RU2275405C1 - Gluing composition - Google Patents

Abstract

FIELD: glues compositions and materials.

SUBSTANCE: invention proposes gluing composition comprising the following ratio of components, mas. p. p.: epoxy diane resin, 30-40; monofunctional oligoester epoxide, 8-10; trifunctional oligoester epoxide, 8-10; tricyclocarbonate polyoxypropylenetriol, 12-15; low-molecular polyamide resin, 18-20, hardening agent of amine type, 7-10, and filing agent, 10-15. Invention provides enhancing relative stretching elongation value of the composition in retention of its high strength and adhesion indices. Invention can be used in gluing heterogeneous materials with different expanding temperature coefficients in units subjecting to high vibration and impact loads and effect of temperature from -150°C to 200°C.

EFFECT: improved and valuable properties of composition.

6 ex

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкционным клеевым и герметизирующим материалам, применяемым для склеивания (с одновременным обеспечением герметичности) разнородных материалов с разными коэффициентами температурного расширения в узлах, испытывающих высокие вибрационные, ударные нагрузки, воздействие температур от минус 150 до 200°С (кратковременно).The invention relates to mechanical engineering, namely to structural adhesives and sealing materials used for bonding (while ensuring tightness) of dissimilar materials with different coefficients of thermal expansion in nodes experiencing high vibrational, shock loads, temperatures from minus 150 to 200 ° C ( briefly).

Из патентной литературы известна клеевая композиция, выбранная в качестве прототипа, содержащая эпоксидную диановую смолу, низкомолекулярную полиамидную смолу с аминным числом 300, монофункциональные, трехфункциональные олигоэфирэпоксиды, отвердитель аминного типа и наполнитель (см. патент №2196795, дата 2003.01.20, МПК 7 C 09 J 163/02, C 09 D 163/02). Однако известная клеевая композиция обладает недостаточной эластичностью и адгезионной прочностью в условиях все возрастающих требований по этой части.An adhesive composition selected as a prototype is known from the patent literature, containing an epoxy diane resin, a low molecular weight polyamide resin with an amine number of 300, monofunctional, trifunctional oligoester epoxides, an amine type hardener and a filler (see patent No. 2196795, date 2003.01.20, IPC 7 C 09 J 163/02, C 09 D 163/02). However, the known adhesive composition has insufficient elasticity and adhesion strength under the conditions of increasing requirements for this part.

Задачей данного изобретения является создание композиции для приготовления клея-герметика с достижением технического результата в виде повышенной эластичности (значительным относительным удлинением при растяжении) в сочетании с высокой конструкционной прочностью.The objective of the invention is to provide a composition for the preparation of adhesive-sealant with the achievement of a technical result in the form of increased elasticity (significant relative elongation under tension) in combination with high structural strength.

Эта задача решается тем, что клеевая композиция, включающая эпоксидную диановую смолу, олигооэфирэпоксиды: монофункциональный с содержанием 1 эпоксигруппы и трехфункциональный с содержанием 3 эпоксидных групп; низкомолекулярную полиамидную смолу, отвердитель аминного типа и наполнитель, дополнительно содержит трициклокарбонатполиоксипропилентриол при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:This problem is solved in that the adhesive composition comprising an epoxy diane resin, oligooepiraepoxides: monofunctional with a content of 1 epoxy group and tri-functional with a content of 3 epoxy groups; low molecular weight polyamide resin, amine type hardener and filler, additionally contains tricyclocarbonate polyoxypropylene triol in the following ratio, wt.h .:

Эпоксидная диановая смолаEpoxy Dianova Resin 30-4030-40 Монофункциональный олигооэфирэпоксидMonofunctional oligooepherepoxide 8-108-10 Трехфункциональный олигооэфирэпоксидTrifunctional oligooepherepoxide 8-108-10 ТрициклокарбонатполиоксипропилентриолTricyclic carbonate polyoxypropylene triol 12-1512-15 Низкомолекулярная полиамидная смолаLow molecular weight polyamide resin 18-2018-20 Отвердитель аминного типаAmine hardener 7-107-10 НаполнительFiller 10-1510-15

Используемые компоненты имеют следующие характеристики. В качестве эпоксидной диановой смолы используют эпоксидные смолы марки ЭД-20, ЭД-16, ЭД-22 (ГОСТ 10587-84). В качестве монофункционального олигоэфирэпоксида применяют смолу марки Лапроксид 301 (ТУ 2226-337-10488057-97); в качестве трехфункциональных олигооэфирэпоксидов используют Лапроксид 703 (ТУ 2226-029-10488057-98) или Лапроксид 603 (ТУ 2226-322-10488057-94).The components used have the following characteristics. As the epoxy Dianova resin use epoxy resin brand ED-20, ED-16, ED-22 (GOST 10587-84). As a monofunctional oligoester used resin brand Laproxide 301 (TU 2226-337-10488057-97); Laproxide 703 (TU 2226-029-10488057-98) or Laproxide 603 (TU 2226-322-10488057-94) are used as trifunctional oligooepherepoxides.

В качестве низкомолекулярной полиамидной смолы применяют полиамидную смолу марки ПО-300 (ТУ 2224-092-05034239-96), в качестве отвердителя аминного смесевой отвердитель М-4 (ТУ 2494-342-10488057-98) или этилендиаминометилфенол марки АФ-2 (ТУ 2494-511-00203521-94).As a low molecular weight polyamide resin, a polyamide resin of the PO-300 brand (TU 2224-092-05034239-96) is used, as an hardener of the amine mixed hardener M-4 (TU 2494-342-10488057-98) or ethylene diaminomethylphenol of the AF-2 brand (TU 2494-511-00203521-94).

Трициклокарбонатполиоксипропилентриол используют марки Лапролат 803 (ТУ 2226-303-10488057-94). В качестве наполнителей применяют нитрид бора, асбест, оксид цинка, двуокись титана, электрокорунд и др.Tricyclic carbonate polyoxypropylene triol is used brand Laprolat 803 (TU 2226-303-10488057-94). As fillers, boron nitride, asbestos, zinc oxide, titanium dioxide, electrocorundum, etc. are used.

Для экспериментальной проверки физико-механических характеристик клеевой композиции готовили 5 клеевых рецептур (см. табл.), а также известную композицию - прототип. Композиции предлагаемого состава изготавливали и испытывали следующим образом.For experimental verification of the physicomechanical characteristics of the adhesive composition, 5 adhesive formulations were prepared (see table), as well as a known prototype composition. Compositions of the proposed composition were made and tested as follows.

В лабораторный смеситель вводили навески диановых смол ЭД-20, ЭД-16, ЭД-22, Лапроксидов марок 603 или 703, 301, Лапролата 803. Компоненты подогревали до 70-80°С и перемешивали в течение 30-40 мин. К охлажденной смеси добавляли навески полиамидной смолы ПО-300, отвердителей М-4 или АФ-2, тщательно перемешивали, добавляли наполнители в количестве, необходимом для достижения необходимой вязкости и тиксотропных свойств.Samples of ED-20, ED-16, ED-22, Laproxide grades 603 or 703, 301, Laprolate 803 were introduced into the laboratory mixer. The components were heated to 70-80 ° С and mixed for 30-40 minutes. Weighed portions of PO-300 polyamide resin, M-4 or AF-2 hardeners were added to the cooled mixture, mixed thoroughly, and fillers were added in an amount necessary to achieve the required viscosity and thixotropic properties.

С приготовленными клеевыми композициями готовили соответствующие образцы и проводили механические испытания.Appropriate samples were prepared with the prepared adhesive compositions and mechanical tests were performed.

Определение предела прочности клеевых соединений при температуре 20°С при сдвиге производили в соответствии с ГОСТ 14759-69, на отрыв - по ГОСТ 14760-69 на образцах из алюминиевого сплава АМг6.Determination of the tensile strength of adhesive joints at a temperature of 20 ° C during shear was carried out in accordance with GOST 14759-69, for separation - according to GOST 14760-69 on samples of aluminum alloy AMg6.

Для изготовления образцов клеевых соединений бобышки из алюминиевого сплава диаметром 35 мм подвергали пескоструйной обработке. Затем образцы дважды обезжиривали ацетоном ГОСТ 2768-84 или нефрасом ГОСТ 8505-80 и просушивали.For the manufacture of samples of adhesive joints, bosses from an aluminum alloy with a diameter of 35 mm were sandblasted. Then the samples were twice degreased with GOST 2768-84 acetone or GOST 8505-80 nefras and dried.

Приготовленный клей наносили на обе склеиваемые поверхности бобышек, склеиваемые поверхности соединяли. Между склеиваемыми поверхностями не допускаются зазоры более 0,5 мм. Образцы клеевых соединений отверждают при температуре 20-25°С, удельном давлении 0,03-0,1 МПа в течение не менее 2 суток, затем проводили испытания на отрыв (не менее 5 образцов) при температуре 15-35°С в соответствии с ГОСТ 14760-69.The prepared glue was applied to both bonded surfaces of the bosses, bonded surfaces were connected. Between glued surfaces, gaps of more than 0.5 mm are not allowed. Samples of adhesive joints are cured at a temperature of 20-25 ° C, a specific pressure of 0.03-0.1 MPa for at least 2 days, then peel tests (at least 5 samples) were carried out at a temperature of 15-35 ° C in accordance with GOST 14760-69.

Определение предела прочности при сдвиге производили по ГОСТ 14759-69 на образцах из алюминиевого сплава АМг6.Shear strength was determined according to GOST 14759-69 on samples of aluminum alloy AMg6.

Для изготовления образцов клеевых соединений пластинки размерами 2-3×20×60 мм из алюминиевого сплава подвергали пескоструйной обработке. Затем образцы дважды обезжиривали и просушивали. Приготовленные клеевые композиции наносили на обе склеиваемые поверхности пластин на площадь размерами 20×15 мм, склеиваемые поверхности соединяют. Между склеиваемыми поверхностями не допускаются зазоры более 0,5 мм. Образцы клеевых соединений отверждают при температуре 20-25°С, удельном давлении 0,03-0,1 МПа в течение не менее 2 суток, затем проводили испытания (не менее 5 образцов) при температуре 15-35°С.For the manufacture of samples of adhesive joints, plates with dimensions of 2-3 × 20 × 60 mm from an aluminum alloy were subjected to sandblasting. Then the samples were twice degreased and dried. The prepared adhesive compositions were applied on both glued surfaces of the plates to an area of 20 × 15 mm in size, and the bonded surfaces were joined. Between glued surfaces, gaps of more than 0.5 mm are not allowed. Samples of adhesive joints are cured at a temperature of 20-25 ° C, specific pressure of 0.03-0.1 MPa for at least 2 days, then tests (at least 5 samples) were carried out at a temperature of 15-35 ° C.

Определение разрушающего напряжения и относительного удлинения при растяжении проводили в соответствии с ГОСТ 14236-81 на образцах из отвержденного клея в виде пленок - полосок толщиной 0,2-0,4 мм. Результаты механических испытаний также представлены в таблице.The determination of breaking stress and elongation under tension was carried out in accordance with GOST 14236-81 on samples of cured adhesive in the form of films - strips 0.2-0.4 mm thick. The results of mechanical tests are also presented in the table.

Таблица
Составы и результаты испытаний клеевых композицийTable
Compositions and test results of adhesive compositions Рецептура, м.ч.Recipe, m.h. τ_сдв, МПа, при 20°Сτ _sdv , MPa, at 20 ° С σ_отр, МПа, при 20°Сσ _neg , MPa, at 20 ° С ε_раст, % при 20°Сε _growth ,% at 20 ° C №1
ЭД-20 - 32, Лапроксид 703 - 10, Лапролат 803 - 12, Лапроксид 301 - 8, ПО-300 - 20, Отвердитель М-4 - 7, цинковые белила - 15No. 1
ED-20 - 32, Laproxid 703 - 10, Laprolat 803 - 12, Laproxid 301 - 8, PO-300 - 20, Hardener M-4 - 7, zinc white - 15 15,215,2 27,427.4 15,215,2 №2
ЭД-16 - 30, Лапроксид 603 - 9, Лапроксид 301 - 9, Лапролат 803 - 12, ПО-300 - 20, Отвердитель М-4 - 8, нитрид бора - 15Number 2
ED-16 - 30, Laproxid 603 - 9, Laproxid 301 - 9, Laprolat 803 - 12, PO-300 - 20, Hardener M-4 - 8, boron nitride - 15 13,213,2 25,825.8 17,017.0 №3
ЭД-20 - 30, Лапроксид 603 - 8, Лапроксид 301 - 8, Лапролат 803 - 12, ПО-300 - 19, Отвердитель М-4 - 9, нитрид бора - 14Number 3
ED-20 - 30, Laproxid 603 - 8, Laproxid 301 - 8, Laprolat 803 - 12, PO-300 - 19, Hardener M-4 - 9, boron nitride - 14 14,614.6 27,127.1 15,015.0 №4
ЭД-16 - 40, Лапроксид 603 - 10, Лапроксид 301 - 10, Лапролат 803 - 15, ПО-300 - 18, Отвердитель АФ-2 - 10, асбест - 10Number 4
ED-16 - 40, Laproxid 603 - 10, Laproxid 301 - 10, Laprolat 803 - 15, PO-300 - 18, Hardener AF-2 - 10, asbestos - 10 14,014.0 25,225,2 24,524.5 №5
ЭД-22 - 30, Лапроксид 603 - 9, Лапроксид 301 - 8, Лапролат 803 - 12, ПО-300 - 20, Отвердитель М-4 - 8, цинковые белила - 10Number 5
ED-22 - 30, Laproxid 603 - 9, Laproxid 301 - 8, Laprolat 803 - 12, PO-300 - 20, Hardener M-4 - 8, zinc white - 10 15,815.8 29,529.5 15,415.4 Прототип
ЭД-20 - 36, Лапроксид 603 - 16, Лапроксид 301 - 8, ПО-300 - 20, Отвердитель М-4 - 8, нитрид бора - 15Prototype
ED-20 - 36, Laproxid 603 - 16, Laproxid 301 - 8, PO-300 - 20, Hardener M-4 - 8, boron nitride - 15 16,016,0 28,528.5 4,04.0

Изобретение позволяет повысить в 4 раза относительное удлинение эпоксидных композиций (до 15-25%) при сохранении высоких прочностных и адгезионных характеристик за счет дополнительного использования трициклокарбонатполиоксипропилентриола - Лапролата 803 в композиции, включающей, мас.ч.: эпоксидная диановая смола 30-40, олигооэфирэпоксиды: Лапроксид 301 с содержанием 1 эпоксигруппы - 8-10, Лапроксид 603 с содержанием 3 эпоксидных групп 8-10; низкомолекулярная полиамидная смола 18-21, отвердитель аминного типа М-4 7-8; наполнитель 10-15.The invention allows to increase by 4 times the relative elongation of epoxy compositions (up to 15-25%) while maintaining high strength and adhesive characteristics due to the additional use of tricyclocarbonate polyoxypropylene triol - Laprolate 803 in a composition comprising, by weight: epoxy diane resin 30-40, oligooeperepoxides : Laproxide 301 with a content of 1 epoxy group - 8-10, Laproxide 603 with a content of 3 epoxy groups 8-10; low molecular weight polyamide resin 18-21, hardener of amine type M-4 7-8; filler 10-15.

Claims (1)

Клеевая композиция, содержащая эпоксидную диановую смолу, монофункциональный и трехфункциональный олигоэфирэпоксиды, низкомолекулярную полиамидную смолу, отвердитель аминного типа и наполнитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит трициклокарбонатполиоксипропилентриол при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:An adhesive composition containing an epoxy diane resin, monofunctional and trifunctional oligoester epoxides, a low molecular weight polyamide resin, an amine type hardener and a filler, characterized in that it further comprises tricyclocarbonate polyoxypropylene triol in the following ratio, wt.h .: Эпоксидная диановая смолаEpoxy Dianova Resin 30-4030-40 Монофункциональный олигоэфирэпоксидMonofunctional Oligoester 8-108-10 Трехфункциональный олигоэфирэпоксидTrifunctional oligoester 8-108-10 ТрициклокарбонатполиоксипропилентриолTricyclic carbonate polyoxypropylene triol 12-1512-15 Низкомолекулярная полиамидная смолаLow molecular weight polyamide resin 18-2018-20 Отвердитель аминного типаAmine hardener 7-107-10 НаполнительFiller 10-1510-15