Епоксидна клейова композиція

Епоксидна клейова композиція, що містить компонент I і компонент II, при цьому компонент I складається з епоксидно-діанової смоли ЕД-20 із молекулярною масою 400-450, пластифікатора карбоксилвмісного бутадієнакрилонітрильного каучука СКН-10 ктр або СКН-30 ктрА, стабілізатора - поліетилсилоксану ЕТС-32 і розріджувача - фенілгліцидного ефіру ЕФГ, а компонент II складається з суміші амінного отверджувача у вигляді діетилентриаміну ДЕТА або триетилентриаміну ТЕТА і U 2 (19) 1 3 шенні до смоляної частини, при цьому компоненти смоляної частини узяті в наступному співвідношенні (м.ч.): епоксидіановий олігомер 10,0 олігоефіртриепоксид 3,0-4,0 Проте і склад епоксидної клейової композиції аналога не забезпечує високих експлуатаційних характеристик, у тому числі характеристики міцності епоксидного клейового з'єднання через відсутність ефективного співвідношення компонентів епоксидного з'єднання, а також невисокого ступеня реалізації міцності і технологічних властивостей епоксидної смоли - основного компоненту, який має домінуючий вплив на міцність усього клейового з'єднання. Як найбільш близький аналог вибрана епоксидна клейова композиція, що містить два компоненти (І і ІІ), перший з яких (І) складається з епоксидно-діанової смоли, пластифікатора, стабілізатора і розріджувача, а другий (ІІ) складається з твердника. Як епоксидно-діанову смолу використовують смолу ЕД-20 з молекулярною масою 400-450, як пластифікатор – карбоксилвміщуючий бутадієнакрилонітрильний каучук СКН-10ктр (або СКН30ктрА), а як стабілізатор – поліетилсилоксан ЕТС-32. Як розріджувач використовують фенілгліцидний ефір ЕФЕ або крезилгліцидний ефір УП616, а як другий компонент – суміш амінного твердника у вигляді діетилентриаміна ДЕТА (або тріетилентриаміна ТЕТА) і твердника зі змішаними функціями у вигляді продукту конденсації формальдегіду і фенолу з діетилентриаміном УП-583 [3]. Проте й склад композиції найбільш близького аналога не забезпечує високих експлуатаційних характеристик, у тому числі характеристики міцності клейового з'єднання через відсутність ефективного співвідношення компонентів з'єднання. Задачею корисної моделі є підвищення швидкості твердіння епоксидної клейової композиції, що є працездатною в інтервалі температур Т=0-25°С, та збільшення її міцності по відношенню до різноманітних субстратів, шляхом встановлення ефективного співвідношення компонентів композиції. Поставлена задача вирішується тим, що в епоксидній клейовій композиції, що містить компонент І і компонент ІІ, при цьому компонент І складається з епоксидно-діанової смоли ЕД-20 із молекулярною масою 400-450, пластифікатора карбоксилвміщуючого бутадієнакрилонітрильного каучука СКН-10ктр або СКН-30ктрА, стабілізатора поліетилсилоксану ЕТС-32 і розріджувача фенілгліцидного ефіру ЕФГ, а компонент ІІ складається з суміші амінного твердника у вигляді діетилентриаміну ДЕТА або тріетилентриаміна ТЕТА і твердника зі змішаними функціями у вигляді продукту конденсації формальдегіду і фенолу з діетилентриаміном УП-583, новим є те, що, епоксидна клейова композиція містить компоненти І і II у такому співвідношенні, мас.ч.: Компонент І епоксидно-діанова смола ЕД-20 100,0 карбоксилвміщуючий бутадієнакрилонітрильний каучук СКН-10ктр або СКН-30ктрА 17,0-26,0 48407 4 розріджувач фенілгліцидний ефір ЕФГ або крезилгліцидний ефір УП616 17,0-26,0 стабілізатор поліетилсилоксан ЕТС32 0,08-0,18 компонент ІІ твердник у вигляді діетилентриаміну ДЕТА або тріетилентриаміну ТЕТА 21,0-26,0 твердник зі змішаними функціями у вигляді продукту конденсації формальдегіду і фенолу з діетилентриаміном УП-583 4,0-9,0 Перераховані ознаки способу складають сутність корисної моделі. Наявність причинно-наслідкового зв'язку між сукупністю істотних ознак корисної моделі і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. Як основну тверднучу систему використовували твердник із змішаними функціями, що є продуктом конденсації формальдегіду і фенолу з діетилентриаміном – УП 583Д (ТУ 15П–514–69), тому що цей твердник забезпечує більш високі міцнісні характеристики клейових з'єднань у порівнянні з традиційно використовуємим поліетиленполіаміном ПЕПА (ТУ 6–02–594–70). Відомо, що при використанні індивідуальних (немодифікованих) EC досягаються міцнісні показники кінцевого з'єднання ( в) на рівні 16-20МПа [4]. При дослідженнях з метою підвищення міцнісних характеристик смоляної частини композиції була проведена її хімічна модифікація карбоксилвміщуючим бутодієнакрилонітрильними каучуками марок СКН - 10ктр і/або СКН -30ктр А (ТУ 38– 000512–70). Було попередньо встановлено [5], що при взаємодії епоксидних груп діанової смоли з кінцевими карбоксильними групами каучуку отримуються відповідні блоколігомери. Реакція протікає при 160-170°С за 2 години. Застосування модифікованої бутодієнакрилонітрильними каучуками епоксидної смоли поліпшує експлуатаційні властивості кінцевої клейової композиції (а саме її міцність, еластичність, ударну в'язкість, стійкість до змінних навантажень, морозостійкість) [4-5]. Інша проблема, що стоїть перед розробниками-технологами – зниження робочої в'язкості композицій, що розробляються, для підвищення їх технологічності. У досліджуваній ЕК для зниження в'язкості смоляного компонента використовували активні розріджувачі – крезилгліцидний ефір УП616 (ТУ 6–259–68) або фенілгліцидний ефір ФГЕ (МРТУ 6–05–1192–69). Експериментально було встановлено [5], що введення цих розріджувачів в кількості до 10мас.ч. включно практично не знижує міцнісні характеристики отримуваної клейової композиції, що встановлює верхню межу вмісту цього розріджувача у композиції. Для збільшення адгезійної міцності при склеюванні різнорідних матеріалів, а також для зниження внутрішніх напружень і поліпшення водостійкості клейових з'єднань у досліджувану ЕК вводили поліетилсилоксан марки ETC-32. 5 48407 Як тверднучу систему використовували твердник УП-583Д в суміші з діетилентриаміном ДЕТА (ТУ 6–02–433–67) або триетилентетраміном ТЕТА (ТУ 6–09–3207–66), тому що вони виконували роль розріджувача компонента ІІ ЕКК. Результати експериментальних досліджень відносно впливу варіації величин складових ком 6 понент І і ІІ на міцність кінцевої двокомпонентної ЕКК за деякими прикладами (№№І–XXI) здійснення хімічної модифікації приведені у табл.1 і на Фіг. На Фіг. прийнято наступні позначення: 1 - адгезійна міцність при зсуві а.з., МПа; 2 - адгезійна міцність при відриві а.в., МПа. Таблиця 1 Складові компоненти і властивості двокомпонентної ремонтної ЕКК, одержаної із застосуванням хімічної модифікації карбоксилвміщуючими каучуками Складові компоненти І, мас.ч. Номер СКН-10 ктр експерименту (СКН-30 ктрА) І 30 II 10 III 15 IV 20 V 26 VI 30 VII 15 VIII 10 IX 15 X 18 XI 20 XII 30 XIII 15 XIV 10 XV 20 XVI 30 XVII 10 XVIII 18 XIX 20 XX 15 XXI 30 складові компоненти ІІ, мас.ч. УП-616 (ФГЕ) ЕТС-32 УП-583Д ДЕТА (ТЕТА) 2 4 2 4 10 4 10 5 5 5 2 5 7 2 7 7 11 7 10 4 10 0,5 0,1 0,2 0,3 0,2 0,5 0,1 0,1 0,08 0,15 0,3 0,3 0,1 0,1 0,15 0,3 0,1 0,18 0,15 0,2 0,5 28 20 22 25 25 30 22 21 22 25 24 30 22 20 26 30 20 25 23 22 28 10 2 4 5 8 9 4 3 5 6 6 10 4 2 5 10 4 6 6 3 10 властивості затверділої ЕКК а.з., МПа 25 24 24 26 36 25 24 22 29 32 25 25 28 25 34 25 22 31 34 25 27 а.в., МПа 31 30 33 33 39 33 35 32 36 38 31 31 35 30 39 31 32 38 40 32 33 * Примітка: 1) міцнісні властивості ЕКК визначали через 24 години з моменту змішування компонент І і ІІ (режим твердіння 22±2 °С/24 год); 2) процентний вміст складових компонент І і ІІ (в мас.ч.) визначали по відношенню до 100 %-вмісту смоли ЕД-20 в композиції. Експериментально було встановлено, що збільшення вмісту каучуку від 10 до 30мас.ч. сприяє збільшенню адгезійної міцності. Однак одночасно було відмічено значне зростання в'язкості композиції (тобто відбувалося погіршення технологічно сті композиції), що утруднює її застосування при температурі 22±2°С. У той же час спроба зниження в'язкості системи за рахунок збільшення вмісту розріджувача УП616 (більше за 10мас.ч.) призводить до зниження міцнісних характеристик (див. табл. 2). 7 48407 8 Таблиця 2 Вплив відхилення від оптимальних значень складових компонент І і ІІ на міцність кінцевої ЕКК* Складові компоненти І, мас.ч. СКН-10 ктр УП-616 (ФГЕ) ЕТС-32 (СКН-30 ктрА) 5 3 0,05 5 3 0,05 5 3 0,05 5 15 0,5 5 20 0,5 5 25 0,5 35 3 0,05 35 3 0,05 35 3 0,05 35 15 0,5 35 20 0,5 35 25 0,5 Складові компоненти ІІ, мас.ч. УП-583Д ДЕТА (ТЕТА) 10 15 24 26 26 26 28 20 22 25 30 25 2 4 6 8 8 8 10 2 3 5 5 10 а.з., МПа 25 24 25 23 22 20 25 24 26 26 25 22 а.в., МПа 24 30 31 30 27 25 31 30 31 25 23 20 * Примітка: 1) міцнісні властивості ЕКК визначали через 24 години з моменту змішування компонент І і ІІ (режим твердіння 22±2°С/24год.); 2) процентний вміст складових компонент І і ІІ (в мас.ч.) визначали по відношенню до 100%-вмісту смоли ЕД-20 в композиції. З табл. 2 видно, що відхилення від границь цих меж ефективних співвідношень призводить до зниження міцності ремонтної ЕКК. Потрібно зазначити, що оптимальне співвідношення складових компонент І:ІІ лежить в межах, вказаних вище, тобто як базову двокомпонентну ремонтну ЕКК можна вибирати будь-яку композицію із співвідношеннями вказаних раніше параметрів. Вагове і об'ємне співвідношення компонент І:ІІ вибраної базової рецептури клею становило приблизно 4,1:1,0. Подальше вивчення впливу точності дозування показало, що коливання співвідношення в інтервалі від 3,0:1,0 до 4,0:1,0 і від 4,2:1,0 до 5,0:1,0 призводить до деякого зниження міцності кінцевих клейових з'єднань (в межах 15-20%), що узгоджується з [5]. Підсумовуючи вищезазначене стосовно оптимізації параметрів хімічної модифікації з використанням карбоксил вміщуючих каучуків при виготовленні ремонтних ЕКК, можна зробити наступні висновки. 1. Підтверджено, що використання карбоксилвміщуючих каучуків як пластифікаторів є ефективним засобом хімічного модифікування при отриманні двокомпонентних складових ремонтних ЕКК, що швидко твердіють, є прецездатними в інтервалі температур Т=0-25°С, і які володіють високими міцнісними характеристиками до різних субстратів. Збільшення вмісту каучуку від 10 до 30мас.ч. сприяє збільшенню адгезійної міцності кінцевої ЕКК при одночасному погіршенні її технологічності. 2. Знайдено ефективне співвідношення компонентів двокомпонентної ремонтної ЕКК, перший компонент якої містить у певній кількості ЕС марки ЕД-20, каучук СКН-10ктр (або СКН-30ктрА), фенілгліцидний ефір ЕФГ (крезилгліцидний ефір УП616) і поліетилсилоксан - ЕТС-32, а другий – твердник УП-583Д і твердник ДЕТА (або ТЕТА). Джерела інформації 1. Эпоксидные олигомеры и клеевые композиции / Ю.С. Зайцев, Ю.С. Кочергин, М.К. Пактер, Р.В. Кучер. – К.: Наукова думка, 1990. – 200с. 2. Пат. на кор.мод. UA №12672. Епоксидна клейова композиція. МПК (2006) C09J 163/00, C08L 63/00, С08К5/17; заявка u200508432 від 30.08.2005; опубл. 15.02.2006, Бюл. №2. 3. Шелудченко В.І. Ремонт поліетиленових газопроводів // Нафтова і газова промисловість. – 1999. – №2. - С.48-49. 4. Эпоксидные смолы и полимерные материалы на их основе: каталог. – Черкассы: НИИТЭХИМ, 1989. - 55с. 5. Шелудченко В.І. Способи підвищення ефективності експлуатації газотранспортних систем і ресурсозберігаючі технології теплогазопостачання: автореферат дис. на здобуття наук.ступеня докт. техн. наук: спец. 05.23.03 «Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання» / В.І. Шелудченко. – Макіївка, 1999.- 34с. 9 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 48407 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601