Клеевая композиция
Владельцы патента RU 2471842:
Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)
Изобретение относится к клеевой композиции для крепления резин на основе полярных и неполярных каучуков между собой и к металлам в изделиях авиационной, автомобильной промышленности и судостроения. Клеевая композиция включает бутадиеннитрильный каучук, фенолоформальдегидный олигомер, хлорированный полидиен, серу, гексарезорциновую смолу, органический растворитель. В качестве фенолоформальдегидного олигомера композиция содержит новолачные или резольные смолы, или их смеси. В качестве хлорированного полидиена композиция содержит хлорированный 3,4-полиизопрен, или хлорированный полибутадиен, или их смеси, а в качестве органического растворителя содержит этилацетат или метилэтилкетон, или их смесь, толуол, или его смесь с ацетоном. Использование клеевой композиции для крепления резин позволяет получить высокопрочные металлоэластомерные соединения, что улучшает качество и увеличивает ресурс резинотехнических изделий, повышает надежность изделий. 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.
Изобретение относится к области клеевых композиций и может быть использовано для крепления резин на основе полярных и неполярных каучуков между собой и к металлам в изделиях авиационной, автомобильной промышленности и судостроения.
Известна клеевая композиция, включающая бутадиеннитрильный каучук, фенолоформальдегидную смолу, оксид магния, N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид, бис-(о-бензамидодифенил)-дисульфид, технический углерод и органический растворитель (патент РФ №2016039).
Известна клеевая композиция, включающая бутадиеннитрильный каучук с карбоксильными группами, фенолоформальдегидный олигомер, оксиды или неорганические соли металлов и вулканизующую систему (заявка США №2004258937).
Известна клеевая композиция, включающая непредельный полярный каучук, фенолформальдегидный олигомер и растворитель - этилацетат, отличающаяся тем, что дополнительно содержит олигоэфиракрелат, перекисный инициатор полимеризации и хлоркаучук (Патент РФ №1054393).
Недостатком известных клеевых композиций является недостаточно высокая прочность клеевых соединений при склеивании резин на основе слабополярных каучуков, а также применение повышенного давления (1,0 и 10,0 МПа).
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является клеевая композиция, которая предназначена для склеивания невулканизированных резин с металлами, включающая, мас.ч.:
| Бутадиеннитрильный каучук | 100 |
| Фенолоформальдегидный олигомер | 75-95 |
| Сера | 0,5-3 |
| Оксид металла | 5-15 |
| Гексарезорциновая смола | 15-30 |
| Этиловый спирт | 17-26 |
| Этилацетат или метилэтилкетон | 400-450 |
(патент РФ №2296789).
Недостатком клеевой композиции-прототипа является недостаточно высокая прочность клеевой композиции для склеивания резин различной химической природы в процессе вулканизации при давлении склеивания (0,35-0,6 МПа).
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение прочности клеевой композиции для склеивания резин различной химической природы (на основе полярных и слабополярных каучуков) в процессе вулканизации при невысоком давлении склеивания (0,35-0,6 МПа.)
Для решения поставленной технической задачи предложена клеевая композиция, включающая бутадиеннитрильный каучук, фенолоформальдегидный олигомер, гексарезорциновую смолу, серу и органический растворитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит хлорированный полидиен при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Бутадиеннитрильный каучук | 100 |
| Фенолоформальдегидный олигомер | 100-180 |
| Хлорированный полидиен | 5-20 |
| Сера | 2-5 |
| Гексарезорциновая смола | 30-60 |
| Органический растворитель | 400-700 |
В качестве фенолоформальдегидного олигомера она содержит новолачные или резольные смолы, или их смеси.
В качестве хлорированного полидиена она содержит хлорированный 3,4-полиизопрен, или хлорированный полибуталиен, или их смеси.
В качестве органического растворителя клеевая композиция содержит этилацетат или метилэтилкетон, или их смесь, толуол, или его смесь с ацетоном.
Установлено, что введение в клеевую композицию хлорированного полидиена с содержанием винильных звеньев при наличии двойных связей и аллилхлоридных структур улучшает реологические свойства пластицированного каучука (что повышает технологичность клеевой композиции), обеспечивает хорошую вулканизующую способность и конфекционную прочность, а также существенно повышает адгезию к металлу. Наличие реакционноспособных гидроксиметильных групп фенольного олигомера, вступающих во взаимодействие с реакционноспособными группами бутадиеннитрильного каучука в процессе сополимеризации, взаимодействие их с продуктами хлорирования полидиенов, выступающих в роли пластификатора, обеспечивает образование разветвленной эластичной сшитой структуры и позволяет получить клей с высокими адгезионными свойствами. Одновременное отверждение в процессе вулканизации при применении невысокого давления склеивания (0,35-0,6 МПа) каучука, хлорированного полидиена и олигомера по механизму полимеризации в результате взаимодействия реакционноспособных групп обеспечивает образование эластичного, монолитного клеевого шва и высокопрочного соединения материалов с различными коэффициентами жесткости.
Предлагаемая клеевая композиция может использоваться для склеивания резин различной химической природы - на основе полярных каучуков (бутадиеннитрильный, хлоропреновый), слабополярных - этиленпропиленовых, неполярных каучуков (бутадиенстирольный, изопреновый, натуральный) и их смесей.
В качестве бутадиеннитрильного каучука наиболее предпочтительно использовать каучуки с массовым содержанием связанного нитрила акриловой кислоты от 24 до 40%, с жесткостью по Дефо от 5 до 21 Н, марок СКН-26-1,25 ТУ 6-00-05807983-160-95, СКН-40КНТ ТУ 38.40312-2000.
В качестве фенолоформальдегидного олигомера могут быть использованы смолы по ГОСТ 18694, например новолачные смолы марок СФ-014, СФ-015Н с временем желатинизации при 130°C 480-720 с, содержанием ОН-групп 13% и температурой каплепадения 105-130°C или резольные смолы, например, СФ-282, СФ-3021К с временем желатинизации в пределах 370-550 с, массовой долей свободного фенола не более 17%, с динамической вязкостью 40-90 МПа·с и температурой каплепадения 80-120°C, ФЛ-5111 по ТУ2311-083-057587-99-2002 с массовой долей нелетучих веществ 55-65%, температурой каплепадения 55-75°C и временем желатинизации при 160°C 60-110 с.
В качестве хлорированного полидиена могут быть использованы различные каучуки, но наилучший технический результат достигается при использовании хлорированного 3,4-полиизопрена (ПИХ) ТУ 2294-132-00-15-1963-2010 с содержанием винильных звеньев 49-70% и содержанием хлора 6-11% или хлорированного полибутадиена (ПБХ) ТУ 2294-132-00-15-1963-2010 с содержанием хлора 3-8%.
В качестве гексарезорциновой смолы могут быть использованы различные резорцино-формальдегидные новолачные олигомеры с избытком резорцина, но наилучший технический результат достигается при использовании гексарезорциновой смолы ГР по ТУ 2221-441-00209349-2004 с содержанием летучих не более 7%, с условной вязкостью 10-80 с (55%-ный раствор в этилацетате) и температурой каплепадения 70-95°С.
В качестве органического растворителя могут быть использованы этилацетат (ГОСТ 8981-71), метилэтилкетон (ТУ 38-10243-74), толуол (ГОСТ 5789-78), ацетон технический (ГОСТ 2603-71).
Примеры осуществления
Пример 1
На вальцах пластицировали 100 мас.ч. бутадиеннитрильного каучука СКН-40 КНТ и вводили в него 10 мас.ч. хлорированного полидиена и 3 мас.ч. серы. Полученную резиновую смесь растворяли в 200 мас.ч. этилацетата, 40 мас.ч. толуола и 60 мас.ч. ацетона. Готовили раствор смол: фенолоформальдегидный олигомер: 100 мас.ч. смолы СФ-015 и 30 мас.ч. смолы ГР в 100 мас.ч. этилацетата. После этого смешивали раствор резиновой смеси и полученный раствор смол с получением клеевой композиции.
Технология приготовления композиций по примерам 2-3 аналогична примеру 1.
Составы клеевой композиции по примерам 1-3 приведены в таблице 1, прочностные свойства при склеивании резины на основе полярного каучука бутадиеннитрильного (СКН-40) и слабополярного этиленпропиленового (СКЭПТ) каучука определяли по ГОСТ 411-77, ГОСТ 209-75, результаты приведены в таблице 2.
Изобретение не ограничивается приведенными примерами.
| Таблица 1 | ||||
| Наименование компонентов | Состав по примерам, мас.ч. | Прототип | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Бутадиеннитрильный каучук: | ||||
| СКН-26-1,25 | - | - | 100 | - |
| СКН-40КНТ | 100 | 100 | - | 95 |
| Натуральный каучук | - | - | - | 5 |
| Хлорированный полидиен | 10 | 5 | 20 | - |
| Фенолоформальдегидный | ||||
| олигомер: | ||||
| ФЛ-5111 | - | 150 | 175 | 85 |
| СФ-3021К | - | - | 5 | - |
| СФ-015 | 100 | - | - | - |
| ГР | 30 | 45 | 60 | 20 |
| Сера | 3 | 2 | 5 | 1 |
| Органический растворитель: | ||||
| Этилацетат | 300 | 400 | 400 | 450 |
| Метилэтилкетон | - | - | 220 | - |
| Спирт этиловый | - | - | - | 20 |
| Ацетон | 60 | 30 | - | 80 |
| Толуол | 40 | 50 | 80 | - |
| Оксид металла | - | - | - | 15 |
| Таблица 2 | |||||
| Наименование свойств | |||||
| Прочность при отслаивании (σотсл.), кН/М | Прочность при отрыве (σотр.), МПа | Прочность при отслаивании (σотсл.), кН/М | Прочность при отрыве (σотр.), МПа | Давление склеивания, МПа | |
| № п/п | |||||
| Резина на основе СКН-40 | Резина на основе СКЭПТ | 0,35-0,6 | |||
| 1 | 9,3 | 7,4 | 6,9 | 6,9 | "-" |
| 2 | 10,0 | 7,6 | 7,2 | 7,1 | "-" |
| 3 | 9,5 | 7,5 | 7,0 | 7,0 | "-" |
| Прототип | 7,65 | 6,8 | 5,7 | 6,5 | "-" |
Как следует из данных таблицы 2, предлагаемая клеевая композиция имеет прочность клеевых соединений на 8-30% выше по сравнению с прототипом и пригодна для склеивания резин различной химической природы.
Применение предлагаемой клеевой композиции для крепления резин позволяет получить высокопрочные металлоэластомерные соединения, что улучшает качество и увеличивает ресурс резинотехнических изделий, повышает надежность изделий. Одновременно решается проблема замены дефицитного сырья - хлоропреновых каучуков.
1. Клеевая композиция, включающая бутадиеннитрильный каучук, фенолоформальдегидный олигомер, гексарезорциновую смолу, серу и органический растворитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит хлорированный полидиен при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Бутадиеннитрильный каучук | 100 |
| Фенолоформальдегидный олигомер | 100-180 |
| Хлорированный полидиен | 5-20 |
| Сера | 2-5 |
| Гексарезорциновая смола | 30-60 |
| Органический растворитель | 400-700 |
2. Клеевая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве фенолоформальдегидного олигомера она содержит новолачные или резольные смолы, или их смеси.
3. Клеевая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве хлорированного полидиена она содержит хлорированный 3,4-полиизопрен, или хлорированный полибутадиен, или их смеси.
4. Клеевая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве органического растворителя содержит этилацетат или метилэтилкетон, или их смесь, толуол, или его смесь с ацетоном.
