Результат интеллектуальной деятельности: КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ ХОЛОДНОГО ОТВЕРЖДЕНИЯ

Изобретение относится к области конструкционных клеев холодного отверждения, обладающих высокой прочностью клеевых соединений при сдвиге, отрыве и отслаивании, повышенной водостойкостью, высокой эластичностью, с сохранением эластических и прочностных свойств при воздействии многократных температурных колебаний от - 40°C до +120°C, предназначенных для склеивания металлов и неметаллических материалов в изделиях автомобильной техники и различных отраслях машиностроительного комплекса.

Известна клеевая композиция (см. патент №2383574. Клеевая композиция, опубл. 10.03.2010, бюл. №7), содержащая эпоксидную диановую смолу ЭД-20, полиамидную смолу, отвердитель и минеральный наполнитель. При этом эпоксидная диановая смола ЭД-20 модифицирована термостойким термопластичным полимером (полисульфоном). В качестве отвердителя используется смесь аддукта фенола, этилендиамина, формальдегида (АФ-2) и кремнийорганического амина, а в качестве минерального наполнителя - шунгитовая крошка с размером частиц не более 40 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Недостатками клеевой композиции являются длительное время отверждения (9-12 часов при температуре не ниже +18°C), низкая ударная вязкость (трещиностойкость) и эластичность (прочность при отслаивании) при воздействии многократных температурных колебаний от - 40°C до +120°C, что не позволяет использовать ее при ремонте теплонагруженных агрегатов автомобильной техники (блоки цилиндров двигателя, головки блоков цилиндров).

В основу изобретения поставлена задача изменения состава композиции для снижения длительности отверждения, повышения эластичности, прочности при отслаивании, ударной вязкости и трещиностойкости.

Поставленная задача решается тем, что в клеевой композиции холодного отверждения, включающей эпоксидную диановую смолу, полиамидную смолу, кремнийорганический амин, выбранный из группы биспарааминофениленаминометилентетра-метилдисилоксан, γ-амино-пропилтриэтоксисилан, 1-аминогексаметилен-6-аминометилентриэтоксиаминосилан, диэтиламинометилентриэтоксисилан или их смеси, модификатор в виде термостойкого термопластичного полимера, отвердитель и минеральный наполнитель, эпоксидная диановая смола ЭД-20 модифицирована термоэластопластом в виде полиэфиримида, в качестве отвердителя используется диэтилентриаминометилфенол УП-583Д, а в качестве минерального наполнителя - хризотил А-4-5 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Поскольку эпоксидная диановая смола ЭД-20 модифицирована термоэластопластом в виде полиэфиримида, в качестве отвердителя используется диэтилентриаминометилфенол УП-583Д, а в качестве минерального наполнителя - хризотил А-4-5 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

обеспечивается снижение длительности отверждения, повышение эластичности, прочности при отслаивании, ударной вязкости и трещиностойкости.

Модифицирование эпоксидной диановой смолы ЭД-20 термоэластопластом в виде полиэфиримида и использование в качестве отвердителя диэтилентриаминометилфенола УП-583Д, а в качестве минерального наполнителя - хризотила А-4-5 позволяет снизить время отверждения композиции с 9-12 ч до 4-6 ч, повысить эластичность и ударную вязкость, а также сохранить прочностные и эластичные свойства при воздействии более длительных по времени многократных температурных колебаний от - 40°C до +120°C.

Для придания тиксотропности, улучшения технологичности и повышения теплопроводности предлагаемая композиция содержит в качестве минерального наполнителя хризотил А-4-5 (ГОСТ 12871-93) с размером частиц не более 30 мкм.

Результаты проведенных испытаний по составу и свойствам предлагаемой клеевой композиции и сравнительная оценка с прототипом представлены в таблицах 1 и 2.

Пример приготовления композиции

Клеевую композицию готовят путем последовательного смешения компонентов в соотношениях, указанных в таблице 1. В эпоксидную диановую смолу ЭД-20, взятой 95 мас.ч., добавляют полиамидную смолу 40 мас.ч., термоэластопласт в виде полиэфиримида 15 мас.ч. и хризотил А-4-5 25 мас.ч. Композицию тщательно перемешивают после введения каждого последующего компонента. Затем смешивают кремнийорганический амин (γ-аминопропилтриэтоксисилан) 1,2 мас. ч. с 30 мас.ч. диэтилентриаминометилфенолом УП-583Д и при дальнейшем перемешивании вводят в вышеперечисленную композицию. Таким образом, смесь отвердителей добавляют в последнюю очередь. При этом время жизнеспособности композиции составляет не более 20-30 минут после введения смеси отвердителей.

Клеевую композицию наносят на подготовленную под склеивание поверхность (зашкуренную и обезжиренную) шпателем ровным слоем на обе склеиваемые поверхности. Полимеризацию клеевой композиции проводят при температуре помещения не ниже 0°C в течение 4-6 ч.

Введение хризотила А-4-5 вместо шунгитовой крошки позволяет ускорить процесс полимеризации за счет физико-химических свойств данного вещества. Для повышения эластичности вместо полисульфона в предлагаемую композицию введен термоэластопласт в виде полиэфиримида, а аддукт фенола, этилендиамина, формальдегида АФ-2 из состава исключен, поскольку оказывает негативное влияние на организм человека, и его исключение в новой композиции не влияет на ее свойства, которые необходимо обеспечить.

Прочность на сдвиг клеевых соединений оценивали по ГОСТ 14759-69, на отслаивание - РТМ 1.2.015-81, на отрыв - ГОСТ 14760-69.

Свойства предлагаемой клеевой композиции представлены в таблице 2.

Испытания проводили на образцах из алюминиевого сплава АЛ4, поверхность которого предварительно была зашкурена и обезжирена.

Как видно из таблицы 2, предлагаемая клеевая композиция холодного отверждения в сравнении с прототипом обеспечивает снижение времени ее отверждения в 2…2,2 раза, позволяет увеличить на 60% количество температурных колебаний от - 40°C до +120°C, происходящих без разрушения склейки, а также сохранить эластичные и прочностные свойства, при повышении ударной вязкости (трещиностойкости) в 1,6 раза. По водостойкости предлагаемая клеевая композиция не уступает прототипу.

Использование предлагаемой клеевой композиции с указанными высокими прочностными характеристиками повышает прочность клеевых соединений при воздействии многократных температурных колебаний от - 40°C до +120°C и тем самым обеспечивает повышение надежности и ресурса изделий и агрегатов автомобильной техники.