Способ улучшения адгезии к металлам силиконовых композиционных материалов, получаемых по реакции полиприсоединения


 


Владельцы патента RU 2522614:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (ФГУП "ГНИИХТЭОС") (RU)

Изобретение относится к силиконовым композиционным материалам. Способ улучшения адгезии к металлам силиконовых композиционных материалов включает получение по реакции полиприсоединения композиционного материал, содержащего полидиметилсилоксан с концевыми винильными группами общей формулы (CH2=CH)(CH3)2Si-[O-Si(СН3)2-]nO-Si(СН3)2(СН=СН2), где n=1280÷1300, массовая доля винильных групп составляет 0,08÷0,095 мас.%, динамическая вязкость 54000÷55000 сП; кремнийорганическую смолу общей формулы {[(CH3)3SiO1/2]x[SiO2]1[(CH3)2SiO]y[CH3VinSiO]z}, где х=0,9÷1,2, y=0÷0,4, z=0,1÷0,4; галлуазит и наполнитель, в качестве которого используют окись алюминия, металлизированную железом. Изобретение обеспечивает получение термостойкого силиконового композиционного материала, обладающего повышенной адгезией к металлу при температуре 500°С. 6 пр.

 

Изобретение относится к силиконовым композиционным материалам, которые получают по реакции полиприсоединения и находят свое применение для термостойких защитных покрытий, обладающих адгезией к металлам (различные марки стали, алюминий, титан и др.).

Силиконовые композиционные материалы, получаемые по реакции полиприсоединения, широко используются в качестве покрытий, клеев, герметизирующих материалов в изделиях различного назначения. Специфические условия эксплуатации того или иного изделия, например вибрационные, механические, тепловые нагрузки, нежелательность присутствия растворителей, предъявляют повышенные требования к адгезии используемого материала.

В американских патентах описаны способы адгезии к стеклу, к металлам, к пластикам, в которых используют в составе силиконовых композиционных материалов, получаемых по реакции полиприсоединения, по крайней мере, от 5 до 50 мас.ч силиконовых смол, состоящих из звеньев SiO4/2 и RSiO3/2, где R= моновалентная углеводородная группа: метил-, этил-, пропил-, винил-, аллил- и др. (Патент US 5994461, МПК C08L 83/04, 30.11.1999; Патент US 6004679, МПК В32В 9/04, 21.12 1999).

Известно использование галлуазита в составе краски «Тиколак», защищающей от воздействия электромагнитного излучения в широком диапазоне частот, имеющей адгезионную прочность при отрыве к различным материалам от 5 до 15 кг/см2 [nanonewsnet, htt://www.corporacia.ru/news/news/show/143.htn].

Известен силиконовый композиционный материал, получаемый по реакции полиприсоединения, состоящий из 100 мас.ч. жидкой смеси полиорганосилоксанов, (35 мас.% полиорганосилоксановой смолы, состоящей из 30 мол.% звеньев SiO4/2, 68,4 мол.% (СН3)3SiO1/2 и 1,6 мол.% (СН2=CH)(CH2)2SiO1/2, и 65 мас.% полиорганосилоксана с концевыми винильными группами, имеющего вязкость 2000 сП), 20 мас.ч. микрочастиц двуокиси кремния, обработанных гексаметилдисилазаном 200 (аналог аэросил 200 с модифицированной поверхностью), полиорганогидридсилоксана и катализатора, содержащего платину (Патент US 5994461, МПК C08L 83/04, 30.11.1999). Материалы, полученные в соответствии с данной рецептурой, имеют адгезию на отрыв к металлу (сталь) - 15 кг/см2.

Известна композиция лакокрасочного материала для термостойкого покрытия, получаемая на основе полифенилсилоксановой смолы, модифицированной акрилатным сополимером, содержащая жаростойкие пигменты (алюминиевая пудра) и наполнитель, повышающий термостойкость, молотую слюду с размером частиц не более 160 мкм или молотую слюду в смеси, содержащей до 50% порошка железокремниевого или микроталька, растворитель. Адгезия пленок при комнатной температуре к металлической подложке составляет 1 балл (Патент RU 2182582, МПК C09D 183/04, 5/08, от 20.05.2002).

Известна композиция лакокрасочного материала для термостойкого покрытия, получаемая на основе полиорганосилоксановой смолы, пентафталевого лака и полимера изобутилметакрилата, содержащая термостойкий пигмент (алюминиевая пудра), наполнитель - пористый силикат или смесь слюды с пористым силикатом (перлит или кизельгур), растворитель. Адгезия пленок при комнатной температуре к металлической подложке составляет 1 балл (Патент RU 2378309, МПК C09D 183/06, C09D 5/08, 10.01.2010).

Наиболее близким по рецептуре и принятым нами за прототип является силиконовый композиционный материал, получаемый по реакции полиприсоединения на основе полидиметилсилоксана с концевыми винильными группами: (СН2=СН)(СН3)2Si[OSi(СН3)2]nOSi(СН3)2(СН=СН2), (n=1280÷1300, массовая доля винильных групп составляет 0,08 мас.%, динамическая вязкость 92822÷93000 сП), кремнийорганической смолы MQDDvin{[(СН3)3SiO1/2]x[SiO2]1[(СН3)2SiO]у[CH3VinSiO]z}, где х=0,9÷1,2, у=0÷0,4, z=0,1÷0,4), полиорганогидридсилоксана, катализатора, содержащего платину, и галлуазита в количестве от 5 до 25 мас.ч. на 100 мас.ч. силоксанового связующего (Патент RU 2401850, МПК C08L 83/04; C08L 83/07, 20.10.2010]. Материалы, полученные в соответствии с данной рецептурой, имеют адгезию на отрыв к металлу: сталь - от 19,7 до 35,8 кг/см2 (150°С/0,5-1 ч), алюминий - от 20,7 до 37,6 кг/см2 (150°С/0,5-1 ч).

Задачей настоящего изобретения является улучшение адгезии силиконовых композиционных материалов, получаемых по реакции полиприсоединения, к металлам, использующихся в качестве покрытий, клеев, герметизирующих материалов в изделиях различного назначения, заключающейся в том, что силиконовый композиционный материал, обладающий повышенной адгезией, не содержащий растворитель, полученный на основе полидиметилсилоксана с концевыми винильными группами общей формулы

(CH2=CH)(CH3)2Si-[O-Si(СН3)2-]nO-Si(СН3)2(СН=СН2), (α,ω-ДВПДМС)

где n=1280÷1300, массовая доля винильных групп составляет 0,08÷0,095 мас.%, динамическая вязкость 54000÷55000 сП, содержит от 6,81 до 8,96 мас.ч. кремнийорганической смолы типа MQ (MQDvin) общей формулы

{[(CH3)3SiO1/2]x[SiO2]1[(CH3)2SiO]y[CH3VinSiO]z}, где х=0,9÷1,2, у=0÷0,4, z=0,1÷0,4 (в расчете на 17,01-22,42 мас.ч. полимера);

от 3,90 до 7,50 мас.ч. галлуазита (в расчете на 17,01-22,42 мас.ч. полимера) и от 62,34 до 71,42 мас.ч. наполнителя, повышающего адгезию к металлу, в качестве которого используют окись алюминия, металлизированную железом с содержанием железа не менее 25 мас.% в расчете на 17,01-22,42 мас.ч. полимера, при этом композиционный материал сохраняет адгезию к металлу при температуре более 500°С.

Указанная задача достигается тем, что в силиконовый композиционный материал, полученный на основе полидиметилсилоксана с концевыми винильными группами (17,01-22,42 мас.ч. полимера) общей формулы

(CH2=CH)(CH3)2Si-[O-Si(СН3)2-]nO-Si(СН3)2(СН=СН2), (α,ω-ДВПДМС), где n=1280÷1300, массовая доля винильных групп составляет 0,08÷0,095 мас.%, динамическая вязкость 54000÷55000 сП,

- 6,81-8,96 мас.ч. кремнийорганической смолы типа MQ (MQDvin) общей формулы

{[(CH3)3SiO1/2]x[SiO2]1[(CH3)2SiO]y[CH3VinSiO]z},

где х=0,9÷1,2, у=0÷0,4, z=0,1÷0,4;

- от 3,90 до 7,50 мас.ч. галлуазита, дополнительно вводится от 62,34 до 71,42 мас.ч. наполнителя - окись алюминия, металлизированная железом с содержанием железа не менее 25 мас.%.

Вулканизация силиконового композиционного материала осуществляется при использовании сшивающего агента - олигометилгидридсилоксана, содержащего 0,50-0,62 мас.% Si-H групп, имеющего вязкость 70 сП, платины или катализатора (например, катализатор Спайера (0,1 М раствор H2PtCl6 в изопропиловом спирте) или комплексное соединение платины).

Предлагаемый способ позволяет улучшать самостоятельную адгезию к защищаемым подложкам, особенно к металлам и одновременно повысить термостойкость силиконовых композиционных материалов, получаемых по реакции полиприсоединения и содержащих от 3,90 до 7,50 мас.ч. галлуазита и от 62,34 до 71,42 мас.ч. нового наполнителя - окиси алюминия, металлизированной железом, на 17,01-22,42 мас.ч. силоксанового полимера.

Суть заявленного изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 (прототип).

Силиконовый композиционный материал готовится смешением 59,52 мас.ч. полидиметилсилоксана с концевыми винильными группами, содержащего 0,095 мас.% винильных групп, имеющего динамическую вязкость 54500 сП, с 23,81 мас.ч. кремнийорганической смолы MQDvin, смесь выдерживают при температуре 80÷100°С в течение не менее 3 часов, охлаждают до комнатной температуры, добавляют 16,67 мас.ч. галлуазита и гомогенизируют смесь путем перетирания на механической ступе. Вулканизирование композиции может происходить при комнатной температуре, оптимальные физико-механические свойства достигаются при 120°С/1 ч или 150°С/0,5-1 ч.

Адгезия при отрыве, кг/см2, составляет: к стали - 30,8 (150°С/0,5-1 ч), к алюминию - 32,3 (150°С/0,5-1 ч) (отрыв когезионный), при решетчатом надрезе (толщина покрытия не более 0,2 мм) составляет: сталь - 1 балл (150°С/0,5-1 ч) и 6 баллов (500°С/0,6 ч).

Пример 2.

Силиконовый композиционный материал готовят смешением 22,42 мас.ч. полидиметилсилоксана с концевыми винильными группами, содержащего 0,095 мас.% винильных групп, имеющего динамическую вязкость 54880 сП, с 8,96 мас.ч. кремнийорганической смолы MQDvin, смесь выдерживают при температуре 80÷100°С в течение не менее 3 часов, охлаждают до комнатной температуры, добавляют 6,28 мас.ч. галлуазита и 62,34 мас.ч. наполнителя (окись алюминия, металлизированная железом с содержанием железа 25 мас.%) и гомогенизируют смесь путем перетирания на механической ступе. Вулканизация композиции происходит в присутствии олигометилгидридсилоксана, содержащего 0,58 мас.% Si-H групп, имеющего вязкость 70 сП, и 1 мас.ч. катализатора Спайера или комплексного соединения платины. Вулканизирование композиции может происходить при комнатной температуре, оптимальные физико-механические свойства достигаются при 120°С/1 ч или 150°С/0,5-1 ч. Адгезия при отрыве, кг/см2, составляет: сталь - 35,7 (150°С/0,5-1 ч); алюминий - 37,5 (150°С/0,5-1 ч) (отрыв когезионный), при решетчатом надрезе (толщина покрытия не более 0,2 мм): сталь - 1 балл (150°С/0,5-1 ч) и 1 балл (550°С/0,6 ч).

Пример 3.

Силиконовый композиционный материал готовится и вулканизируется аналогично Примеру 2 смешением 17,86 мас.ч. полидиметилсилоксана с концевыми винильными группами, содержащего 0,095 мас.% винильных групп, имеющего динамическую вязкость 54000 сП, с 7,14 мас.ч. кремнийорганической смолы MQDvin, 7,5 мас.ч. галлуазита и 67,5 мас.ч. наполнителя (окись алюминия, металлизированная железом с содержанием железа 25 мас.%).

Адгезия при отрыве, кг/см2, составляет: сталь - 42,0 (150°С/0,5-1 ч); алюминий - 44,2 (150°С/0,5-1 ч) (отрыв когезионный), при решетчатом надрезе (толщина покрытия не более 0,2 мм) составляет: сталь - 1 балл (150°С/0,5-1 ч) и 1 балл (550°С/0,6 ч).

Пример 4.

Силиконовый композиционный материал готовится и вулканизируется аналогично Примеру 2 смешением 18,55 мас.ч. полидиметилсилоксана с концевыми винильными группами, содержащего 0,095 мас.% винильных групп, имеющего динамическую вязкость 54880 сП, с 7,42 мас.ч. кремнийорганической смолы MQDvin, 3,90 мас.ч галлуазита и 70,13 мас.ч. наполнителя (окись алюминия, металлизированная железом с содержанием железа 20 мас.%).

Адгезия при отрыве, кг/см2, составляет: сталь - 32,0 (150°С/0,5-1 ч); алюминий - 35,0 (150°С/0,5-1 ч) (отрыв когезионный), при решетчатом надрезе (толщина покрытия не более 0,2 мм) составляет: сталь - 1 балл (150°С/0,5-1 ч) и 2 балла (600°С/0,6 ч).

Пример 5.

Силиконовый композиционный материал готовится и вулканизируется аналогично Примеру 2 смешением 18,08 мас.ч. полидиметилсилоксана с концевыми винильными группами, содержащего 0,095 мас.% винильных групп, имеющего динамическую вязкость 55000 сП, с 7,24 мас.ч. кремнийорганической смолы MQDvin, 6,33 мас.ч галлуазита и 68,35 мас.ч. наполнителя (окись алюминия, металлизированная железом с содержанием железа 65 мас.%).

Адгезия при отрыве, кг/см2, составляет: сталь - 37,0 (150°С/0,5-1 ч); алюминий - 38,8 (150°С/0,5-1 ч) (отрыв когезионный), при решетчатом надрезе (толщина покрытия не более 0,2 мм) составляет: сталь - 1 балл (150°С/0,5-1 ч) и 1 балл (550°С/0,6 ч).

Пример 6.

Силиконовый композиционный материал готовится и вулканизируется аналогично Примеру 1 смешением 17,01 мас.ч. полидиметилсилоксана с концевыми винильными группами, содержащего 0,095 мас.% винильных групп, имеющего динамическую вязкость 54900 сП (54000-55000 сП), с 6,81 мас.ч. кремнийорганической смолы MQDvin, 4,76 мас.ч. галлуазита и 71,42 мас.ч. наполнителя (окись алюминия, металлизированная железом с содержанием железа 65 мас.%).

Адгезия при отрыве, кг/см2, составляет: сталь - 37,0 (150°С/0,5-1 ч); алюминий - 38,8 (150°С/0,5-1 ч) (отрыв когезионный), при решетчатом надрезе (толщина покрытия не более 0,2 мм) составляет: сталь - 1 балл (150°С/0,5-1 ч) и 2 балла (600°С/0,6 ч).

Способ улучшения адгезии к металлам силиконовых композиционных материалов, получаемых по реакции полиприсоединения, заключающийся в том, что силиконовый композиционный материал, обладающий повышенной адгезией, не содержащий растворитель, полученный на основе полидиметилсилоксана с концевыми винильными группами общей формулы
(CH2=CH)(CH3)2Si-[O-Si(СН3)2-]nO-Si(СН3)2(СН=СН2) (α,ω-ДВПДМС),
где n=1280÷1300, массовая доля винильных групп составляет 0,08÷0,095 мас.%, динамическая вязкость 54000÷55000 сП, содержит от 6,81 до 8,96 мас.ч. кремнийорганической смолы общей формулы
{[(CH3)3SiO1/2]x[SiO2]1[(CH3)2SiO]y[CH3VinSiO]z},
где х=0,9÷1,2, y=0÷0,4, z=0,1÷0,4, в расчете на 17,01-22,42 мас.ч. полимера, от 3,90 до 7,50 мас.ч. галлуазита в расчете на 17,01-22,42 мас.ч. полимера и от 62,34 до 71,42 мас.ч. наполнителя, повышающего адгезию к металлу, в качестве которого используют окись алюминия, металлизированную железом с содержанием железа не менее 25 мас.% в расчете на 17,01-22,42 мас.ч. полимера, при этом композиционный материал сохраняет адгезию к металлу при температуре более 500°С.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к респираторам и материлалм для них. Предложен респиратор, содержащий ламинат, приспособленный к обратимому приклеиванию к человеческой коже, содержащий субстрат; кремнийорганическую смесь, прикрепленную к субстрату, и кремнийорганическую адгезивную пленку, прикрепленную к кремнийорганической смеси, причем кремнийорганическая смесь является, по существу, гомогенной и содержит термоплавкий кремнийорганический адгезив с высокой липкостью, такой как Bio-PSA-7-4560, являющийся твердым при комнатной температуре, и кремнийорганический адгезив с низкой липкостью, такой как Bio-PSA-7-4101, представляющий собой кремнийорганический материал с низкой липкостью в жидкой форме.

Изобретение относится к композиции для сшивания и стабилизации полимера, содержащего гидролизуемые силановые группы, содержащей в качестве катализатора конденсации силанолов сульфоновую кислоту.
Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, преимущественно к изготовлению антенных обтекателей ракет и радиопрозрачных окон, и может найти применение в радиотехнической, электротехнической и других отраслях промышленности при создании изделий, обладающих стойкостью к интенсивному нагреву до 800°С с сохранением диэлектрических характеристик.

Изобретение относится к области медицины, а именно к протезированию и протезостроению. .

Изобретение относится к отверждающим смесям для силоксановых каучуков холодного отверждения, используемых в качестве покрытий, пропитывающих составов и связующих.

Изобретение может быть использовано в химической и лакокрасочной промышленности. Окрашенная композиция содержит состоящий из частиц материал, рассеивающий излучение в ближней инфракрасной области, и одно или более цветное окрашивающее вещество.
Изобретение относится к арамидной частице, содержащей пероксидный инициатор радикало-цепной полимеризации, при этом частица содержит 3-40 мас.% пероксидного инициатора радикало-цепной полимеризации в расчете на массу арамидной частицы.

Изобретение относится к композиции смолы для получения формованных изделий, которые эффективно блокируют тепловое излучение солнечного света и превосходны с точки зрения прозрачности, а также к формованным изделиям из нее.

Изобретение относится к полимерной композиции и формовочному изделию, которое эффективно препятствует прохождению тепловых лучей солнечного излучения и обладает отличной прозрачностью, цветом и влаготеплостойкостью.

Изобретение относится к химии пенополиуретанов, в частности к полиуретановой системе, предназначенной для изготовления эластичных изделий, предпочтительно, медицинского назначения, например ортопедических, технические параметры которых имеют улучшенные санитарно-гигиенические свойства, соответствующие требованиям их эксплуатации.

Изобретение относится к обладающим модифицированной поверхностью диоксидам кремния, к способу их получения и к их применению в качестве наполнителей в композициях силиконового каучука.
Изобретение относится к электропроводящему наполнителю для проводящего синтетического материала для использования в качестве экранирующего уплотнения. .

Изобретение относится к полимерным композициям для безасбестовых фрикционных материалов, используемых в машиностроении для изготовления тормозных накладок и колодок дисковых и барабанных тормозов.

Представлена композиция, содержащая полимерный материал, материал наполнителя, диспергированный в полимерном материале, при этом материал наполнителя содержит неорганические частицы и дискретно распределенный проводящий материал, причем, по меньшей мере, часть проводящего материала находится в устойчивом электрическом контакте с неорганическими частицами, и проводящий материал, диспергированный в полимерном материале, при этом композиция имеет значение относительной диэлектрической проницаемости, которое изменяется нелинейным образом при изменении приложенного напряжения, а неорганические частицы выбраны из группы, содержащей частицы BaTiO3, BaSrTiO3, CaCu3Тi4O12, SrTiO3 и их смесей. Повышение нелинейности и значительное улучшение электрических свойств материала за счет повышения диэлектрической прочности на пробой является техническим результатом заявленного изобретения. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 9 ил., 11 пр., 3 табл.
Наверх