Теплостойкая клеевая композиция

Теплостойкая клеевая композиция

Реферат

Изобретение относится к области теплостойких модифицированных клеевых композиций на основе фенолоформальдегидных смол, обладающих высокой прочностью клеевых соединений при температурах от 400 до 450°С, предназначенных для склеивания конструкций различного назначения, в т.ч. в изделиях авиационной техники.

Известна теплостойкая клеевая композиция следующего химического состава, мас.ч.:

новолачная фенолоформальдегидная смола	9,0-11,0
резольная фенолоформальдегидная смола	30,0-34,0
карбоксилатный бутадиен-нитрильный каучук	9,0-11,0
1,7-ди(оксиметил)-м-карборан	0,8-1,5
органический растворитель	75,0-80,0

(патент РФ №2002786).

Недостатком известной теплостойкой клеевой композиции является то, что она обладает невысоким уровнем прочности клеевых соединений при сдвиге при температуре испытания 400°С и не работоспособна при температуре 450°С.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является теплостойкая клеевая композиция следующего химического состава, мас. ч.:

новолачная фенолоформальдегидная смола	15,0-35,0
резольная фенолоформальдегидная смола	15,0-35,0
карбоксилатный бутадиен-нитрильный каучук	10,0-50,0
1,7-ди(оксиметил)-м-карборан	15,0-25,0
органический растворитель	156,0-431,0
олигометилфенилкарборансилоксан	30,0-70,0

(патент РФ №2203917).

Недостатком теплостойкой клеевой композиции-прототипа является недостаточная прочность клеевых соединений при температуре испытания 400°С и невысокая прочность клеевых соединений при температуре 450°С.

Технической задачей изобретения является повышение прочности при сдвиге клеевых соединений при температурах от 400 до 450°С при сохранении исходной прочности клеевых соединений на уровне клеевой композиции - прототипа.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предлагается теплостойкая клеевая композиция, включающая новолачную фенолоформальдегидную смолу, резольную фенолоформальдегидную смолу, кремнийорганический олигомер и органический растворитель, которая в качестве кремнийорганического олигомера содержит гидроксилсодержащий титанкремнийорганический олигомер или метилфенилспиросилоксановый олигомер в виде раствора в ацетоне, в качестве органического растворителя - этиловый спирт и дополнительно содержит наполнители - порошок алюминиевый и бор аморфный при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

новолачная фенолоформальдегидная смола	25,0-75,0
резольная фенолоформальдегидная смола	25,0-75,0
гидроксилсодержащий титанкремнийорганический	25,0-60,0
олигомер
или раствор метилфенилспиросилоксанового
олигомера в ацетоне	70,0-175,0
порошок алюминиевый	150,0-250,0
бор аморфный	70,0-90,0
этиловый спирт	50,0-160,0

В составе теплостойкой клеевой композиции могут быть использованы различные фенолоформальдегидные смолы, но наилучший технический результат достигается при использовании новолачных фенолоформальдегидных смол по ГОСТ 18694-80, например, марок СФ-010, СФ-014, СФ-010А, СФ-010М с вязкостью раствора смолы 90-180 мПа.с, массовой долей свободного фенола не более 8% и температурой каплепадения 95-105°С в сочетании с резольными фенолоформальдегидными смолами по ГОСТ 18694-80, например, марок СФ-3021 К, СФ-3021С с массовой долей свободного фенола не более 17%, массовой долей воды не более 3% и временем желатинизации 370-550 сек или в сочетании с резольной фенолоформальдегидной смолой по ТУ 2221-001-35907133-01, например, марки ФС-117 с вязкостью при 20°С 13000 мПа.с, массовой долей свободного фенола не более 11% и временем желатинизации 300-480 сек.

В качестве кремнийорганического олигомера в заявляемом изобретении использованы гидроксилсодержащий титанкремнийорганический олигомер по ТУ 6-02-933-74 с вязкостью при 20°С 400-1400 сСт, содержанием титана 1,5-3,0%, содержанием кремния 18-24% и содержанием гидроксильных групп 0,5-3,5% и метоксильных групп 0,5-3,5% или метилфенилспиросилоксановый олигомер в виде 35-45%-ного раствора в ацетоне по ТУ 6-02-1352-87 с вязкостью при 20°С не более 45 сСт, содержанием кремния 5-25% и временем гелеобразования при 200°С не менее 30 сек.

В качестве наполнителей были использованы порошок алюминиевый сферический дисперсный по ТУ48-226-82 и бор аморфный по ТУ 2112-001-4953204-2003 с массовой долей бора общего не менее 90-94% и массовой долей бора элементарного не менее 88,5-92,5%. В качестве органического растворителя в составе теплостойкой клеевой композиции использован спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300-72 или спирт этиловый синтетический абсолютированный очищенный по ТУ 075 - 06004-64-99.

Сочетание новолачной и резольной фенолоформальдегидных смол с гидроксилсодержащим титанкремнийорганическим олигомером или метилфенилспиросилоксановым олигомером, используемым в виде раствора в ацетоне, и наполнителями - порошком алюминиевым и бором аморфным позволило повысить прочность клеевых соединений при сдвиге при температурах от 400 до 450°С при сохранении исходной прочности клеевых соединений на уровне клеевой композиции - прототипа.

Примеры осуществления

Клеевые композиции по примерам 1-4 готовили путем растворения твердых новолачной и резольной фенолоформальдегидных смол в спирте с последующим добавлением в полученный раствор остальных компонентов. Композицию перемешивали после введения каждого из компонентов.

Составы клеевой композиции по примерам 1-4 представлены в таблице 1.

Клеевые композиции по примерам 1-4 наносили на подготовленную под склеивание (одробеструенную или зашкуренную и затем обезжиренную) поверхность кистью или шпателем и выдерживали для удаления растворителей в течение 30-40 мин.

Склеивание проводили при температуре 200-250°С в течение 5-3 часов соответственно при удельном давлении 0,45-0,5 МПа.

Прочностные характеристики клеевых соединений определяли по ГОСТ 14759-69 на образцах, изготовленных из стали З0ХГСА.

Свойства клеевых композиций по примерам 1-4 приведены в таблице

Таблица 1
Наименование компонентов	Состав, мас.ч., по примерам:	Прототип
1	2	3	4
Новолачная фенолоформальдегидная смола
СФ-010	25	-	-	-	35
СФ014	-	50	-	-	-
СФ-010А	-	-	75	-	-
СФ-010М	-	-	-	25	-
Резольная фенолоформальдегидная смола
СФ-3021К	75	-	-	-	35
СФ-3021С	-	-	-	75	-
ФС-117	-	50	25	-	-
Титанкремнийорганический	-	40	-	-	-
олигомер
Раствор метилфенилспиросилоксанового олигомера в ацетоне	175	-	70	114	-
Порошок алюминиевый	250	200	150	250	-
Бор аморфный	90	80	70	90	-
Спирт этиловый	100	50	75	160	-
Карбоксилатный бутадиен-нитрильный каучук	-	-	-	-	10
1,7-ди(оксиметил)-м-карборан	-	-	-	-	15
Олигометилфенилкарборансилоксан	-	-	-	-	30
Смесь спирта этилового с этилацетатом в соотношении 1:7	-	-	-	-	156

Таблица 2
Показатели	Предлагаемая теплостойкая клеевая композиция по примерам	Прототип
1	2	3	4
Прочность при сдвиге, МПа, клеевых соединений ст. З0ХГСА при температуре испытания:
20°С	21,0	22,0	21,0	22,0	22,0
400°С	12,0	13,0	11,0	12,0	9,0
450°С	6,0	5.5	6,0	5,5	4,0

Как видно из таблицы 2, предложенная теплостойкая клеевая композиция в сравнении с композицией-прототипом обеспечивает повышение прочности клеевых соединений при температуре испытания 400°С на 30-45%, а при температуре испытания 450°С - на 37-50%. Качественное и количественное соотношение компонентов теплостойкой клеевой композиции позволяют достичь технического результата: повышения прочности при сдвиге клеевых соединений при температурах от 400 до 450°С при сохранении исходной прочности клеевых соединений на уровне клеевой композиции-прототипа. Выход за пределы предложенного соотношения компонентов теплостойкой клеевой композиции снижает прочность клеевых соединений при температуре испытания 20, 400 и 450°С. Введение в состав предложенной клеевой композиции 1,7-ди(оксиметил)-м-карборана в качестве термостабилизатора не приводит к достижению поставленной технической задачи. Наблюдается охрупчивание клеевой композиции, что приводит к снижению прочности клеевых соединений при температуре испытания 20, 400 и 450°С.

Применение предлагаемой теплостойкой клеевой композиции для склеивания конструкций различного назначения, в т.ч. в изделиях авиационной техники, эксплуатирующихся при температурах до 450°С, позволит повысить надежность работы клеевых соединений в указанном диапазоне рабочих температур.

Теплостойкая клеевая композиция, включающая новолачную фенолоформальдегидную смолу, резольную фенолоформальдегидную смолу, кремнийорганический олигомер и органический растворитель, отличающаяся тем, что в качестве кремнийорганического олигомера она содержит гидроксилсодержащий титанкремнийорганический олигомер или метилфенилспиросилоксановый олигомер в виде раствора в ацетоне, в качестве органического растворителя - этиловый спирт и дополнительно она содержит наполнители - порошок алюминиевый и бор аморфный при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Новолачная фенолоформальдегидная смола	25,0-75,0
Резольная фенолоформальдегидная смола	25,0-75,0
Гидроксилсодержащий титанкремнийорганический
олигомер	25,0-60,0
Или метилфенилспиросилоксановый олигомер
в виде раствора в ацетоне	70,0-175,0
Порошок алюминиевый	150,0-250,0
Бор аморфный	70,0-90,0
Этиловый спирт	50,0-160,0