Металлополимерная композиция



Металлополимерная композиция
Металлополимерная композиция
Металлополимерная композиция
Металлополимерная композиция

 


Владельцы патента RU 2596762:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") (RU)

Изобретение относится к области наполненных полимерных композиций на основе эпоксидных олигомеров для выравнивания внешней поверхности вертолетов и самолетов. Металлополимерная композиция включает эпоксикремнийорганическую смолу с молекулярной массой от 350 до 420 (90,0-110,0 мас.ч.), алюминиевый порошок (80,0-300,0 мас.ч.) и низкомолекулярный полиамид, являющийся отвердителем и пластификатором (55,0-80,0 мас.ч). Для повышения эластичности композиция может дополнительно содержать модификатор - бутидиенакрилонитрильный каучук с молекулярной массой от 20000 до 30000. Для улучшения технологических свойств дополнительно композиция может содержать наполнитель, в частности природный либо искусственный силикат магния, или алюминия, или кальция, или их смеси в количестве от 80,0 до 120,0 мас.ч. Применение предлагаемого состава полимерной композиции позволяет повысить температуру эксплуатации на 70°C, прочность при ударе и эластичность шпатлевочного слоя. Металлополимерная композиция (шпатлевка) обладает высокой адгезией к поверхности, повышенной прочностью при ударе, эластичностью при растяжении при температурах эксплуатации от -60°C до 150, а также хорошими технологическими характеристиками и низкой усадкой при отверждении. 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 6 пр.

 

Изобретение относится к области наполненных полимерных композиций на основе эпоксидных олигомеров для выравнивания внешней поверхности вертолетов и самолетов.

При отливке деталей из алюминиевых сплавов наряду с допустимыми дефектами встречаются отдельные поры и раковины глубиной 1-3 мм, которые по условиям работы деталей не допустимы.

Развитие высокоскоростной авиации предъявляет новые требования к качеству внешних поверхностей самолетов. Для выравнивания внешней поверхности летательных аппаратов широко применяются шпатлевочные материалы. Шпатлевочные материалы применяются для выравнивания щелей, зазоров, ступенек на внешней поверхности самолета, а также неровностей в местах крепежных соединений.

Шпатлевочные материалы, применяемые для выравнивания внешней поверхности самолетов, должны обладать высокими механическими характеристиками, устойчивостью к термоудару, сохранять свои прочностные характеристики даже при повышенных температурах (аэродинамичекий нагрев) и знакопеременных динамических нагрузках, которые испытывают конструкции летательных аппаратов при эксплуатации.

Кроме того, такие шпатлевочные материалы должны обладать высокой адгезией к алюминиевым сплавам, высокой механической прочностью при температурах эксплуатации, обеспечивать надежное заполнение зазоров между деталями, обладать устойчивостью к вибрации и удару, обеспечить хорошие декоративные свойства поверхности.

Известен состав шпатлевки для выравнивания металлических и неметаллических поверхностей, включающий ненасыщенный полиэфир, пигмент, аэросил, ускоритель, катализатор (50% паста пероксида бензоила), стирол, нефтеполимерную лакокрасочную смолу с молекулярной массой 1500-20000 и наполнитель (SU 1712376, C09D 5/34, опубл. 15.02.1992). Недостатками указанного состава является невысокая жизнеспособность композиции, что делает ее недостаточно технологичной при нанесении, поскольку невысокая жизнеспособность шпатлевки после смешения с отвердителем не обеспечивает стабильность свойств материала на протяжении технологического цикла нанесения его на поверхность, а также высокая жесткость получаемого шпатлевочного слоя.

Известна эпоксидная шпатлевка, которая может использоваться для выравнивания дефектов поверхности и заделки вмятин, включающая эпоксидную диановую смолу, пластификатор - поливинилбутиральную пленку), отвердитель аминного типа, изоборниловый эфир, алюминиевую пудру или графит, а также спирт или эфирсодержащий растворитель (RU 2000307, C09D 163/00, опубл. 07.09.1993). Недостатком этой шпатлевки является недостаточно высокая адгезия к анодированным алюминиевым сплавам, а также невысокая механическая прочность и эластичность шпатлевочного слоя.

Известна шпатлевка для выравнивания металлической поверхности кузова автомобилей, включающая эпоксидную диановую смолу, отвердитель - агидол АФ-2 или АФ-2М, двуокись титана, борит, олигоэфиэпоксид (лапроксид), морфолиновую смолу (SU 1781262, C09D 5/34, опубл. 15.12.1992). Недостатком шпатлевки является присутствие растворителя в рецептуре шпатлевки, что приводит к усадке шпатлевочного слоя, образованию внутренних напряжений, повышению жесткости.

Известен способ заделки дефектов, к которым предъявляются высокие требования по герметичности. Дефект заполняют герметизирующей композицией, включающей анаэробный герметик на основе олигоэфиракрилата, эпоксидную смолу, отвердитель аминного типа и железосодержащий металлический порошок в количестве, обеспечивающем тиксотропное состояние композиции (RU 2084323, В23Р 6/00, опубл. 20.07.1997). Существенным недостатком данного способа заделки дефектов является наличие в рецептуре композиции железосодержащего металлического порошка, поэтому данная композиция не может применяться для алюминиевых сплавов, поскольку контакт алюминия с железосодержащим порошком может способствовать развитию коррозии.

Известна эпоксидная шпатлевка (SU 410063, C09D 5/34, опубл. 05.01.1974), которая может быть использована для отделки поверхностей летательных аппаратов с целью повышения аэродинамических и декоративных свойств следующего состава, мас.ч.:

Эпоксидная смола 100,0
Полиэтиленполиамид 50,0-70,0
Алюминиевый порошок сферической
формы с удельной поверхностью
1550-1740 см2 200,0-500,0

Недостатком данной шпатлевки является недостаточно высокая прочность при ударе, невысокая эластичность, а также недостаточная технологичность (имеет место стекание шпатлевки с вертикальных поверностей при формировании слоя).

Известна теплостойкая клеевая композиция, обладающая высокой прочностью, включающая новолачную фенолоформальдегидную смолу, резольную фенолоформальдегидную смолу, кремнийорганический олигомер - гидроксилсодержащий титанкремнийорганический олигомер или метилфенилспиросилокс - олигомер в виде раствора в ацетоне, органический растворитель - этиловый спирт, а также наполнители - порошок алюминиевый и бор аморфный (RU 2276679, C09J 161/14, опубл. 20.05.2006). Следует отметить, что указанная композиция обладает высокой теплостойкостью, адгезионной прочностью, а также механической прочностью. Недостатком данной композиции является наличие летучих компонентов, что допускает образование пор при формировании слоя, снижающих прочностные и влагозащитные свойства.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения, принятым за прототип, является металлополимерная композиция (RU 2100394, C09D 5/34, опубл. 27.12.1997) для заделки глубоких и мелких дефектов на различных поверхностях, которые эксплуатируются в зоне воздействия повышенной влажности, применяемая в качестве шпатлевки, следующего состава, мас.ч.:

Эпоксидная диановая смола 27-40
Дибутилфталат 2-6
Алюминиевая пудра 4,5-9,0
Алюминиевый порошок
сферической или каплевидной формы 36-53
Аминофенолы на основе производных этиленаминов
или аддукт последних с эпоксидным олигомером 6-9

Недостатками данной композиции являются невысокие механические характеристики, а также невысокая теплостойкость.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является высокая адгезия шпатлевки к поверхности, повышенная прочность при ударе, эластичность при растяжении при температурах эксплуатации от -60°C до 150, а также хорошие технологические характеристики и низкая усадка при отверждении шпатлевочной композиции.

Для достижения поставленного технического результата предложена металлополимерная композиция для выравнивания внешних поверхностей летательных аппаратов или для заделки дефектов алюминиевого и магниевого литья, включающая эпоксидную смолу и алюминиевый порошок, при этом композиция дополнительно содержит низкомолекулярный полиамид, являющийся отвердителем и пластификатором, а в качестве эпоксидной смолы эпоксикремнийорганическую смолу с молекулярной массой от 350 до 420, с содержанием эпоксидных групп от 12 до 14% и массовой долей нелетучих веществ от 98,5 до 99,0, массовой долей кремния не менее 5,0% (ОСТ 6-05-448-90), при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

эпоксикремнийорганическая смола
с молекулярной
массой от 350 до 420 90,0-110,0
низкомолекулярный полиамид 55,0-80,0
алюминиевый порошок 80,0-300,0

Для оптимизации времени застывания металлополимерной композиции применяют эпоксикремнийорганическую смолу, содержащую эпоксидные группы с массовой долей 12-14%.

Для улучшения технологических свойств композиция может дополнительно содержать наполнитель, в частности природный либо искусственный силикат магния, или алюминия, или кальция, или их смеси в количестве от 80,0 до 120,0 мас.ч.

Для повышения эластичности композиция может дополнительно содержать модификатор - бутидиенакрилонитрильный каучук с молекулярной массой от 20000 до 30000 в количестве 8,0-15,0 мас.ч., который используется в композиции в виде раствора в бутилацетате.

Применение предлагаемого изобретения для выравнивания таких дефектов поверхности, как ступеньки, зазор в стыках обшивки, неровности в местах крепежных соединений, значительно облегчает подгонку деталей при сборке, а также способствует повышению аэродинамических характеристик и повышению надежности антикоррозионной защиты изделий.

Дополнительным преимуществом предлагаемого изобретения является возможность использования указанного состава для заделки дефектов алюминиевого и магниевого литья (раковин, крупных пор и др. дефектов).

При содержании эпоксидной смолы менее 90 мас.ч. происходит резкое снижение эластичности композиции, а при содержании более 110 мас.ч. наблюдается неполное отверждение эпоксидной смолы из-за недостатка низкомолекулярного полиамида в составе. При содержании алюминиевого порошка более 300 мас.ч. происходит расслоение металлополимерной композиции из-за недостатка связующего, а при содержании алюминиевого порошка менее 80 мас.ч. происходит падение прочности пленки при растяжении на разрыв.

Отсутствие летучих растворителей в составе металлополимерной композиции позволяет получить шпатлевочный слой с минимальной усадкой.

Применяемый в качестве отвердителя низкомолекулярный полиамид, имеющий разветвленное строение, выполняет не только функцию отвердителя, но и пластификатора, в результате чего образуется пластифицирующая матрица. Экспериментальным путем выбрано оптимальное соотношение полимера и наполнителя. В результате образуется металлополимерная решетка с оптимальным соотношением прочности и пластичности. Введение дополнительно 55-80 мас.ч. низкомолекулярного полиамида не влияет на процессы структурообразования полимерной матрицы и не ухудшает качества шпатлевочного слоя, при этом повышается его термостойкость и увеличивается эластичность.

Применение в качестве структурообразующего наполнителя мелкодисперсного алюминиевого порошка сферической формы способствует образованию равномерно упрочненной структуры металлополимерной композиции, обладающей высокой адгезионной прочностью, эластичностью, устойчивостью к термоперепадам (-6+150)°C, высокой адгезией, водостойкостью.

Предлагаемая композиция обладает высокой адгезионной прочностью, прочностью при сдвиге, эластичностью, устойчивостью к вибрации и динамическим нагрузкам, а также влагостойкостью и может эксплуатироваться в интервале температур от -60 до +150°C.

Примеры осуществления изобретения.

Пример №1

В смеситель с быстроходной мешалкой загружают предварительно подогретую эпоксикремнийорганическую смолу СЭДМ-1 или СЭДМ-2, алюминиевый сферический порошок, а при необходимости силикат магния, силикат алюминия, силикат кальция или их смесь, раствор бутадиенакрилонитрильного карбоксилатного каучука в бутилацетате и перемешивают при помощи быстроходной мешалки до получения однородной массы до получения необходимой степени дисперсности.

Перед применением в полученный полуфабрикат шпатлевки добавляли низкомолекулярный полиамид, перемешивали и наносили на образцы для проведения испытаний.

Составы по примерам 2-5 изготавливали аналогично примеру 1.

Пример №6 (прототип)

Алюминиевую пудру смешивают в дисольвере с дибутилфталатом. В смеситель с водяной рубашкой загружают эпоксидную смолу, разогревают ее до 40°C, затем вводят смоченную дибутилфталатом алюминиевую пудру, алюминиевый порошок и смесь перемешивают в течение 30 мин.

Составы предлагаемой композиции для антикоррозионного покрытия и состав композиции, известной из прототипа, приведены в таблице 1.

Из предлагаемой композиции по примерам 1-5, а также из композиции, известной из прототипа, были получены покрытия толщиной 300-350 мкм на алюминиевом сплаве Д16 AT. Отверждение шпатлевочного слоя проводили при температуре (20±5)°C в течение 24 ч. Определяли толщину слоя шпатлевки, адгезию по ГОСТ 15140 в исходном состоянии и после увлажнения в течение 10 суток, а также адгезионную прочность при отрыве в соответствии с ISO 4624. Прочность при ударе по ГОСТ 4765 и растяжении по ГОСТ 29309, адгезионную прочность при отрыве определяли на металле в соответствии с ГОСТ 4765, ГОСТ 29309 в исходном состоянии и после термоциклирования (от -60 до +150)°C в течение 10 циклов. Определены прочность (σp) при разрыве и относительные удлинения (εp) свободных пленок шпатлевок по примерам по ГОСТ 18299. Полученные результаты приведены в таблице 2.

Как видно из приведенных примеров, применение предлагаемой металлополимерной композиции для выравнивания поверхности и заделки дефектов литья позволяет обеспечить высокие адгезионные характеристики, шпатлевочный слой на основе металлополимерной композиции обладает высокими прочностными свойствами, достаточно высокой эластичностью и термостойкостью. Применение металлополимерной композиции позволяет обеспечить надежное заполнение зазоров между деталями, устойчивость к вибрации и удару, а также обеспечить хорошие декоративные свойства поверхности при нанесении лакокрасочных покрытий, применяемых для окраски внешней поверхности летательных аппаратов.

Применение предлагаемого состава полимерной композиции позволяет повысить температуру эксплуатации на 70°C, прочность при ударе и эластичность шпатлевочного слоя, что позволит использовать его для выравнивания щелей, зазоров, ступенек на внешней поверхности самолета, а также неровностей в местах крепежных соединений, заделки дефектов литья элементов конструкций, которые при эксплуатации испытывают высокие динамические знакопеременные нагрузки.

1. Металлополимерная композиция для выравнивания внешних поверхностей летательных аппаратов или для заделки дефектов алюминиевого и магниевого литья, включающая эпоксидную смолу и алюминиевый порошок, отличающаяся тем, что дополнительно содержит низкомолекулярный полиамид, являющийся отвердителем и пластификатором, а в качестве эпоксидной смолы эпоксикремнийорганическую смолу с молекулярной массой от 350 до 420, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

эпоксикремнийорганическая смола с молекулярной
массой от 350 до 420 90,0-110,0
низкомолекулярный полиамид 55,0-80,0
алюминиевый порошок 80,0-300,0

2. Металлополимерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что эпоксикремнийорганическая смола содержит эпоксидные группы с массовой долей 12-14%.

3. Металлополимерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит наполнитель, выбранный из группы: природный либо искусственный силикат магния, силикат алюминия, силикат кальция или их смеси в количестве 80,0-120,0 мас.ч.

4. Металлополимерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит бутидиенакрилонитрильный каучук с молекулярной массой от 20000 до 30000 в количестве 8,0-15,0 мас.ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к эластичному изоляционному материалу на основе каучуковой смеси со стойкостью к действию высоких температур. Изоляционный материал для применения при температурах выше 130°C, который легко наносится на сложные компоненты, для которых необходима изоляция, а также заполняет внутренние пазы, является изоляционным материалом, в котором по меньшей мере часть каучуковой смеси не сшита и может пластически деформироваться, где вязкость по Муни ML(1+4) смеси при 23°C, определенной в соответствии с частью 3 стандарта DIN 53523, составляет от 5 до 20 ед.
Изобретение относится к связующему материалу для соединения камня, для заполнения пространства между камнями, керамическими и другими строительными материалами.
Изобретение относится к клею для заполнения трещин окрашенного камня и для заполнения трещин швов между камнями и может быть использован, например, в керамической промышленности.
Шпаклевка // 2494989
Изобретение относится к составам шпаклевок для выравнивания поверхностей бетонных изделий и касается шпаклевки. Шпаклевка содержит, мас.%: портландцемент 28,0-32,0; вода 24,0-28,0; гидросиликаты кальция 0,04-0,06; зола-унос ТЭС 39,86-47,84; кормовая патока 0,08-0,12.
Изобретение относится к отверждаемым ремонтным составам для кузовного ремонта. .
Изобретение относится к способу изготовления компаунда, который используют для заполнения пространства между несущими элементами футеровок при изготовлении изнашиваемых элементов насосов или в подшипниках скольжения, для заливки межэлементного пространства дробилок и разгрузочных стенок элеваторов мельниц.
Шпаклевка // 2455328
Изобретение относится к шпаклевкам, используемым для выравнивания поверхностей бетонных изделий. .
Изобретение относится к ремонтно-клеящему составу для заделки трещин, работающему в условиях повышенной влажности. .
Изобретение относится к материалам, применяемым для создания тепловой защиты элементов электронной аппаратуры при длительном тепловом воздействии. .
Изобретение относится к полимерным композициям холодного отверждения на основе эпоксидных смол и может быть использовано в различных областях машиностроения при ремонте изношенных и сломанных деталей и узлов различных машин, агрегатов и оборудования.

Изобретение относится к способу защиты от биообрастания и может быть использовано в судостроении для защиты подводной части корпусов судов, судовых устройств и механизмов, находящихся в контакте с водой, морских буровых установок, портовых сооружений.

Изобретение раскрывает композицию маточной смеси, способ получения композиции маточной смеси, способ получения порошковой покрывающей композиции, порошковую покрывающую композицию, получаемую указанным способом, а также применение композиции маточной смеси для порошковой покрывающей композиции или для повышения непрозрачности отвержденного порошкового покрытия.
Изобретение относится к способу нанесения неводной композиции на металлический субстрат, и может быть применен в лакокрасочной промышленности. Неводная композиция содержит следующие компоненты, при их соотношении: A) от 10 до 60 мас.% ненасыщенного (мет)акрилатного полимера или олигомера; B) от 5 до 50 мас.% ненасыщенного эпокси(мет)акрилата, практически не содержащего эпоксидных групп; C) от 10 до 90 мас.% реакционноспособных разбавителей или E) от 10 до 90 мас.% растворителя или смеси растворителей; D) от 0,1 до 10 мас.% одного или более фотоинициаторов; F) от 2,5 до 4,0 мас.% одного или более активаторов сцепления; и G) от 29 до 41 мас.% одной или более дополнительных добавок.
Изобретение относится к водным композициям для получения тонких химстойких покрытий методом катодного электроосаждения на изделиях сложной конфигурации, эксплуатируемых в кислых средах в условиях истирающей нагрузки (насосы, нефтяное машиностроение и т.п.).
Изобретение относится к адгезионному составу для ремонта и защиты бетонных поверхностей. .
Изобретение относится к лакокрасочным водным композициям с высокой рассеивающей способностью. .
Изобретение относится к области влагозащиты эпоксидных пенокомпаундов с нарушенной поверхностной пленкой, применяемых для герметизации изделий радио- и электротехнического назначения, работающих в сложных климатических условиях.
Изобретение относится к водным покрывным композициям с низким содержанием летучих органических соединений. .
Изобретение относится к ремонту дефектных участков покрытия из неорганической силикатной эмали, нанесенной на металлическую поверхность санитарно-технического оборудования.
Изобретение относится к области лакокрасочных материалов, в частности к водно-дисперсионной краске, используемой в строительстве для проведения работ по защите металла, бетона, железобетона и других поверхностей от воздействия агрессивной окружающей среды для грунтования, а также для получения защитно-декоративных покрытий.
Изобретение относится к области разработки лакокрасочных материалов на основе эпоксидной смолы для покрытия паяных соединений узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры.
Наверх