Клеевая композиция


 

C09J133/00 - Клеящие вещества на основе гомополимеров или сополимеров соединений, содержащих один или более ненасыщенных алифатических радикалов, каждый из которых содержит только одну углерод-углеродную двойную связь, и только один из них - только одну концевую карбоксильную или карбоксилатную (солевую), карбоксангидридную, карбоксэфирную, карбоксамидную, карбоксимидную или карбонитрильную группу; клеящие вещества на основе их производных

Владельцы патента RU 2552410:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт химии и технологии полимеров имени академика В.А. Каргина с опытным заводом" (ФГУП "НИИ полимеров") (RU)

Изобретение относится к области полимерной химии, конкретно относится к области клеевых композиций на основе сополимера бутилметакрилата и метакриловой кислоты, применяемых для склеивания различных субстратов (металла, дерева, керамики и др.). Клеевая композиция содержит (мас.ч.) 20,0-30,0 сополимера 95 мас.% бутилметакрилата с 5 мас.% метакриловой кислоты (БМК-5); 3,0-10,0 органического силана формулы (C2H5O)4-n-Si-[OSi(OC2H5)3]n, где n=0-2; 0,5-3,0 воды; 2,0-10,0 аэросила и органический растворитель - 46,99-67,5. Введение в состав клеевой композиции органического силана указанной формулы и воды повышает адгезионную прочность и термостойкость клеевой композиции на основе сополимера БМК-5. 2 табл., 17 пр.

 

Изобретение относится к полимерной химии, в частности к области клеевых композиций на основе сополимера бутилметакрилата и метакриловой кислоты, применяемых для склеивания различных субстратов (металла, дерева, керамики и др.).

Известен клей, представляющий собой 30 мас.% раствор сополимера бутилметакрилата (95,0 мас.%) с метакриловой кислотой (5,0 мас.%) (БМК-5) в техническом ацетоне (В.С. Ратьковский "Применение клеев при производстве электромонтажных работ", М., "Энергия", 1978, с.18, 43). Клей применяется для склеивания металлов, пластмасс, дерева и т.д. Получаемые клеевые соединения характеризуются хорошей влагоустойчивостью, прозрачностью и светостойкостью. Однако прочность клеевого соединения невелика. Прочность при равномерном отрыве, например, склеенных стальных образцов составляет 1,0-1,2 МПа. Но главным недостатком этого клея является невысокая теплостойкость (до плюс 60°С). Это ограничивает применение клея на основе БМК-5, например, в машиностроении, где эксплуатация изделий происходит при температуре плюс 150°С и выше, в литейном производстве, где клеи используются при изготовлении песчаных стержней и литейных форм сложной конфигурации.

Для улучшения адгезионных и других свойств клея на основе БМК-5 в его состав вводят модифицирующие добавки.

Так, известна клеевая композиция для склеивания пластмасс с металлами или силикатными материалами, содержащая на 100 мас.ч. смолы БМК-5, 17-38 мас.ч. каучука СКУ-8ПГ, растворимого в ацетоне, 250-300 мас.ч. ацетона и 250-350 мас.ч. каолина (авторское свидетельство СССР №302354, опубл. 28.04.1971). Введение каучука в состав этой клеевой композиции повышает ее морозостойкость и эластичность. Однако прочность при отрыве склеенных образцов, например фенопластовых, от бетонного основания невысока и составляет 0,5-0,7 МПа. Теплостойкость этого клея также недостаточна и составляет плюс 60°C.

Известна также клеевая композиция для крепления материалов на битумной основе к металлическим и другим поверхностям, содержащая на 100 мас.ч. сополимера БМК-5 120-160 мас.ч. касторового масла, 15-60 мас.ч. мочевиноформальдегидной смолы, 5-20 мас.ч. жидкого стекла и 90-150 мас.ч. растворителя. (Авторское свидетельство СССР №883131, опубл. 23.11.1981 г.). Эта композиция работоспособна при температурах до плюс 250°C. Однако при склеивании металлических изделий прочность клеевого шва очень низкая, предел прочности при отрыве составляет 0,5-0,6 МПа, а при испытании при 20-25°C после прогрева при плюс 200°C в течение 1 часа уменьшается до 0,1 МПа.

Прототипом предлагаемого изобретения является клеевая композиция для склеивания металлов, пластмасс, дерева и других материалов, содержащая 18 мас.% смолы БМК-5, 42 мас.% ацетона, 40 мас.% каолина и 0,5 мас.% аэросила на 100 мас.% вышеуказанной смеси (В.С. Ратьковский "Применение клеев при производстве электромонтажных работ", М., "Энергия", 1978 г., с.43). Использование в составе клеевой композиции наполнителей (каолина и аэросила) снижает усадочные явления и сокращает время отверждения клея. Однако прочность при равномерном отрыве невысокая и составляет, например, для склеенных стальных образцов 0,6 МПа при 20°C. Теплостойкость этой клеевой композиции также невысока, температура, при которой возможно применение этого клея, не превышает плюс 40°C.

Целью предлагаемого изобретения является повышение адгезионной прочности клеевой композиции на основе сополимера БМК-5 при комнатной (20-25°C) и повышенной температуре.

Для достижения поставленной цели клеевая композиция, включающая сополимер 95 мас.% бутилметакрилата с 5 мас.% метакриловой кислоты, органический растворитель и аэросил, содержит органический силан формулы (C2H5O)4-n-Si-[OSi(ОС2Н5)3]n, где n=0-2,

и воду при следующем соотношении компонентов композиции, мас.ч.:

сополимер 95 мас.% бутилметакрилата с 5 мас.%
метакриловой кислоты 20,0-30,0
органический силан указанной формулы 3,0-10,0
вода 0,5-3,0
аэросил 2,0-10,0
органический растворитель 46,99-67,5

В качестве органических силанов могут использоваться:

- этилсиликат-28 (ТУ 2435-419-057634441-2003 с изм. 1), представляющий собой тетраэтоксилан:

Si(ОС2Н5)4

- этилсиликат-32 (ТУ 2435-397-057634441-2003 с изм. 1,2), являющийся смесью тетраэтоксилана с гексаэтоксидисилоксаном:

Si(ОС2Н5)4+(C2H5O)3Si-О-Si(ОС2Н5)3

- этилсиликат-40 (ТУ 2435-427-05763441-2004 с изм. 1), состоящий из смеси тетраэтоксилана, гексаэтоксидисилоксана и октаэтокситрисилоксана:

Si(ОС2Н5)4+(C2H5O)3Si-O-Si(OC2H5)3+(C2H5O)3Si-O-Si(ОС2Н5)3-O-Si(ОС2Н5)3 и другие силаны.

В качестве органического растворителя можно применять ацетон, ксилол, метилэтилкетон и др. или их смеси.

Клеевая композиция может дополнительно содержать до 20 мас.ч целевых добавок, таких как неорганический наполнитель, краситель, пластификатор, сшивающие добавки и др.

Предлагаемая клеевая композиция может быть использована для склеивания металлов, дерева, керамики и т.д.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие применение заявляемой композиции для склеивания металлов.

Пример 1 (по изобретению)

Клеевые композиции готовят путем смешивания составляющих ее компонентов. В трехгорлый реактор, снабженный мешалкой, обратным холодильником и загрузочной воронкой заливают 65,5 мас.ч. ацетона и при постоянном перемешивании и температуре 20-25C добавляют порциями 24,0 мас.ч. БМК-5. После полного растворения БМК-5 в реактор последовательно добавляют 5,0 мас.ч. этилсиликата-28, 0,5 мас.ч. воды и 5,0 мас.ч. аэросила. Перемешивание продолжают в течение 5-8 часов до полной гомогенизации раствора.

Испытания полученного клея проводят следующим образом. На поверхность образцов по ГОСТ 14760-69 из стали 1218Н10Т при 20-25C наносят клеевую композицию и выдерживают 0,5-1 мин, образцы совмещают. Отверждение и испытание проводят при 20-25C. Затем определяют следующие характеристики соединения:

- предел прочности при равномерном отрыве по ГОСТ 14760-69 через 24 часа (1) после начала отверждения;

- предел прочности при равномерном отрыве по ГОСТ 14760-69 на образцах, выдержанных 24 часа при 20-25C и дополнительно 1 час при плюс 200C (2).

Состав клея и результаты его испытаний приведены в таблице 1.

Примеры 2-9 (по изобретению)

Способ приготовления клеевых композиций и методы их испытаний по примеру 1.

Состав и свойства полученных клеевых композиций приведены в таблице 1.

Пример 10 (по прототипу) Примеры 11-17 (для сравнения)

Способ приготовления клеевых композиций и методы их испытаний по примеру 1. Состав и свойства полученных клеевых композиций приведены в таблице 1.

Таблица 1
Состав и свойства клеевых композиций на основе БМК-5 при склеивании металлических поверхностей
№ п/п Состав композиции Предел прочности при отрыве на образцах из стали 12×18Н10Т, МПа
Компоненты мас.ч. σ1 (через 24 часа при 20-25°С) σ2 (через 24 часа при 20-25°C и 1 час при 200°C)
По изобретению
1. БМК-5 24,0 2,5 5,8
этилсиликат-28 5,0
вода 0,5
аэросил 5,0
ацетон 65,5
2. БМК-5 24,0 2,7 6,9
этилсиликат-28 3,0
вода 0,5
аэросил 5,0
ацетон 67,5
3. БМК-5 24,0 4,2 8,3
этилсиликат-28 10,0
вода 3,0
аэросил 5,0
ацетон 58,0
4. БМК-5 20,0 3,6 5,4
этилсиликат-32 7,0
вода 1,2
аэросил 5,0
ацетон 66,8
5. БМК-5 28,0 3,4 7,0
этилсиликат-40 3,0
вода 0,6
аэросил 2,0
ацетон 66,4
6. БМК-5 20,0 3,1 9,4
этилсиликат-32 7,0
вода 1,2
ТГМ-3(диметакриловый эфир триэтиленгликоля) 7,0
АДН(азобисизобутиронитрил) 0,1
каолин 9,0
аэросил 3,9
ацетон 41,8
ксилол 10,0
7. БМК-5 30,0 4,5 8,1
этилсиликат-28 10,0
вода 2,0
диоктилфталат 5,0
Краситель органический жирорастворимый темно-красный «Ж» 0,01
аэросил 6,0
ацетон 46,99
8. БМК-5 22,0 3,2 8,7
этилсиликат-28 4,0
вода 3,0
ТГМ-3 5,0
аэросил 10,0
ацетон 56,0
9. БМК-5 24,0 2,9 6,0
этилсиликат-28 5,0
вода 0,5
аэросил 5,0
метилэтилкетон 65,5
Для сравнения
10. По прототипу БМК-5 18 0,61 0,1
ацетон 42
каолин 40
аэросил 0,5 (сверх 100 мас.ч)
11. БМК-5 30,0 1,0-1,2 без нагрузки
ацетон 70
12. БМК-5 24,0 0,7 0,8
этилсиликат-28 5
аэросил 5
ацетон 66
13. БМК-5 24,0 0,5 0,1
вода 0,5
аэросил 5,0
ацетон 70,5
14. БМК-5 24,0 1,0 0,3
этилсиликат-28 2,8
вода 1,2
аэросил 5
ацетон 67,0
15. БМК-5 24,0 0,9 0,4
этилсиликат-28 11,0
вода 2,8
аэросил 5,0
ацетон 57,2
16. БМК-5 24,0 1,1 0,7
этилсиликат-28 5,0
вода 0,4
аэросил 5,0
ацетон 65,6
17. БМК-5 24,0 0,8 0,6
этилсиликат-28 5,0
вода 4,0
аэросил 5,0
ацетон 62,0

Из приведенных в таблице 1 данных видно, что для заявляемого клея предел прочности при отрыве на образцах из стали при комнатной температуре (σ1) составляет 2,5-4,5 МПа, а после прогрева при 200°C через 24 часа (σ2) повышается до 5,4-9,4 МПа, что значительно превосходит показатели прототипа (см. пример 10 в сравнении с 1-9).

Применение БМК-5 в количествах ниже заявляемых пределов приводит к резкому снижению прочностных показателей σ1 и σ2, а в количествах выше заявляемых пределов клей становится высоковязким, его применение затруднено.

Применение органических силанов и воды в количествах, отличных от пределов заявляемых, приводит к снижению прочностных показателей (см. примеры 14-17).

Примеры 11-13 показывают, что использование в составе клея отдельно органосилана и воды или без них приводит к снижению прочности (σ1) и (σ2) в сравнении с применением смеси органосилана и воды в заявляемых пределах (см. примеры 1-9).

Приведенные в таблице №1 данные подтверждают, что заявляемая клеевая композиция может успешно применяться для склеивания металлических поверхностей. Клеевая композиция является термостойкой. Прочность склеивания после выдержки в течение 1 часа при 200°C значительно повышается.

Область применения заявляемой клеевой композиции не ограничивается только склеиванием металлических поверхностей, аналогичные результаты получены при склеивании дерева, пластмасс и т.д.

Приведенная ниже таблица 2 подтверждает возможность использования заявляемой композиции для склеивания дерева.

Таблица 2
Состав и свойства клеевой композиции для склеивания деревянных поверхностей
№ п/п Состав композиций Предел прочности при отрыве на образцах из дерева, МПа
Компоненты мас.ч. σ1 (через 24 часа при 20-25°C) σ2 (через 24 часа при 20-25°C и 1 час при 200°C)
По изобретению
1. БМК-5 24,0 2,2 3,8
этилсиликат-28 5,0
вода 0,5
аэросил 5,0
ацетон 65,5
2. БМК-5 20,0 3,5 6,0
этилсиликат-32 7,0
вода 1,2
аэросил 5,0
ацетон 66,8
3. БМК-5 28,0 3,7 6,2
этилсиликат-40 3,0
вода 0,6
аэросил 2,0
ацетон 66,4
Для сравнения
По прототипу
4. БМК-5 18,0 0,2 0,1
ацетон 42,0
каолин 40
аэросил 0,5 (сверх 100 мас.ч.)

Из приведенных в таблице 2 данных видно, что заявляемая клеевая композиция обеспечивает прочность клеевого шва на деревянных поверхностях и его термостойкость, значительно превосходит результаты, полученные при склеивании клеем по прототипу (см. таблицу 2 примеры 1-3 в сравнении с 4).

Приведенные в описании данные не ограничивают область возможного применения заявляемой клеевой композиции. Она может применяться также для склеивания керамики, строительных конструкций из кирпича и бетона, песчаных стержней и литейных форм в литейном производстве и др.

Клеевая композиция, включающая сополимер 95 мас.% бутилметакрилата с 5 мас.% метакриловой кислоты, органический растворитель и аэросил, отличающаяся тем, что она содержит органический силан формулы (C2H5O)4-n-Si-[OSi(ОС2Н5)3]n, где n=0-2, и воду при следующем соотношении компонентов композиции, мас.ч.:

сополимер 95 мас.% бутилметакрилата с 5 мас. % метакриловой
кислоты 20,0-30,0
органический силан указанной формулы 3,0-10,0
вода 0,5-3,0
аэросил 2,0-10,0
органический растворитель 46,99-67,5



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к клеевым композициям на основе полиорганосилоксанов и может быть использовано для склеивания жгутов из полиакрилонитрила, применяемых для получения углеродных волокон.

Изобретение относится к клеям, содержащим систему отверждения при температуре окружающей среды. .

Изобретение относится к получению состава из полиэфира, поли(мет)акрилата и полиэфирных привитых поли(мет)акрилатных сополимеров, пригодного в качестве связующего средства для изготовления герметизирующих масс, лаков или лаков, используемых при термосварке.

Изобретение относится к электропроводящей липкой ленте, имеющей разную величину адгезии на двух своих поверхностях. .
Изобретение относится к фотоотверждаемой клеевой композиции, которая может быть использована для капсуляции органических светоизлучающих диодов, а также к способу получения фотоотверждаемой клеевой композиции.

Изобретение относится к двухкомпонентной композиции, используемой для инициирования отверждения одного или более полимеризующихся мономеров, которые отверждаются при воздействии свободных радикалов, состоящей из одного компонента органоборан-аминного комплекса и второго компонента - изоцианата, который способен разрушать органоборан-аминный комплекс, где эквивалентное отношение азотных атомов амина к атомам бора составляет более чем от 4,0:1 до 20,0:1,0.

Изобретение относится к клеевым композициям на основе водной дисперсии акрилового сополимера и может быть использовано для приклеивания поливинилхлоридных отделочных материалов (пленок, вакуум-формовочных плиток и т.

Изобретение относится к клеевой композиции, включающей по меньшей мере один адгезивный компонент и по меньшей мере одну добавку в качестве модификатора реологии, причем в качестве модификатора реологии используют сополимер, мономеры которого включают (i) алкильный эфир ненасыщенной монокарбоновой кислоты формулы CH2=CR-COOH, где R является заместителем, выбранным из группы, состоящей из Н, одновалентного алкильного, арильного или алкиларильного радикала, одновалентного циклоалкильного радикала и алкокси, галоалкильной или цианоалкильной группы, и (ii) C5-С35 алкил алкоксилированный акрилат или метакрилат или смеси двух или большего числа из них.

Изобретение относится к области машиностроения и ремонта техники, в частности металлических деталей и узлов машин. Композиция для склеивания металлических изделий содержит анаэробный герметик АН-111 и наполнитель - углеродные нанотрубки «Таунит-М».

Изобретение относится к клею, который подходит для использования с материалами, обладающими низкой поверхностной энергией. Клей содержит акриловый сополимер, придающий клейкость реагент с высокой температурой стеклования (Tg) и придающий клейкость реагент с низкой температурой стеклования.

Изобретение относится к области получения эластичных быстроотверждающихся клеев холодного отверждения, а именно к полиуретановым клеевым составам с высокими адгезионными характеристиками с хорошей водостойкостью, и может быть использовано в различных областях человеческой деятельности.

Изобретение относится к композиции для склеивания металлических изделий. .

Изобретение относится к клею, используемому для склеивания металлических изделий в узлах машин. .
Изобретение относится к фотоотверждаемой клеевой композиции, которая может быть использована для капсуляции органических светоизлучающих диодов, а также к способу получения фотоотверждаемой клеевой композиции.

Изобретение относится к водной эмульсии полимера, ре-диспергируемой смоле и адгезивному материалу, полученным с применением этой эмульсии. .

Изобретение относится к чувствительным к давлению клеям, которые применяют предпочтительно в косметологии, в пищевом секторе промышленности, в медицинских пластырях, а также в трансдермальных терапевтических системах.
Наверх