Результат интеллектуальной деятельности: Клеевая композиция

Изобретение относится к области химической технологии и касается разработки клеевой композиции, используемой как для вклейки металлических с анодно-окисным покрытием или полиамидных втулок в канал трубчатых элементов, так и для приклеивания «амебообразных» элементов к присоединенной составляющей (ПС) ведущего устройства.

Известно множество клеев на основе различных полимерных материалов (Кардашов Д.А. М.: Изд. «Химия», с. 13-24; Петрова А.П. Клеящие материалы. Справочник под редакцией чл. корр. РАН, д-ра техн. наук Е.Н. Кааблова и др. М.: К и Р, 2002 г., с. 31-34).

При вклейке металлических с анодно-окисным покрытием или полиамидных втулок в канал трубчатых пороховых элементов, так же как и при приклеивании «амебообразных» элементов из баллиститного пороха к ПС ведущего устройства, необходимо обеспечить высокий уровень адгезионной прочности клеевой композиции к пороху или к поверхности ПС. Поверхности контакта из-за разнородности механических и адгезионных свойств используемого пороха и клеевой композиции являются точками концентрации напряжений. Склеивание нескольких разнородных материалов (алюминий, сталь 35ХЗНМ, металлические с анодно-окисным покрытием или полимерные втулки, баллиститный порох, клеевая композиция), входящих в конструкцию изделий, обычно достигается путем применения различных клеевых композиций, которые обеспечивают компенсацию возникающих напряжений.

В книге Краткий энциклопедический словарь. «Энергетические конденсированные системы» / Под редакцией академика Б.П. Жукова, Москва, «Янус-К», 1999 г., стр. 69, 70, описаны бронирующие составы для вкладных зарядов твердого ракетного топлива (ТРТ) на основе эпоксидно-диановых, эпоксидно-алифатических и эпоксидно-анилиновых смол и различных каучуков низкомолекулярного ПДИ-ЗА, бутилкаучука и др. Несмотря на пригодность для бронирования и скрепления зарядов с камерой ракетного двигателя известными бронирующими составами, они обладают отсутствием огнеэррозионной стойкости с использованием предусмотренных наполнителей (каолин, углерод, кислота борная, асбест и др.).

Известна клеевая композиция (патент RU №2266942 от 26.11.3003 г.) на основе эпоксидной диановой и полиамидной смолы, отверждаемая алифатическим ди- или полиамином. Недостатком данной композиции является недостаточная адгезия к материалам используемых узлов конструкции из-за присутствия компонентов силоксана.

Известна также клеевая композиция (патент RU №2266943 от 21.09.04 г.) с использованием эпоксидной, фенольной, резольной и др. смол. Недостатком данной композиции является то, что она отверждается при высокой температуре и имеет в своем составе большое количество смеси растворителей, что не допустимо при использовании ее для вклейки втулок в канал порохового элемента или приклеивания «амебообразных» пороховых элементов к поверхности ПС ведущего устройства.

Наиболее близким аналогом является эпоксидная композиция (патент RU №2 247133 от 27.02.2005 г.), взятая авторами за прототип. Данная клеевая композиция обладает высокими механическими характеристиками, но присутствие алифатической смолы ДЭГ-1 и пластификатора ДОФ не обеспечивает достаточную адгезионную прочность при вклейке полимерных или металлических втулок в канал порохового элемента и при приклеивании «амебообразных» элементов к ПС ведущего устройства.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка клеевой композиции для надежного крепления втулок в канале порохового элемента и крепление «амебообразных» элементов к присоединенной составляющей ведущего устройства.

Технический результат достигается тем, что клеевая композиция содержит эпоксидную модифицированную смолу КДА, отвердитель системы - полиэтиленполиамин, а присутствие в клеевой композиции двуокиси титана обеспечивает необходимые тиксотропные свойства клеевой композиции и высокую адгезионную прочность склеивания разнородных по своей природе материалов. В предлагаемой клеевой композиции компоненты взяты в следующем соотношении, мас. %:

В эпоксидную клеевую композицию входит эпоксидная модифицированная смола марки КДА (ТУ 2225-032-00203306-97 или ТУ 2225-611-11131395-2005). Данная смола марки КДА представляет собой эпоксидно-диановую смолу ЭД-20 (ГОСТ 10587-84), модифицированную алифатической смолой ДЭГ-1 с концевыми эпоксидными группами. Смола ДЭГ-1 (ТУ 2225-390-04872688-99) представляет собой продукт конденсации многоатомных спиртов с эпихлоргидрином и последующим дегидрохлорированием. Смола ДЭГ-1 используется в качестве активного разбавителя и пластификатора при изготовлении заливочных, пропиточных и клеевых составов на основе эпоксидных смол. Использование смолы марки КДА позволяет получить технологически пригодную композицию для вклеивания металлических (с анодно-окисным покрытием) и неметаллических (полиамидных втулок) в канал пороховых элементов и «амебообразных» элементов к ПС ведущего устройства с обеспечением высоких адгезионных характеристик в широком интервале температур. В качестве отвердителя выбран алифатический амин - полиэтиленполиамин (ПЭПА) ТУ 6-02-594-85 или ТУ 2413-357-00203447-99. Необходимые тиксотропные свойства и высокие адгезионные характеристики клеевой композиции обеспечивает наполнитель - двуокись титана пигментная марки Р-1 или Р-02 (ГОСТ 9808-84).

Компоненты клеевой композиции паспортизованы и выпускаются в промышленном масштабе на территории РФ.

Оптимальные свойства эпоксидной клеевой композиции: жизнеспособность, время отверждения, прочность адгезионного соединения «клееевая композиция + пороховой элемент + материал металлической втулки и ПС», были достигнуты при дозировании ПЭПА в количестве 9,23 мас. % на 76,92 мас. % смолы КДА при наполнении ее 13,85 мас. % двуокисью титана (при необходимости использования состава с более низкой вязкостью допускается двуокись титана не вводить). При этом оптимальные свойства эпоксидной клееевой композиции были достигнуты при дозировании ПЭПА в количестве 13 мас. % на 87 мас. % смолы КДА.

Пример 1

В мешатель последовательно загружают 76,92 мас. % смолы КДА, 13,85 мас. % протертой и просушенной навески двуокиси титана тщательно перемешивают шпателем вручную до полного смачивания двуокиси титана, затем перемешивают мешалкой без вакуума в течение 15 минут при температуре 20-35°С, далее перемешивают с вакуумированием в течение 30 минут при температуре 20-35°С и давлении (минус 0,9 - минус 1) кгс/см² и загружают 9,23 мас. % полиэтиленполиамина, перемешивают при температуре 20-35°С в течение 4±1 минут при температуре 20-35°С и давлении (минус 0,9 - минус 1) кгс/см², после чего готовый состав выгружают в расходную емкость. При необходимости допускается эпоксидную клеевую композицию готовить вручную, выдерживая указанную дозировку компонентов. Клеевую композицию отверждают при температуре производственного помещения 15-35°С. Фактическое время полимеризации составило 22-24 часа. Оценка качества вклеивания, жизнеспособность и вязкость приведены в таблице 1.

Примеры 2-4 осуществляют аналогично примеру 1, но при соотношении компонентов, указанном в таблице 1.

Как видно из результатов, приведенных в таблице, принятые в патентуемом техническом решении рецептурно-технологические параметры обеспечивают технологичность, температурный диапазон полимеризации от 15 до 35°С, ее приемлемую продолжительность и надежное скрепление металлических с анодно-окисным покрытием или неметаллических (полиамидных) втулок с пороховым элементом, а также скрепление «амебообразных» элементов с присоединенной составляющей ведущего устройства (высокая адгезионная прочность, характеризующаяся высоким уровнем усилия вырыва (от 11,9 до 15,9 кгс при температуре 20°С, от 3,3 до 3,7 кгс при температуре плюс 50°С и от 62,3 до 84,2 кгс при температуре минус 54°С), вклеенных втулок из канала порохового элемента в широком интервале температур от плюс 60 до минус 54°С, что и характеризует положительный результат настоящего изобретения.

Предлагаемая клеевая композиция имеет следующие достоинства:

1. Обладает удовлетворительными технологическими свойствами, необходимыми для качественного и надежного вклеивания металлических с анодно-окисным покрытием или полиамидных (полимерных) втулок (штырей) в канал порохового элемента (исключая подтеки состава из канала).

2. Обеспечивает высокую адгезионную прочность вклеенных предлагаемой клеевой композицией металлических с анодно-окисным покрытием или полиамидных (полимерных) втулок (штырей) в канал порохового элемента.

3. Обеспечивает высокую надежность скрепления «амебообразных» пороховых элементов с поверхностью присоединенной составляющей ведущего устройства.

4. Обладает удовлетворительными тиксотропными свойствами, что позволяет качественно покрыть поверхность «амебообразных» элементов и металлических с анодно-окисным покрытием или неметаллических (полимерных) втулок клеевой композицией и обеспечить высокую адгезию их с пороховым элементом.

Предлагаемая клеевая композиция проверена в лабораторных условиях АО «НИИПМ» и в НТИИМ (Нижне-Тагильский Институт испытания металлов) с положительными результатами.