RU2730319C1 - Adhesive composition based on epoxy resin - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.SUBSTANCE: invention relates to cold setting epoxy structural adhesive compositions with high elasticity and strength. It is intended for production of fiberglass plastic coatings, sealing and insulation in electric engineering and application in various industries. Adhesive composition is based on epoxy resin, hardener and filler. Carbon nanotubes are used as filler. Composition contains components at following ratio of weight parts: epoxy resin K-153 100, hardener polyethylene polyamine 10–15, carbon nanotubes 0.0017–0.003.EFFECT: invention enables to obtain an adhesive composition with improved processing capabilities and improved strength characteristics.1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к химии полимеров, в частности к эпоксидным конструкционным клеевым композициям холодного отверждения с повышенной эластичностью и прочностью. Предназначено для изготовления покрытий стеклопластиковых изделий, герметизации и изоляции в электротехнике и применения в различных областях промышленности.The invention relates to the chemistry of polymers, in particular to epoxy structural adhesive compositions of cold curing with increased elasticity and strength. Designed for the manufacture of coatings for fiberglass products, sealing and insulation in electrical engineering and for use in various industries.

Из патентной литературы известна клеевая композиция (RU №2494134), относящаяся к эпоксидным конструкционным клеям холодного отверждения с высокой эластичностью и прочностью. Данная клеевая композиция имеет следующий состав: эпоксидно-диановая смола, дифункциональный олигооэфирэпоксид, трифункциональный олигооэфирэпоксид, низкомолекулярная полиамидная смола, наполнитель.From the patent literature known adhesive composition (RU No. 2494134), related to epoxy structural cold curing adhesives with high elasticity and strength. This adhesive composition has the following composition: epoxy-diane resin, difunctional oligooether epoxide, trifunctional oligooether epoxide, low molecular weight polyamide resin, filler.

При создании тонкого клеевого соединения -100 мкм, наполнитель, влияющий на толщину слоя, не используется, что уменьшает прочностные характеристики клеевого соединения.When creating a thin adhesive bond of -100 microns, no filler affecting the layer thickness is used, which reduces the strength characteristics of the adhesive bond.

Из технической литературы известен модифицированный эпоксидный клей К-153 (ОСТ 92-0949-2014), который можно принять за более близкий аналог (прототип) предлагаемого изобретения.From the technical literature known modified epoxy adhesive K-153 (OST 92-0949-2014), which can be taken as a closer analogue (prototype) of the invention.

Клей К-153 имеет следующий состав: эпоксидно-диановая смола 100 м.ч., отвердитель - полиэтиленполиамин 10-15 м.ч., наполнитель - 60-80 м.ч. (портландцемент марки 400 или 500 по ГОСТ 10178, или тальк марки ТРПН по ГОСТ 19729, или кварц молотый пылевидный, или нитрид бора. Клей готовят на месте потребления путем смешения компонентов.K-153 glue has the following composition: epoxy-diane resin 100 pbw, hardener - polyethylene polyamine 10-15 pbw, filler - 60-80 pbw. (Portland cement grade 400 or 500 as per GOST 10178, or talc grade TRPN as per GOST 19729, or ground pulverized quartz, or boron nitride. The glue is prepared at the point of consumption by mixing the components.

Недостаток модифицированной эпоксидной смолы К-153 заключается в том, что при нанесении на изделие тонкого клеевого соединения ~100 мкм, для его попадания в имеющиеся конструктивные щелевые зазоры, производится заливка без наполнителя, что уменьшает прочностные характеристики покрытия.The disadvantage of the modified epoxy resin K-153 is that when a thin glue joint of ~ 100 μm is applied to the product, to get it into the existing structural slot gaps, it is poured without a filler, which reduces the strength characteristics of the coating.

Технической задачей изобретения является создание клеевой композиции с улучшенными технологическими возможностями и с повышенными прочностными характеристиками.The technical object of the invention is to create an adhesive composition with improved technological capabilities and with increased strength characteristics.

Поставленная задача решается тем, что в клеевой композиции на основе эпоксидной смолы, отвердителя и наполнителя, в качестве наполнителя используются углеродные нанотрубки (УНТ) при следующем соотношении мас.ч.:The problem is solved by the fact that in an adhesive composition based on epoxy resin, a hardener and a filler, carbon nanotubes (CNT) are used as a filler at the following weight ratio:

эпоксидная смола К-153 (ТУ 2225-598-11131395-01)epoxy resin K-153 (TU 2225-598-11131395-01) 100one hundred отвердитель полиэтиленполиамин (ТУ 2413-357-0020344-99)hardener polyethylene polyamine (TU 2413-357-0020344-99) 10-1510-15 углеродные нанотрубкиcarbon nanotubes 0,0017-0,0030.0017-0.003

Сопоставительный анализ предлагаемой клеевой композиции и прототипа позволяет сделать вывод о том, что заявляемая клеевая эпоксидная композиция отличается от известной использованием в ее составе УНТ в количестве 0,0017-0,003 массовых частей, вместо портландцемента, кварца и других подобных наполнителей, что позволяет сделать вывод о новизне.Comparative analysis of the proposed adhesive composition and the prototype allows us to conclude that the claimed adhesive epoxy composition differs from the known use of CNTs in its composition in the amount of 0.0017-0.003 parts by weight, instead of Portland cement, quartz and other similar fillers, which allows us to conclude that novelty.

Из патентной литературы известно использование УНТ в качестве наполнителя, например, изобретение по патенту RU №2405795, в котором на 100 массовых частей эпоксидной смолы берутся УНТ в количестве от примерно 0,05 массовых частей до примерно 1 массовой части и дискретный волокнистый наполнитель в количестве от примерно 5 массовых частей до примерно 35 массовых частей. Получение указанной композиции проводится в несколько этапов. На первом происходит подготовка суспензии с функционализованными гидроксильными или карбоксильными группами углеродных нанотрубок в метилэтилкетоновом растворителе. На втором этапе в приготовленную суспензию вводят дискретный волокнистый наполнитель, в качестве которого используется воластонит с диаметром волокон от примерно 10 мкм до примерно 20 мкм при отношении длины к диаметру волокон от примерно 5 до примерно 100. На третьем этапе из полученной смеси удаляют метилэтилкетоновый растворитель и четвертом этапе вводят в эпоксидное связующее.From the patent literature, the use of CNTs as a filler is known, for example, the invention according to patent RU No. 2405795, in which CNTs are taken per 100 mass parts of epoxy resin in an amount from about 0.05 mass parts to about 1 mass part and a discrete fibrous filler in an amount from about 5 parts by weight to about 35 parts by weight. Obtaining the specified composition is carried out in several stages. At the first stage, a suspension is prepared with functionalized hydroxyl or carboxyl groups of carbon nanotubes in a methyl ethyl ketone solvent. In the second step, a discrete fibrous filler is introduced into the prepared suspension, which is wolastonite with a fiber diameter of about 10 μm to about 20 μm and a length to fiber diameter ratio of about 5 to about 100. In the third step, methyl ethyl ketone solvent is removed from the resulting mixture and the fourth step is introduced into the epoxy binder.

Недостатком данного способа является то, что он требует функционализированных УНТ с присоединенными к ним функциональными химическими группами: кислород, карбоксильные группы и др.), и кроме них - углеродное волокно и обработку ультразвуком.The disadvantage of this method is that it requires functionalized CNTs with functional chemical groups attached to them: oxygen, carboxyl groups, etc.), and besides them - carbon fiber and sonication.

Указанные недостатки значительно усложняют получение клеевой композиции требуемой прочности при достаточной ее унификации.These disadvantages significantly complicate the production of an adhesive composition of the required strength with sufficient unification.

Сказанное позволяет сделать вывод об изобретательском уровне предлагаемой авторами клеевой композиции.The foregoing allows us to conclude about the inventive level of the adhesive composition proposed by the authors.

Клеевую композицию на основе эпоксидной смолы готовят на месте потребления путем смешения компонентов.The epoxy resin adhesive composition is prepared at the point of consumption by mixing the components.

В эпоксидную смолу К-153 (ТУ 2225-598-11131395-01) массовой долей 100 м.ч. добавляется отвердитель полиэтиленполиамин (ТУ 2413-357-0020344-99) массовой долей от 10 до 15 массовых частей, тщательно перемешивается в течение 7-10 минут и добавляются УНТ в количестве 0,0017-0,0035 м. ч. и клеевая композиция перемешивается в течение 5-10 минут и наносится на склеиваемые поверхности. После чего выдерживается под давлением не менее 24 часов, после чего выдерживается не менее 12 часов на воздухе без давления.In epoxy resin K-153 (TU 2225-598-11131395-01) with a mass fraction of 100 ppm. a polyethylene polyamine hardener (TU 2413-357-0020344-99) is added with a mass fraction of 10 to 15 mass parts, mixed thoroughly for 7-10 minutes and CNTs are added in an amount of 0.0017-0.0035 ppm and the adhesive composition is mixed within 5-10 minutes and applied to the glued surfaces. Then it is kept under pressure for at least 24 hours, after which it is kept for at least 12 hours in air without pressure.

Использование в предлагаемой клеевой композиции качестве наполнителя - УНТ увеличивает прочность на сдвиг на ~12%, что позволяет улучшить прочностные характеристики соединения резин, стеклолент, стеклотканей и других тканей с металлами, резиной, древесиной и пластмассами в любом сочетании.The use of CNT as a filler in the proposed adhesive composition increases the shear strength by ~ 12%, which makes it possible to improve the strength characteristics of the connection of rubbers, glass tapes, glass fabrics and other fabrics with metals, rubber, wood and plastics in any combination.

Кроме того, предлагаемая клеевая композиция обладает хорошими диэлектрическими свойствами без изменения жизнеспособности.In addition, the proposed adhesive composition has good dielectric properties without changing the pot life.

Что подтверждает следующая таблица.This is confirmed by the following table.

Предлагаемая к защите патентом РФ клеевая композиция готовится всего лишь из трех компонентов, не требует функционализации нанотрубок, подготовки в растворителях и ультразвуковой обработки, а также не нужны дополнительные добавки (полиэфирсульфон, частицы каучука, полиолы, кислоты и др.).The adhesive composition proposed for protection by the RF patent is prepared from only three components, does not require functionalization of nanotubes, preparation in solvents and ultrasonic treatment, and additional additives (polyethersulfone, rubber particles, polyols, acids, etc.) are not required.

Claims (2)

Клеевая композиция на основе эпоксидной смолы, отвердителя и наполнителя, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя используются углеродные нанотрубки при следующем соотношении мас.ч.:An adhesive composition based on an epoxy resin, a hardener and a filler, characterized in that carbon nanotubes are used as a filler at the following weight ratio: эпоксидная смола К-153epoxy resin K-153 100one hundred отвердитель полиэтиленполиаминhardener polyethylene polyamine 10-1510-15 углеродные нанотрубкиcarbon nanotubes 0,0017-0,0030.0017-0.003