 8, Лапроксид 301 - 8, Лапролат 803 - 12, ПО-300 - 19, Отвердитель М-4 - 9, нитрид бора - 14	14,6	27,1	15,0
№4 ЭД-16 - 40, Лапроксид 603 - 10, Лапроксид 301 - 10, Лапролат 803 - 15, ПО-300 - 18, Отвердитель АФ-2 - 10, асбест - 10	14,0	25,2	24,5
№5 ЭД-22 - 30, Лапроксид 603 - 9, Лапроксид 301 - 8, Лапролат 803 - 12, ПО-300 - 20, Отвердитель М-4 - 8, цинковые белила - 10	15,8	29,5	15,4
Прототип ЭД-20 - 36, Лапроксид 603 - 16, Лапроксид 301 - 8, ПО-300 - 20, Отвердитель М-4 - 8, нитрид бора - 15	16,0	28,5	4,0

Изобретение позволяет повысить в 4 раза относительное удлинение эпоксидных композиций (до 15-25%) при сохранении высоких прочностных и адгезионных характеристик за счет дополнительного использования трициклокарбонатполиоксипропилентриола - Лапролата 803 в композиции, включающей, мас.ч.: эпоксидная диановая смола 30-40, олигооэфирэпоксиды: Лапроксид 301 с содержанием 1 эпоксигруппы - 8-10, Лапроксид 603 с содержанием 3 эпоксидных групп 8-10; низкомолекулярная полиамидная смола 18-21, отвердитель аминного типа М-4 7-8; наполнитель 10-15.

Клеевая композиция, содержащая эпоксидную диановую смолу, монофункциональный и трехфункциональный олигоэфирэпоксиды, низкомолекулярную полиамидную смолу, отвердитель аминного типа и наполнитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит трициклокарбонатполиоксипропилентриол при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Эпоксидная диановая смола	30-40
Монофункциональный олигоэфирэпоксид	8-10
Трехфункциональный олигоэфирэпоксид	8-10
Трициклокарбонатполиоксипропилентриол	12-15
Низкомолекулярная полиамидная смола	18-20
Отвердитель аминного типа	7-10
Наполнитель	10-15