Патент на изобретение №2255103
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ
(57) Реферат:
Настоящее изобретение относится к клеевым композициям и используется при соединении полимеров с полимерами, металлами, резинами, полиуретанами, древесиной и бумагой, а также при соединении комбинаций указанных материалов. Техническая задача заключается в повышении жизнеспособности клеевой композиции, герметичности и пластичности клеевого соединения. Поставленная задача решается тем, что клеевая композиция содержит цианакриалат и пластификатор, дополнительно содержит раствор полимера, исключая полиуретан, в органическом растворителе, и раствор полиуретана в органическом растворителе. Композиция может дополнительно содержать наполнитель – оксид цинка и/или металлический порошок.
Изобретение относится к клеевым композициям и используется при соединении полимеров с полимерами, металлами, резинами, полиуретанами, древесиной и бумагой, а также при соединении комбинаций вышеперечисленных материалов. Из уровня техники известна клеевая композиция, содержащая цианакрилатный мономер, эластомер и полимер (US 5994464, МПК-6 C 09 J 4/06, 30.11.1999, п.1 формулы). Недостатком данной клеевой композиции является отсутствие герметичности клеевого шва после склеивания материалов. Ближайшим аналогом изобретения является клеевая композиция, содержащая мономерный цианакрилат или смесь мономерных цианакрилатов, мономерный фторированный метакрилат в количестве 1-30 мас.% на композицию и пластификатор (SU 448750 А1, C 09 J 4/04, 30.03.1992, формула, кол.2, абз.3 описания). Недостаток ближайшего аналога заключается в моментальной схватываемости при соединении крупногабаритных плоскостей с точными габаритными размерами, в низкой герметичности клеевого соединения, а также в узкой направленности его применения. При использовании данной композиции необходимо использование специальных направляющих и прижимающих приспособлений для однократной стыковки деталей. Задача изобретения заключается в повышении жизнеспособности клеевой композиции, герметичности и пластичности клеевого соединения. Заявленный технический результат достигается тем, что клеевая композиция, содержащая цианакрилат и пластификатор, согласно изобретению, дополнительно содержит раствор полимера, исключая полиуретан, в органическом растворителе, и раствор полиуретана в органическом растворителе при следующем соотношении компонентов, в мас.ч.: цианакрилат 15-35, пластификатор 0,15-0,7, раствор полимера, кроме полиуретана, в органическом растворителе 15-35, и раствор полиуретана в органическом растворителе 15-25. В предпочтительном варианте изобретения композиция может дополнительно содержать наполнитель в количестве 5-100 мас.ч. В качестве наполнителя она может содержать оксид цинка и/или металлический порошок. Цианакрилат в количестве 15-35 мас.ч. обеспечивает адгезионную прочность клеевого шва, а также удаление растворителя в процессе полимеризации. В качестве цианакрилата могут быть использованы любые вещества, содержащие эфир Пластификатор в количестве 0,15-0,7 мас.ч. обеспечивает пластичность клеевой композиции. В качестве пластификатора могут быть использованы любые высококипящие малолетучие и низкокипящие высоколетучие жидкости (вещества), изменяющие вязкость, увеличивающие гибкость молекул и подвижность надмолекулярных структур и др. В качестве конкретных марок материалов и веществ можно привести следующие продукты ДБФ ГОСТ 2102-67, жидкие фторполимеры, жидкие кремнийорганические соединения и другие (источник информации: А.П.Петрова. Справочник “Клеящие материалы”, М., ЗАО редакция журнала “Каучук и резина” (К и Р), 2002. – 196 с.). Раствор полимера в органическом растворителе в количестве 15-35 мас.ч. обеспечивает заполнение пор и внедрение клеевого материала в склеиваемые поверхности. В качестве полимеров, растворенных в соответствующих им органических растворителях, могут использоваться: полистирол, полиметилметакрилат, и любые другие полимеры, например, нитратцеллюлозные, нитратцеллюлозно-глифталевые, эпоксидные, нитратцеллюлозно-эпоксидные, мочевино(меламино)формальдегидные, кремнийорганические, бутилметакрилатные, полиакрилатные, перхлорвиниловые, сополимеры винилхлорида, резиловые, поливинилбутиральные и многие другие. Раствор полиуретана в органическом растворителе в количестве 15-25 мас.ч. образует упрочняющий эластичный каркас композиции, химически несвязанный с остальными компонентами композиции. В качестве растворов полиуретанов в органическом растворителе используются любые полиуретановые материалы, т.е. материалы, которые, как известно из уровня техники, содержат в своем составе полярные группы -HNCOOH-, используемые в качестве клеев, герметиков, лаков и покрытий, например, АДВ-23-1к (ТУ 2226-040-22736960-98), ВКР-85 (ТУ 1-595-14-544-98), АДВ-23 Блок (ТУ 2226-040-22736960-98), Клей полиуретановый (ТУ 38.403830-96), Клей праймер КСУ, КСУ-Н (ТУ21-5744710-38-91), полиуретановое покрытие КОРОПУР НОН АБРАЗИВ, клей марки СПРУТ и многие другие (источник информации: А.П.Петрова. Справочник “Клеящие материалы”, М., ЗАО редакция журнала “Каучук и резина” (К и Р), 2002. – 196 с.). В качестве раствора полиуретана, в органическом растворителе, могут применяться полиуретановые клеи холодного отверждения, в частности, клеи марки СПРУТ, либо полиуретановые покрытия марки КОРОПУР НОН АБРАЗИВ, растворенные, например, в дихлорэтане, также содержащие в своем составе полярные группы -HNCOOH- (источник информации: А.П.Петрова. Справочник “Клеящие материалы”, М., ЗАО редакция журнала “Каучук и резина” (К и Р), 2002. – 196 с., рекламные проспекты швейцарской компании Eclatin, немецких – Bayer, Henkel). В качестве органических растворителей могут использоваться дихлорэтан, дибутиловый эфир уксусной кислоты и любые другие растворители, соответствующие полимерам, которые в них растворяют, например, растворитель 645 (б. РДВ) ГОСТ 18188-72, растворитель 646 ГОСТ 18188-72, растворитель 647 ГОСТ 18188-72, растворитель Р-4 ГОСТ 7827-74, растворитель Р-5 ГОСТ 7827-74, растворитель Р-3160 ТУ 6-10-1215-72, растворитель Р-24 ГОСТ 7827-74, ацетон ГОСТ 2603-79 и многие другие. Одновременное применение компонентов композиции в заявленном количественном и качественном соотношении обеспечивает сцепление клеевого шва со склеиваемыми поверхностями, заполнение пор в склеиваемых поверхностях, герметичность клеевого шва и за счет замедленного схватывания может быть использована для оптимально точного соединения крупногабаритных деталей. Заявленная композиция изготавливается следующим образом. Перед приготовлением клея устанавливается состав соединяемых материалов и производится расчет площади соединяемой поверхности. Выбирается схожий по природе растворения соединяемых материалов, соответствующий полимеру растворитель, испаряющийся на воздухе, цианакрилат выбирается в зависимости от условий эксплуатации, пластификатор, полимер и полиуретан, растворяемые в органическом растворителе, выбираются для данного соединения исходя из прочностных и иных характеристик. Соотношения полимера, полиуретана и растворителя в композиции подбираются опытным путем для каждого сочетания склеиваемых материалов. Готовится порошок или мелкие гранулы или стружка или чешуйки “полимера – аналога”, из того же материала, что и соединяемые детали. Подбирается не растворимая в данном клеевом составе тара требуемого объема. Проводится следующая подготовка соединяемых поверхностей: 1. обработка мелкозернистой абразивной бумагой; 2. смачивание соединяемых поверхностей испаряющимся на воздухе органическим растворителем. Далее в тару помещается требуемое количество органического растворителя, в который вводится полимер, полиуретан и пластификатор и выстаивается под вытяжкой до полного растворения. Затем в раствор помещается цианакрилат и тщательно перемешивается. Состав тщательно перемешивается и наносится на склеиваемые поверхности. Склеиваемые поверхности быстро соединяются, выравниваются и к ним прикладывается нагрузка с заданным давлением (не более 1 кг/см2 на проекцию поверхности). Происходит отверждение клея за время, определенное в оптимизационном расчете. Приведенные ниже примеры подтверждают, но не ограничивают применение заявленной композиции. Пример №1. Соединение деталей из эпоксидной смолы, полученных на установках быстрого прототипирования. Общая площадь соединения – 0,24 м2. Среда эксплуатации – на воздухе. Жизнеспособность композиции в открытой таре около 40 минут. Жизнеспособность композиции при соединении поверхностей около 2 минут. Состав композиции: Компоненты, мас.ч.: Циакрин ЭО – 35. Жидкий фторполимер ФПР – 0,15. Раствор ЭД-16, в органическом растворителе 646 ГОСТ 18188-72 – 20. Раствор клея праймера КСУ в органическом растворителе 646 ГОСТ 18188-72 – 15. Пример 2. Герметизация блока мерных колб, состоящего из плиты (материал плиты – полиметилметакрилат) и основания (материал основания – полиметилметакрилат). Общая площадь склеивания – 3 дм2. Габаритные размеры клеевого соединения – 60×600 мм. Среда в колбах – керосин (авиационный). Жизнеспособность композиции (в открытой таре) – около 20 мин. Жизнеспособность композиции при соединении поверхностей – около 30 сек. Состав композиции: Циакрин СТ-1 – 35 мас.ч. Дибутилфталат (ДБФ) – 0,2 мас.ч. Полиметилметакрилат в виде порошка (ПММА) – 25 мас.ч. Органический растворитель – дихлорэтан – 25 мас.ч. Раствор полиуретана в органическом растворителе – 25 мас.ч. Склеиваемые поверхности тщательно очищаются от загрязнений, обрабатываются мелкозернистой абразивной бумагой и обезжириваются х/б тампоном, смоченным в растворителе. В чистую тару помещается органический растворитель, испаряющийся на воздухе, в который вводится полимер – полиметилметакрилат в виде порошка (ПММА), затем добавляются раствор полиуретана и пластификатор ДБФ и тщательно перемешиваются до образования однородной вязко-текучей композиции. Затем в полученный раствор помещается циакрин СТ-1 и тщательно перемешивается до образования гомогенной, не расслаивающейся массы. Полученная клеевая композиция с помощью кисти тонким слоем наносится на соединяемые поверхности по всей площади стыковки. После соединения деталь соответствовала заданным размерам и была герметична. Пример 3. Соединение плит из полистирола (ПС) для последующей токарной обработки в цилиндрическую емкость. Общая площадь соединения до токарной обработки – 0,5 м2. Общая площадь соединения после токарной обработки – 0,15 м2. Габаритные размеры клеевого соединения – 250×200 мм. Среда эксплуатации в емкости – смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ). Жизнеспособность композиции (в открытой таре) – около 30 мин. Жизнеспособность композиции при соединении поверхностей – около 30 сек. Состав композиции: Циакрин ЭО – 30 мас.ч. Дибутилфталат – 0,14 мас.ч. Полистирол в виде порошка – 20 мас.ч. Раствор клея марки СПРУТ в органическом растворителе – 15 мас.ч. Органический растворитель для полиуретана и полимера – дибутиловый эфир уксусной кислоты – 35 мас.ч. Склеиваемые поверхности тщательно очищаются от загрязнений, обрабатываются мелкозернистой абразивной бумагой и обезжириваются х/б тампоном, смоченным в растворителе. В чистую тару помещается растворитель, испаряющийся на воздухе, в который вводится полимер (ПС), раствор клея марки СПРУТ и пластификатор ДБФ и тщательно перемешиваются до образования вязко-текучей композиции. Затем в полученный раствор помещается циакрин ЭО и тщательно перемешивается до образования гомогенной, не расслаивающейся массы. Полученная клеевая композиция с помощью кисти наносится тонким слоем на соединяемые поверхности по всей площади стыковки. После соединения плит с помощью клеевой композиции была произведена токарная обработка. Деталь герметична. Пример №4 Соединение металлических деталей (кронштейнов) для крепления гальванических штанг. Общая площадь соединения – 0,1 м2. Среда эксплуатации – атмосфера гальванического цеха. Жизнеспособность композиции в открытой таре около 30 минут. Жизнеспособность композиции при соединении поверхностей около 2 минут. Состав композиции:
Пример №5 Соединение деталей из чугуна (стали). Общая площадь соединения до 0,3 м2. Среда эксплуатации – для используемых металлов. Жизнеспособность композиции в открытой таре около 40 минут. Жизнеспособность композиции при соединении поверхностей около 5 минут. Состав композиции:
Пример №6 Соединение деталей из металлов и полимеров. Общая площадь соединения до 0,5 м2. Среда эксплуатации – по месту. Жизнеспособность композиции в открытой таре около 20-40 минут. Жизнеспособность композиции при соединении поверхностей около 5 минут. Состав композиции:
Формула изобретения
Клеевая композиция, содержащая цианакрилат и пластификатор, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит раствор полимера, исключая полиуретан, в органическом растворителе, и раствор полиуретана в органическом растворителе при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: Цианкарилат 15-35 Пластификатор 0,15-0,7 Раствор полимера, кроме полиуретана, в органическом растворителе 15-35 Раствор полиуретана в органическом растворителе 15-25
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
-цианакриловой кислоты общей формулы CH=C(CN)COOR (где R – метил, этил, пропил, бутил или аллил). В качестве конкретных марок можно привести следующие цианакрилаты: циакрин К-АБ (ТУ 6-09-14-2187-85), циакрин ЭО (ТУ 6-09-30-85), циакрин ЦРТ (ТУ 6-09-14-2258-87), циакрин ТХБЦ (ТУ 6-09-14-21-87-85), циакрин СТ-1 (ТУ 6-09-14-2214-86), КМ-200 (ТУ 6-01-1241-80) и многие другие (источник информации: А.П.Петрова Справочник “Клеящие материалы”, М., ЗАО редакция журнала “Каучук и резина” (К и Р), 2002. – 196 с.).