Спосіб виготовлення клейової композиції маска

Реферат: Винахід належить до технології виготовлення клейових композицій і може бути використаний в машино- та приладобудуванні при з'єднанні прецизійних деталей, що працюють в екстремальних умовах. У спосіб виготовлення клейової композиції, яка складається з клейової органічної основи та неорганічних нанонаповнювачів, відповідно до винаходу як органічну основу використовують уретан-акрил, до якої як нанонаповнювач додають, розмішують та розчиняють без залишку буру в кількості від 1 до 20 об. %, яку при подальшому опромінюванні ультрафіолетовим випромінюванням полімеризують. До складу органічної основи додатково додають кремнійорганічну смолу Т-111 у кількості від 10 до 50 об. %. Також до кремнійорганічної смоли Т-111 додають солі сірчаної або хлористої кислот (поварену сіль, мідний або залізний купорос) у кількості від 1 до 5 об. % для кожної солі. Спосіб забезпечує рівномірність зниження механічних напружень та покращення властивостей клейових з'єднань, при цьому нанорозміри наповнювача дозволяють використовувати такий спосіб для композицій, що отверджуються ультрафіолетовим випромінюванням. UA 105819 C2 (12) UA 105819 C2 UA 105819 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонований винахід належить до технології виготовлення клейових композицій і може бути використаний в машино- та приладобудуванні при з'єднанні прецизійних деталей, що працюють в екстремальних умовах. Відомий спосіб виготовлення клейових композицій шляхом перемішування декількох компонентів, наприклад, епоксидних смол з отверджувачем та прискорювачем затвердіння [1]. Ці композиції зручні в експлуатації, тому що кожен компонент можна довго зберігати окремо і змішувати лише перед склеюванням, також змінюючи процентний склад компонентів можна змінювати в певних межах та керувати властивостями клейового шва. Відомо також технічне рішення відповідно патенту Російської Федерації на винахід [2], в якому в склад клейової композиції вводять наповнювач у вигляді мікропорошків, окислів, карбідів та нітридів або волокон, наприклад, азбесту з високими фізико-хімічними властивостями. Так, кремнійорганічна клейова композиція К-300, К-400, що являє собою трикомпонентний набір, що складається з епоксикремнійорганічної смоли, амінного отверджувача та наповнювача [3]. Як наповнювач використовується мікропорошок оксиду титану (для К-300) та нітриду бору або оксиду хрому (для К-400), які дозволяють забезпечити працездатність (короткочасно) клейових з'єднань до температур 300 °C та 400 °C, відповідно. Клеї на епоксидній основі характеризуються тривалою полімеризацією до 24-48 годин. Додавання до епоксидної основи спеціальних оптично-активних компонентів дозволило суттєво скоротити тривалість полімеризації епоксидних клеїв, майже до 1 хвилини [4]. Відомо, що наповнювачі дозволяють суттєво зменшити усадку при полімеризації і підвищити механічні властивості клейових з'єднань. Але введення наповнювачів робить ці клеї непрозорими, що унеможливлює їх ультрафіолетову полімеризацію. Таким чином, недоліком аналогів є те, що для цих композицій не вирішена проблема зміцнення клейових з'єднань за рахунок наповнювачів при скороченні тривалості полімеризації за рахунок ультрафіолетового опромінювання. Найбільш близьким технічним рішенням, прийнятим за прототип, є для покращення механічних властивостей введення нанопорошків до клейових сумішей [5], що дозволяє суттєво зменшити усадку при полімеризації та покращити механічні властивості клейового з'єднання. Розмір наночастинок порядку 10 нм, які використовували в цьому технічному рішенні. Таким чином виникає можливість поєднати механічне зміцнення за рахунок введення в клейову композицію нанонаповнювачів з можливістю полімеризації в стислий термін. Але механічне перемішування нанопорошків не забезпечує їх рівномірного розміщення у клейовій матриці, можлива присутність конгломератів або агрегатів з нанопорошків (розмір цих конгломератів може дорівнювати кільком мікронам), і композиція стає непрозорою. Недоліком прототипу є те, що механічне перемішування не забезпечує рівномірного розподілу та однакового за усередненим нанорозміром наповнювача при створенні клейових композицій, що спричиняє недостатню міцність з'єднання та непрозорість композиції. Задачею запропонованого винаходу є створення способу виготовлення прозорої клейової композиції, при якому забезпечується рівномірний розподіл та однаковий усереднений нанорозмір наповнювача в ній більша міцність та більш швидка полімеризація. Поставлена задача досягається тим, що пропонується спосіб виготовлення клейової композиції, яка складається з клейової органічної основи та неорганічних нанонаповнювачів, який відрізняється тим, що як органічну основу використовують уретан-акрил, до якої як нанонаповнювач додають, розмішують та розчиняють без залишку буру в кількості від 1 до 20 об. %, яку при подальшому опромінюванні ультрафіолетовим випромінюванням полімеризують. Для збільшення міцності з'єднання та зменшення механічних напружень, що виникають внаслідок усадки клейової композиції при полімеризації спосіб відрізняється також тим, що перед опромінюванням до складу органічної основи додатково додають кремнійорганічну смолу Т-111 від 10 до50 об. % Для збільшення міцності з'єднання та більш рівномірного розподілу наночастинок наповнювача у клейовій матриці спосіб відрізняється також тим, що перед опромінюванням як неорганічний наповнювача до кремнійорганічної смоли Т-111 додають солі сірчаної або хлористої кислот (поварена сіль, мідний або залізний купорос) у кількості від 1 до 5 об. % для кожної солі. Позитивний ефект запропонованого винаходу полягає в тому, що спосіб виготовлення клейової композиції, що пропонується, забезпечує при попередньому розчиненні розподіл компонентів на атомному рівні компонентів. При подальшому ультрафіолетовому опромінюванні та полімеризації композиції на органічній основі уретан-акрилу виділяються наночастинки бури, які зменшують усадку та покращують механічні властивості клейового шва. 1 UA 105819 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 При додаванні смоли Т-111 у вказаному діапазоні кремній-органіка додатково покращує механічні властивості клейового шва. Додавання солей сірчаної або хлористої кислот призводить до хімічної взаємодії з бурою, що забезпечує створення рівномірного розподілу нанорозмірних зерен наповнювача в полімерній клейовій матриці. Такий рівномірний розподіл наночастинок наповнювача позитивно впливає на рівномірність зниження механічних напружень та покращення властивостей клейових з'єднань. Крім того, нанорозміри наповнювача не впливають на поглинання світла що дозволяє використовувати такий спосіб для композицій, що стверджуються ультрафіолетовим випромінюванням. Новизна запропонованого винаходу обумовлена сукупністю відомих та вперше запропонованих складових та ознак цього технічного рішення. Приклади реалізації Приклад 1 Для реалізації запропонованого способу виготовлення клейової композиції необхідну кількість бури механічно подрібнювали в ступці, потім розчиняли (від 1 до 20 об'ємних відсотків) без остатку в прозорому клеї ультрафіолетового ствердження на основі уретан-акрилу. При змішуванні компонентів та подальшій полімеризації утворюється рівномірна структура "полімерна матриця - нанорозмірні зерна наповнювача". Після цього клей наносили на скляні поліровані пластини розміром 100×100×5 мм і опромінювали ультрафіолетовим випромінюванням протягом 1 хвилини. Для порівняння аналогічні скляні пластинки з'єднували таким самим клеєм, але без додавання бури. Полімеризацію проводили в однакових умовах. Після полімеризації внутрішні напруги в з'єднаних зразках перевіряли на полярископіполяриметрі ПКС-250 та після цього визначали механічну міцність на зсув. Результати експериментів показали, що зразки, виконані відповідно до запропонованого способу, мають в порівнянні з відомим способом вищу в 1,5-2 рази міцність і не мають (в межах похибки вимірювання на ПКС-250) внутрішніх механічних напружень від усадки при полімеризації клейової композиції. При кількості бури менше 1 об. % ефект від додавання домішки був незначним, а при додаванні більше 20 об. % спостерігались агломерації та нерівномірність розподілу наповнювача в клейовій композиції. Було помічено, що додавання бури прискорює полімеризацію клейової композиції на 50-30 % від терміну полімеризації аналогічного клею без бури. Приклад 2 Для виготовлення клейової композиції по запропонованому способу необхідну кількість бури механічно подрібнювали в ступці, потім розчиняли (від 1 до 20 об'ємних відсотків) без остатку в прозорому клеї ультрафіолетового ствердження на основі уретан-акрилу. Потім додатково вводили ще компонент кремнійорганічну смолу Т-111 (ТУ 6-02-616-88) в кількості від 5 до 50 об'ємних відсотків. Всі компоненти ретельно перемішували і наносили на скляні поліровані пластини розміром 100×100×5 мм та опромінювали ультрафіолетовим випромінюванням протягом 1 хвилини. Для порівняння аналогічні скляні пластинки з'єднували клеєм ультрафіолетового отвердження, але без додавання бури і кремнійорганічної смоли Т-111. Полімеризацію проводили в однакових умовах. Після полімеризації внутрішні напруги в з'єднаних зразках перевіряли на полярископі-поляриметрі ПКС-250 та після цього визначали механічну міцність на зсув. Результати експериментів показали, що зразки, виконані відповідно до запропонованого способу, мають в порівнянні з відомим способом вищу в 2-2,5 рази міцність і не мають (в межах похибки вимірювання на ПКС-250) внутрішніх механічних напружень від усадки при полімеризації клейової композиції. При кількості бури та кремнійорганічної смоли Т111 менше 1 об. % ефект від додавання домішки був незначним, а при додаванні цих додаткових компонентів більше 20 об. % спостерігались агломерації та нерівномірність розподілу наповнювача в клейовій композиції. В порівнянні з аналогічним клеєм ультрафіолетового отвердження запропонований спосіб дозволив підняти термостійкість клейових з'єднань до 150 °C в порівнянні з 90 °C для звичайного клею ультрафіолетового отвердження. Приклад 3 У прикладі № 2 додатково в смолу Т-111 додавали солі сильних кислот (поварена сіль, мідний або залізний купорос) у кількості від 1 до 5 об. % для кожної солі в окремому експерименті. При змішуванні компонентів і при подальшій полімеризації клею відбувалась реакція між бурою та сіллю сильної кислоти з утворенням рівномірного розподілу твердого осадку (продукту реакції). Всі композиції були прозорі, але солі мідного та залізного купоросу фарбували клейову композицію, а поварена сіль не фарбувала композицію. При кількості бури та солі сильної кислоти менше 1 об. % ефект від додавання домішки був незначним, а при 2 UA 105819 C2 5 10 15 додаванні цих додаткових компонентів більше 20 та 5 об. % відповідно до введених неорганічних речовин спостерігались агломерації та нерівномірність розподілу наповнювача в клейовій композиції. При оптимальному співвідношенні міцність з'єднання зростала в 2-2,5 рази в порівнянні з відомим способом. Враховуючи оригінальність технічного рішення, автори просять дати способу назву МАСКА за початковими літерами прізвищ авторів. Джерела інформації: 1. Кузьмин М. В., Кольцов Н. И. Эпоксидное связующее для композиционных материалов, патент Российской Федерации на изобретение №232771 от 27.06.2008 2. Гладких С. Н., Ткаченко И. В. Клеевая композиция, патент Российской Федерации на изобретение №2437912 от 27.12.2011 3. Петрова А.П. Термостойкие клеи. - М.: Химия, 1977 г. - 200 с. 4. UV15FL Product Description http://www.masterbond.com/tds/uvl5dc80 (інформація отримана через Інтернет 05.06.2012 р.) 5. Венгер Є.Ф., Локшин М.М, Маслов В.П., Клейова композиція "Сапфір", патент на корисну модель України № 20427, опубл. 15.01.2007, бюл. №1. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 30 1. Спосіб виготовлення клейової композиції, яка складається з клейової органічної основи та неорганічних нанонаповнювачів, який відрізняється тим, що як органічну основу використовують уретан-акрил, до якої як нанонаповнювач додають, розмішують та розчиняють без залишку буру в кількості від 1 до 20 об. %, яку при подальшому опромінюванні ультрафіолетовим випромінюванням полімеризують. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перед опромінюванням до складу органічної основи додатково додають кремнійорганічну смолу Т-111 у кількості від 10 до 50 об. % 3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що перед опромінюванням як неорганічний наповнювач до кремнійорганічної смоли Т-111 додають солі сірчаної або хлористої кислот (поварену сіль, мідний або залізний купорос) у кількості від 1 до 5 об. % для кожної солі. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3