Клеевая композиция и самоклеящийся материал на ее основе

Клеевая композиция и самоклеящийся материал на ее основе

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к области клеевых композиций с постоянной липкостью и самоклеящихся материалов на их основе с использованием стеклоткани, полимерных пленок, металлической фольги и других материалов в качестве подложек, предназначенных для ремонта и эксплуатации при температурах от -60 до +80°С в авиации, автомобиле-, судостроении и других областях техники.

Известна клеевая композиция для липких лент, включающая изопрен-стирольный термоэластопласт, изопреновый каучук, хлоропреновый каучук, эфир канифоли, фенолформальдегидную смолу, антиоксидант и органический растворитель (авт.св. СССР №608825).

Недостатком известной клеевой композиции является низкая когезионная прочность, что не позволяет использовать ее в авиационной технике.

Известны: клеевая композиция, включающая полиизопрен-полистирольный блоксополимер с мол. м. 90-250 тыс. и содержанием стирола 10-24%, полиизопрен-полистирольный блоксополимер с мол. м. 60-110 тыс. и содержанием стирола 25-50%, агент липкости, пластификатор и стабилизатор, и изделие - самоклеящийся материал, включающий подложку с нанесенной по крайней мере на одну ее поверхность клеевой композицией, при этом в качестве клеевой композиции он содержит вышеуказанную клеевую композицию, а в качестве подложки - бумагу, ткань, пластиковую пленку, полиуретановую или полистирольную пену, металлическую фольгу или ленту. Клеевая композиция может быть использована в виде расплава или в виде раствора в органическом растворителе (патент США №5358783).

Недостатком известной клеевой композиции и материала на ее основе является низкая прочность при отслаивании при использовании ее в растворном варианте.

Известен самоклеящийся материал, включающий полиэтилентерефталатную основу с нанесенными на нее подслоем на основе бутадиенстирольного блоксополимера и липким слоем, в качестве которого используется композиция, содержащая бутадиенстирольный блоксополимер, агент липкости - глицериновый эфир гидрированной живичной канифоли, пластификатор, наполнитель и растворитель (авт.св. СССР №910720).

Недостатком известных самоклеящегося материала и липкого слоя является невысокая прочность при сдвиге, реализуемая только при условии использования подслоя, наличие которого усложняет технологический процесс получения и удорожает стоимость самоклеящегося материала.

Наиболее близким аналогом клеевой композиции, принятым за прототип, является клей для липких лент, включающий, мас.ч.:

Блоксополимер полистирол-
полиизопрен-полистирол	10-100
Термоэластопласт с концевыми
эластичными блоками, выбранный
из группы АВ, ВАВ и ВАВА, где
А-блок полистирола с мол. весом 10000-40000,
В-блок гомополимера изопрена
с мол. весом 1000-150000	10-90
Агент липкости	50-150
Мягчитель	60-75
Стабилизатор	1,5-4
Растворитель - этилацетат и бензин	650-900

(авт. св. СССР №526647).

Недостатками известной клеевой композиции являются недостаточно высокий уровень прочности при отслаивании, а также высокое содержание мягчителей, которые мигрируют на поверхность склеиваемых материалов, что приводит к дальнейшему резкому снижению адгезионной прочности и не позволяет использовать данную клеевую композицию в изделиях авиационной техники.

Наиболее близким аналогом самоклеящегося материала, принятым за прототип, является многослойный материал, содержащий в качестве основы алюминиевую фольгу с нанесенным на нее защитно-декоративным слоем из нитрида титана, между слоем нитрида титана и фольгой расположен адгезионный подслой титана, а на обратной стороне фольги нанесен липкий слой на основе натурального каучука, поверх которого расположен защитный слой из антиадгезионной бумаги. Диапазон рабочих температур материала составляет -60 - +60°С (патент РФ №2141406).

Недостатками материала-прототипа являются невысокие показатели прочности при сдвиге и отслаивании, а также недостаточно широкий диапазон рабочих температур.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение когезионной прочности (сопротивления динамическому сдвигу), а также адгезионной прочности (прочности при отслаивании к различным склеиваемым материалам) заявляемой клеевой композиции, а также повышение предела прочности при сдвиге и прочности при отслаивании самоклеящегося материала на ее основе с одновременным расширением диапазона рабочих температур.

Для решения поставленной технической задачи предложены.

Клеевая композиция, включающая изопрен-стирольный термоэластопласт, агент липкости, пластификатор и органический растворитель, которая в качестве изопрен-стирольного термоэластопласта содержит термоэластопласт с содержанием стирола 5-7%, в качестве агента липкости - терпенфенольную, терпенстирольную или стирол-инденовую смолу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Изопрен-стирольный термоэластопласт	100
Указанный агент липкости	3-15
Пластификатор	2-10
Органический растворитель	350-550.

В качестве пластификатора клеевая композиция содержит диоктилфталат, вазелиновое масло или низкомолекулярный полибутадиен.

В качестве органического растворителя клеевая композиция содержит этилацетат или бензин.

С целью повышения пленкообразующих свойств и обеспечения высокой эластичности самоклеящегося материала клеевая композиция дополнительно содержит 3,4-полиизопреновый каучук в количестве 5-20 мас.ч.

Самоклеящийся материал, включающий подложку с нанесенным на нее липким слоем, который в качестве липкого слоя содержит заявляемую клеевую композицию. В качестве подложки он содержит стеклоткань, при этом привес клея составляет 50-60 г/м². Кроме того, в качестве подложки могут быть использованы алюминиевая фольга или полимерная пленка при соотношении толщин слоев подложка: липкий слой=1:(0,25-1).

Самоклеящийся материал на стеклотканевой подложке позволяет решить задачу оперативного ремонта поврежденных стекло- и углепластиковых поверхностей. Его применение обеспечивает более высокую прочность крепления к поверхностям, самозатухаемость, хорошую выкладываемость на поверхностях сложной кривизны, что не могут обеспечить подобные материалы с использованием в качестве подложек металлической фольги и полимерной пленки, а также отсутствие коррозионных повреждений фольги в случае ее применения в контакте с углепластиками, находящими все более широкое применение в авиационной технике. Кроме того, заявляемый материал имеет более широкий по сравнению с прототипом диапазон рабочих температур - от -60 до +80°С.

Предлагаемые клеевая композиция и самоклеящийся материал на ее основе сочетают в себе высокие когезионные (динамический сдвиг) и адгезионные (отслаивание) свойства, что достигается качественным и количественным соотношением компонентов заявляемых материалов.

В качестве изопрен-стирольного термоэластопласта могут быть использованы различные представители этого класса сополимеров, но наилучший технический результат достигается при использовании сополимера с содержанием стирола 5-7%, при этом предпочтительнее применять сополимеры с мол. массой 120-160 тыс. по ТУ 2294-119-00151963-2007. Указанный термоэластопласт относится к группе полимеров с содержанием 60-65% винильных звеньев, что наряду с регулярной структурой (в отличие от блочной структуры прототипа) определяет его высокую собственную липкость, когезионную прочность и высокую адгезию к целому ряду материалов (металлы, пластики, полимерные пленки, ткани и др.). Кроме того, регулярное расположение в структуре указанного сополимера стирольных звеньев обеспечивает необходимый баланс когезионных и адгезионных свойств предлагаемой клеевой композиции.

В качестве агента липкости заявляемая композиция содержит терпенфенольную, терпенстирольную смолы с температурой размягчения 100-120°С по ТУ 6-05-211-895 или стирол-инденовую смолу по ТУ 14-6-89-73. Кроме этого указанные смолы играют роль добавок, повышающих адгезию к разнородным подложкам.

В качестве пластификатора, позволяющего улучшить технологические и эксплуатационные свойства заявляемой клеевой композиции и увеличить ее липкость и жизнеспособность, наиболее предпочтительно использовать низкомолекулярный полибутадиен (ТУ 38.103-570), диоктилфталат (ГОСТ 8728) или вазелиновое масло (ГОСТ 1840).

В качестве органического растворителя заявляемая композиция содержит этилацетат (ГОСТ 22300-76) или бензин (ГОСТ 443-76).

В качестве добавки, обеспечивающей предлагаемой клеевой композиции улучшенные пленкообразующие свойства и высокую эластичность - самоклеящемуся материалу, используют 3,4-полиизопреновый каучук, при этом наиболее предпочтительно использовать каучук с мол. массой 80-120 тыс. и содержанием винильных звеньев 83-88% по ТУ 2294-108-00151963-2006.

В качестве подложки предлагаемого самоклеящегося материала могут быть использованы стеклоткани, например Т-10 (ГОСТ 1970), Т-60 (ТУ 6-48-05786904-111-92), Т-64 (ТУ 5952-009-16319-666-98), ЛСК (ТУ 5952-176-05786904-2003), алюминиевая фольга толщиной 50-80 мкм по ГОСТ 745, ГОСТ 718, в том числе и с нанесенным на ее поверхность лаковым покрытием или системой лакокрасочных покрытий, при этом клеевая композиция наносится на сторону, не защищенную ЛКП. Также в качестве подложки могут быть использованы различные полимерные пленки, в частности фторорганические, например Ф2М по ТУ 2245-075-00203521, к которым не имеет адгезии большинство известных клеевых композиций.

Примеры осуществления

Пример 1.

Клеевую композицию готовили в смесителе путем растворения термоэластопласта в органическом растворителе, затем последовательно вводили смолы и пластификаторы и тщательно перемешивали до получения клеевой композиции.

Технология приготовления клеевой композиции по примерам 2-5 аналогична примеру 1.

Составы предлагаемой клеевой композиции и композиции-прототипа приведены в таблице 1, свойства - в таблице 2.

Для исследования свойств получали самоклеящиеся материалы с использованием клеевой композиции по примеру 2. В качестве подложки были использованы стеклоткань Т-64, алюминиевая фольга толщиной 50 мкм при соотношении слоев подложка: липкий слой=1:1 и пленка Ф2М на основе фторорганического полимера при соотношении слоев подложка: липкий слой=1:0,5. Из указанных самоклеящихся материалов затем изготавливали клеевые соединения с использованием образцов из алюминиевого сплава Д-16.

Самоклеящийся материал получали следующим образом: клеевую композицию наносили на основу, сушили и защищали антиадгезионной бумагой. Затем готовый самоклеящийся материал после удаления антиадгезионной бумаги накладывали на подготовленную металлическую поверхность и прикатывали роликом.

В таблице 3 приведены свойства клеевых соединений, изготовленных согласно изобретению, в сравнении с прототипом.

Предел прочности при динамическом сдвиге определяли по ГОСТ 14760, прочность при отслаивании - по ГОСТ 411.

Таблица 1
Наименование компонентов	Состав по примерам, мас.ч.	Прототип
1	2	3	4	5
Изопрен-стирольный термоэластопласт с содержанием стирола, %: 567	100--	-100-	-100-	100--	--100	-
3,4-полиизопреновый каучук	-	-	-	5	20	-
Блоксополимер АВАБлоксополимер ВАВА	--	--	--	--	--	8020
Агент липкости:терпенфенольная смолатерпенстирольная смоластирол-инденовая смола	5--	7--	-7-	--3	15--	---
Пластификатор:Диоктилфталатнизкомолекулярный полибутадиенвазелиновое масло	5--	10--	-10-	-2-	-55	---
Трансформаторное масло	-	-	-	-	-	55
Ланолин	-	-	-	-	-	13
Глицериновый эфир канифоли	-	-	-	-	-	105
Органический растворитель:этилацетатбензин	350-	450-	550-	500-	-550	530170
Стабилизатор Неозон Д	-	-	-	-	-	0,5

Таблица 2
Наименование свойств	Показатели по примерам	Прототип клеевая композиция	Прототип самокл. материал
1	2	3	4	5
Прочность при отслаивании, н/см	7,0	9,6	7,6	8,2	9,2	5,5	2-5
Предел прочности при сдвиге, КПа	800	1240	850	650	750	50	100

Таблица 3
Наименование свойств	Клеевая композиция по примеру 2	Прототип
Стеклоткань	Фольга	Пленка фторорганическая	Стеклоткань	Фольга	Пленка фторорганическая
Привес клея, г/см2
53	50	60
Прочность при отслаивании, н/см	8,0	10,1	9,0	7,5	7,8	1-2	2-5	Нет адгезии
Предел прочности при сдвиге, КПа	800	1100	900	800	520	40	100	Нет адгезии

Из данных таблиц 2 и 3 следует, что использование заявляемой клеевой композиции в составе самоклеящегося материала на различных подложках позволяет на порядок увеличить предел прочности при сдвиге и одновременно увеличить прочность при отслаивании в 1,5-2 раза. Кроме того, заявляемый материал имеет достаточно высокие демпфирующие свойства, что позволяет использовать его в условиях повышенной вибрации.

Таким образом, применение заявляемой клеевой композиции и самоклеящегося материала на ее основе дает возможность значительно снизить трудоемкость и энергозатраты на проведение ремонтных работ на поверхности планера воздушных судов и других конструкций, обеспечивает осуществление оперативного ремонта в полевых условиях по экологически чистой технологии и позволяет увеличить срок межремонтной эксплуатации авиационной техники.

1. Клеевая композиция, включающая изопрен-стирольный термоэластопласт, агент липкости, пластификатор и органический растворитель, отличающаяся тем, что в качестве изопрен-стирольного термоэластопласта она содержит термоэластопласт с содержанием стирола 5-7%, в качестве агента липкости - терпенфенольную, терпенстирольную или стирол-инденовую смолу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Изопрен-стирольный термоэластопласт	100
Указанный агент липкости	3-15
Пластификатор	2-10
Органический растворитель	350-550

2. Клеевая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пластификатора она содержит диоктилфталат, вазелиновое масло или низкомолекулярный полибутадиен.

3. Клеевая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве органического растворителя она содержит этилацетат или бензин.

4. Клеевая композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит 3,4-полиизопреновый каучук в количестве 5-20 мас.ч.

5. Самоклеящийся материал, включающий подложку с нанесенным на нее липким слоем, отличающийся тем, что в качестве липкого слоя он содержит клеевую композицию по пп.1-4.

6. Самоклеящийся материал по п.5, отличающийся тем, что в качестве подложки он содержит стеклоткань, при этом привес клея составляет 50-60 г/м².

7. Самоклеящийся материал по п.5, отличающийся тем, что в качестве подложки он содержит алюминиевую фольгу или полимерную пленку при соотношении толщин слоев подложка: липкий слой 1:(0,25-1).