Адгезивный состав для крепления изделий из резин на основе нитрильных каучуков к металлическим поверхностям
Изобретение относится к разработке адгезивного состава для крепления резины на основе нитрильных каучуков к металлу во время вулканизации. Технической задачей заявленного изобретения является разработка водорастворимого адгезивного состава, способного работать при низком содержании сухого остатка. Поставленная задача решается путем синтеза в водной среде резорцино-формальдегидной смолы в присутствии тетрабората натрия как щелочного катализатора в концентрации 0,15±0,05 вес.%. Адгезивный состав может быть использован для изготовления резинометаллических изделий: манжеты, сальники. 3 табл.
Изобретение относится к разработке адгезивного состава для крепления резины к металлу во время вулканизации.
Известно использование карбофункциональных кремнийорганических производных, в частности 3-аминопропилтриэтоксисилана, для приготовления клеев и обработки поверхностей (Моцарев Г.В., Соболевский М.В., Розенберг В.Р. Карбофункциональные органосиланы и органосилоксаны. Москва: Химия, 1990. - c.124; Новицкая С.П., Нудельман З.Н., Донцов А.А. Фторэластомеры. Москва: Химия, 1988, с.180). Такие клеи могут содержать смолы (резольные, фенольные), 3-аминопропилтриэтоксисилан (АГМ-9), растворитель (метилэтилкетон). Содержание воды в органическом растворителе - метилэтилкетоне (ТУ 6-09-782-76) лимитируется нормативным документом и не превышает 0,8 вес.%. Органический растворитель в таких клеях является основным, вода - второстепенным. При разбавлении метилэтилкетона водой в таком клее существенно падает адгезивная прочность резины к металлу.
Известны водные клеи фирмы Henkel XW 7484 и XW 7856, представляющие собой водные дисперсии, коалесцирующие на поверхности разогретого металла в монолитную пленку (Морозов Ю.В., Резниченко С.В. Последние достижения в области химии и технологии эластомеров - Международная конференция по каучуку и резине IRC'98, Каучук и резина, 1, 1999, с.46). Такие адгезивы сравнимы с системами, содержащими растворитель, хотя и несколько уступают им по прочности крепления резины к металлу. Однако для крепления резин на основе каких эластомеров и какой их состав, данных нет (Байерсдорф Д. Крепление резин к металлу с помощью связующих систем "Хенкель". Каучук и резина, 6, 1996, с.3...7).
Известны клеи и адгезивы для крепления изделий из резины на основе акрилатных каучуков к металлическим поверхностям во время вулканизации: Хемосилы 211 и 222 (сухой остаток более 20%) фирмы Henkel, водоэмульсионный клей ВА-1 (ТУ 2294-330-12654617-95, сухой остаток не менее 12%).
В состав клея Хемосил 211 входят растворимые органические полимеры и диспергированные твердые вещества в органических растворителях. Данный продукт входит в группу легковоспламеняемых веществ.
Основу клея Хемосил 222 составляют растворимые органические полимеры, смачиватель и диспергированные твердые соединения в ксилоле. Указанный продукт входит в группу воспламеняемых и слабоядовитых веществ.
Ингредиенты обоих клеев не конкретизируются (Henkel KGaA, SPK 6/88, SPK 5/89).
В состав водоэмульсионного клея ВА-1 входит фенольная водорастворимая смола, полимеры (полибутадиен) и диспергированные твердые вещества (прототип). Конкретный состав не приводится.
Основным недостатком представленных адгезивов и клеев является необходимость при их использовании применять различные растворители, разбавители (органические жидкости) и высокое содержание сухого остатка, который представляет собой набор различных растворимых полимеров, диспергированных твердых веществ.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является разработка водорастворимого адгезивного состава, способного работать при низком содержании сухого остатка.
Этот технический результат достигается путем синтеза в водной среде резорцино-формальдегидной смолы в присутствии тетрабората натрия как щелочного катализатора.
Пример
В сосуд помещают 3000 г деионизированной воды, 80 г тетрабората натрия, 160 г параформальдегида и нагревают до полного растворения параформальдегида. После чего к полученному раствору добавляют еще 5000 г деионизированной воды, температура раствора должна быть не ниже 45°С и не выше 55°С. К полученному раствору при перемешивании добавляют 450 г резорцина и оставляют до полного самоохлаждения. Получают концентрат коричневого цвета. Для использования по назначению одну часть концентрата разбавляют в девяти частях воды (сухой остаток составляет 0,9%) и наносят на металлическую поверхность кисточкой, окунанием или распылением в один ... три слоя с промежуточной сушкой при 60...80°С.
Нами изучалось влияние на прочность крепления резины к металлу в присутствии различных солей и уровня рН, данные приведены в табл.1
| Таблица 1 Прочность крепления резины к металлу | |||
| № п/п | Реагент | рН | Прочность крепления резины к металлу, кг/см2 |
| 1 | щавелевая или фосфорная кислота | 1...2 | 10...12 |
| 2 | Na2CO3 | 10,8...11,2 | 7...10 |
| 3 | Na2B4O7 | 9,1...9,5 | 54...58 |
| 4 | Na2S | 12,3...12,6 | 40...48 |
| 5 | Na3PO4 | 11,9...12,3 | 7...10 |
| 6 | Na2SiO3 | 10,5...10,9 | 5...7 |
| 7 | CH3COONa | 7,2...7,6 | 4...6 |
| 8 | без реагента | 6...7 | 5...7 |
Как видно из полученных данных, для достижения полученного результата по креплению необходим не только определенный рН реакционной среды (около 9,3), но и присутствие в составе тетрабората натрия.
Прочность связи резины со стандартными металлическими образцами оценивалась согласно ТУ 38.105-823-88 "Детали резиновые для автомобилей ГАЗа, КамАЗа и других заводов". Норма по ТУ для резинометаллических изделий с применением нитрильных резин - не менее 25 кгс/см2 для манжет (сальников).
Образцы адгезивных составов приведены в табл.2, прочностные характеристики - в табл.3.
| Таблица 2 Образцы испытанных адгезивных составов (вес.%) | |||||
| Компоненты | Образец | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| тетраборат натрия в концентрации 0,15+/-0,05 вес.% | 0,10 | 0,20 | 0,15 | 0,05 | 0,25 |
| параформальдегид | 0,20 | 0,30 | 0,25 | 0,10 | 0,40 |
| резорцин | 0,60 | 0,80 | 0,70 | 0,50 | 0,90 |
| вода | 99,10 | 98,70 | 98,90 | 99,35 | 98,45 |
| плотность раствора, г/см3 | 1,010 | 1,012 | 1,011 | 1,080 | 1,140 |
| Таблица 3 Физико-механические испытания адгезивных составов (среднее из 5 образцов) | |||||
| Образец | Адгезивная прочность, кгс/см2 | ||||
| 1 | 33,4 | ||||
| 2 | 35,7 | ||||
| 3 | 40,2 | ||||
| 4 | 31,8 | ||||
| 5 | 30,6 | ||||
| прототип | 31,2 |
Адгезивный состав для крепления изделий из резин на основе нитрильных каучуков к металлическим поверхностям, включающий фенолформальдегидную водорастворимую смолу и воду, отличающийся тем, что в качестве фенолформальдегидной водорастворимой смолы он содержит продукт взаимодействия резорцина и параформальдегида, полученный в присутствии щелочного катализатора - тетрабората натрия в концентрации 0,15±0,05 вес.% при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Тетраборат натрия | |
| в концентрации 0,15±0,05 вес.% | 0,1-0,2 |
| Фенолформальдегидная водорастворимая смола - | |
| продукт взаимодействия резорцина | 0,6-0,8 |
| и параформальдегида | 0,2-0,3 |
| Вода | Остальное |
