Клейова композиція

Клеевая композиция, содержащая полиизоцианат и органический растворитель, отличающаяся тем, что дополнительно содержит соль карбоновой кислоты, а в качестве полиизоцианата - смесь 4,4-дифенилметандиизоцианата с полиметиленполифенилизоцианатом в соотношении 1 1, при следующем соотношении компонентов, масс Изобретение предназначено для склеивания невулканизированных резин на основе натурального и синтетических каучуков с металлами с последующей вулканизацией, а также может применяться в качестве отвердителя клеевых соединений на основе непредельных каучуков Известна клеевая композиция, представляющая собой раствор термически обработанной смеси натурального каучука и фенолсульфокислоты в органическом растворителе ( 1 , с 286) Композиция применяется для крепления к металлам невулканизированных резин из натурального и синтетических каучуков При склеивании требуется выдержка в течение 8 часов при температуре не ниже 18° С и последующая вулканизация Клеевые соединения на основе известной композиции имеют низкие прочностные характеристики, а также не стойки к действию топлив и масел, что накладывает большие ограничения на область их применения Известна клеевая композиция, содержащая полиизоцианат - 4,4', 4" - трифенилметантриизоцианат и органический растворитель-дихлорэтан (1, с 184) Данная композиция является наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому техническому результату и выбрана в качестве прототипа Прототип предназначен для приклеивания к металлам невулканизирозанных резин на основе натурального и синтетических каучуков с последующей вулканизацией А также может использоваться в качестве отвердителя клеевых композиций на основе непредельных каучуков Известная клеевая композиция готовится путем растворения полиизоцианата в органическом растворителе Концентрация полиизоцианата - 19 -21% Перед склеиванием металлические детали опескоструивают, покрывают клеем и просушивают в течение 30- 40 мин при 18- 30° С или 10 -30 при 30 - 45° С, после чего детали выдерживают в течение 1 часа при комнатной температуре и 1 часа при 150° С После охлаждения детали дважды покрывают клеем и просушивают в течение 30 мин при 18 - 30° С или 10 - 30 мин при 30 - 45° С после нанесения каждого слоя Резину вальцуют, обезжиривают, соединяют с металлическими деталями к подвергают горячей вулканизации в прессе Прочность при равномерном отрыве клеевого соединения резины 3826 с металлами после вулканизации в течение 0,5 часа при 143° С - не менее 4МПа Клеевая пленка обладает стойкостью к керосину, бензину и минеральным маслам Вместе с тем, в процессе склеивания формирование клеевого слоя приводит к возникновению смесь 4,4дифенилметандиизоцианата с полиметиленполифенилизоцианатом соль карбоновой кислоты органический растворитель 50-90 0,01-0,1 остальное о 22947 напряжений между поверхностями субстратов, что отрицательно влияет на прочность клеевого соединения После вулканизации происходит процесс релаксации - напряжение между поверхностями металла и резины снижается, причем чем ниже напряжение на границе раздела фаз, тем выше прочность клеевого соединения Основным недостатком прототипа является недостаточная релаксация напряжения между оклеиваемыми поверхностями, в результате чего прототип имеет низкие прочностные характеристики Это объясняется низкой смачивающей способностью клеевой композиции, а также следующим в процессе вулканизации макромолекулы каучука вступают во взаимодействие с изоцианатными группами 4, 4, 4 трифенилметантриизоцианата, образуя поперечные связи Однако, подвижность образованных поперечных связей недостаточна для обеспечения высокой степени релаксации между склеиваемыми поверхностями В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать состав клеевой композиции путем введения компонента, повышающего ее смачивающую способность, а также путем использования полиизоцианата, способного образовывать с макромолекулами каучука поперечные связи, обладающие большей подвижностью, что приведет к повышению релаксации между склеиваемыми поверхностями и, в свою очередь, к повышению прочностных показателем клеевых соединений Поставленная задача решается тем, что в клеевую композицию, содержащую полиизоцианат и органический растворитель, дополнительно вводят соль карбоновои кислоты, а в качестве полиизоцианата используют смесь 4,4 дифенилметандиизоцианата с полиметиленполифенилизоцианатом в соотношений 1 1 при следующем соотношении компонентов, мае % полиизоцианат 50 - 90 соль карбоновои кислоты 0,01 - 0,1 органический растворитель остальное Соли карбоновых кислот относятся к классу анионных поверхностно-активных веществ (2, с 6) Поверхностно-активные вещества вводят в состав клеевых композиций для придания им высокой текучести, смачивающей способности (3, с, 123) Кроме этого, функциональные группы соли карбоновои кислоты в составе клеевой композиции образуют отрицательно-заряженные органические ионы-анионы, которые вступая во взаимодействие с катионами металлической поверхности также увеличивают прочности клеевых соединений Использование 0,01 - 0,1 масс % соли карбоновои кислоты в заявляемой композиции являются оптимальным, т к меньшего количества соли карбоновои кислоты не достаточно для придания клеевой композиции требуемой текучести и смачивающей способности, а большее количество соли карбоновои кислоты приводит к образованию слабых пограничных слоев и снижению прочностных показателей клеевых соединений Замена полиизоцианата - 4, 4, 4" трифенилметантриизоцианата в прототипе на смесь 4, 4' дифенилметандиизоцианата с полиметиленполифенилизоцианатом обеспечивает образование более подвижных поперечных связей между макромолекулами каучука и клеевой композиции Если в прототипе в процессе вулканизации молекулы каучука образуют с изоцианатными группами молекул 4, 4', 4" - трифенилметантриизоцианата жесткие трехмерные связи, то в предлагаемом техническом решении в результате вулканизации формируется система поперечных двумерных взаимопроникающих связей, обладающих большей подвижностью Большая подвижность образованных двумерных связей обуславливает, в свою очередь, высокую степень релаксации между склеиваемыми поверхностями резины и металла после окончания процесса вулканизации Согласно изобретению, клеевая композиція содержит 50 - 90 масс % полиизоцианата Такое количество является оптимальным, т к использование меньшего массового содержания полиизоцианата приводит к образованию слишком тонкой клеевой пленки на границе резина-металл, которая разрушается в процессе эксплуатации клеевого соединения Для увеличения толщины клеевой пленки требуентся наносить на меллическую поверхность большее количество слоїв клеевой композиции, при этом велика вероятность образования пор и нарушения целостности клеевого покрытия При увеличении сверх 90 % массового содержания полиизоцианата значительно увеличивается время сушки клеевой пленки, что отрицательно влияет на технологичность процесса получения клеевого соединения Способ применения заявляемой клеевой композиции для получения клеевых соединеий аналогичен способу применения прототипа В результате проведеного поиска технические решения, имеющие признаки, сходные с отличительными признаками заявляемого объекта, не выявлены По мне нию авторов, заявляемое техническое решение соответствует критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень", т к оно является новым и не следует явным образом из известного уровня техники Заявляемую клеевую композицию готовят периодическим способом В герметичный реактор с якорно-лопастной или якорной мешалкой самотеком из дозировочного сосуда загружают органический растворитель, после чего вводят соль карбоновои кислоты Смесь перемешивают при 20 - 25° С и атмосферном давлении в течение 5-10 минут и загружают полиизоцианат Полиизоцианат в соответствии с ТУ 113 - 03 7822270 - 1 - 92 (взамен ТУ 113 - 03 - 603 - 866) представляет собой стандартную смесь дифенилметандиизоцианата и полиизоцианатов большей молекулярной массы в соотношении 1 1, описываемых общей формулой [ОСг\І-СбН5-СН2-]пСбНз-NCO, где п = 1, 5 с массовой долей дифенилметандиизоцианата (п = 1) не менее 50 Перемешивание продолжают до получения гомогенной консистенции (примерно 10 - 15 ми 22947 нут) Полученную композицию разливают в герметично закрывающиеся емкости Готовая клеевая композиция может храниться в герметичной таре при температуре 0 - 25° С в течение полутора лет В качестве солей карбоновых кислот применяют соли переходных металлов, способных к образованию комплексов с высокой реакционной способностью (Sn, Co, Zn и т п ), жирных кислот (Сю-Сіб), а-сульфокарбоновых кислот (С^ - Сго), сульфомалеиновои кислоты и моно- и диэфиров сульфомалеиновои кислоты (С-ю-Сгз) В качестве органических растворителей целесообразно использовать малотоксичные нелетучие жидкости, например эфиры спиртов, ароматические хлорированные углеводороды В таблице 1 приведены прочностные характеристики клеевых соединений на основе известной и заявляемой клеевых композиций Испытания проводились согласно ГОСТ 209 - 75 (ст СЭВ 1764-79) Во всех примерах в качестве склеиваемых материалов использовались резина 3826 и сталь, в качестве органического растворителя - этилацетат Испытания проводились через 24 часа после вулканизации клеевого соединения в течение 0,5 часа при температуре 143° С Полученные клеевые соединения стойки к действию керосина, бензина, минеральных масел Таблица 1 Пример Наименование и количество Количество поВремя сушки, ч соли карбоновой кислоты, лиизоцианата, мае % мае % 1 2 3 4 1 Стеарат олова 0,05 40 05 -" 2 50 0,5 .'' . 3 60 05 .'' . 4 70 05 .'' . 5 80 0,6 -" 6 90 1 -" 7 100 2 Кобальтовая соль моноэфира а о сульфомалеиновои кислоты 0,05* 40 0,5 .'' . 9 50 05 .'' . 10 60 0,5 .'' . 11 70 05 -" 12 80 06 .'' . 13 90 1 .'' . 14 100 2 15 Стеарат олова 0 008 70 05 16 Стеарат олова 0,1 70 0,5 17 Стеарат олова 0,03 18 Стеарат олова 0,05 19 Стеарат олова 0,07 20 Стеарат олова 0,09 21 Стеарат олова 0,1 22 Стеарат олова 0,12 Кобальтовая соль сульфомаи и 23 леиновои кислоты 0,008 Кобальтовая соль сульфомаи и 24 леиновои кислоты 0,01 Кобальтовая соль сульфомаи и 25 леиновои кислоты 0,03 Кобальтовая соль сульфомаи и 26 леиновои кислоты 0,05 Кобальтовая соль сульфома27 7 0 0 , 5 леиновои кислоты 0,07 Кобальтовая соль сульфомаи и 28 леиновои кислоты 0,09 Кобальтовая соль сульфомаи и 29 леиновои кислоты 0,1 Кобальтовая соль сульфомаи и 30 леиновои кислоты 0,12 П РОТО тип 19-21 0,5 Прочность при равномерном отрыве при 20° С, не менее МПа 5 3 45 50 6,0 7,0 75 75 3 4,5 5,0 60 70 7,5 75 50 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 5,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 5,5 4 22947 Применение других типов солей карбоновых кислот и органических растворителей для приготовления клеевой композиции дает аналогичные результаты Анализ данных таблицы 1 позволяет сделать вывод о том, что для приготовления клеевой композиции оптимальным является следующее соотношение компонентов, мае % Полиизоцианат 50 - 90 Соль карбоновой кислоты 0,01 - 0,1 Органический растворитель остальное 8 При этом прочностная характеристика прототипа уступает аналогичному показателю заявляемого технического решения Источники информации 1 Кардашов Д А синтетические клеи Москва, Химия, 1976 г 2 Поверхностно-активные вещества Справочник Под ред Абрамзона Ленинград Химия, 1979 г 3 Кардашов Д А , Петрова А П Полимерные клеи Химия, 1983 г ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24