Способ склеивания полиуретанового покрытия с металлической поверхностью

Способ склеивания полиуретанового покрытия с металлической поверхностью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 27.03.81(21) 3294430/23-05 (Я) М.Кд.>

С 09 0 5/00

С 09 J 3/16 с присоединением заявки HP

Государственный комитет

СССР но делаи изобретений и открытий (33) Г1риоритет— (33) УДК б78.б64 (088. 8) Опубликовано 070233. Бюллетень HP 5

Дата опубликования описания 07.02.83

М.А.Жуков, Г. И. Тихонов, В.A Ворошилов, В.Ю.Гусев >

В.А.Громов, В.И.Львов, а.A.Çàêàìàëôèà и Е.В.Герливаиов /

/ л л т"

Ф

Проектно-конструкторское и технологическое,бюро " химического машиностроения (72} Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОКЛЕИВАНИЯ ПОЛИУРЕТАНОВОГО ПОКРЫТИЯ

С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

Изобретение относится к способам склеивания покрытий на основе литьевых полиуретанов с металлами и может быть применено, например в бумажной, полиграфической, шинной промышленности, химического машиностроения, т. е. во всех случаях, где требуется крепление к металлам литьевых полиуретанов на основе простых полизфиров.

Литьевые полиуретаны отличаются повышенной износостойкостью, атмосферо- и оэоностойкостью, высокими физико-иеханическими показателями и эластичностью, в связи с чем проблема их крепления к металлам пред:ставляет значительный интерес.

Известен способ крепления литьевого полиуретана к металлу с применением клея на основе растворов смол винилацетиленовой структуры, в частности на основе клея-диметилвинилэтинилкарбинолуротрогилеовой смолы Ц, Однако прочность склеивания литьевых полиуретанов по данному способу невелика — сопротивление отрыву составляет всего 5 МПа.

Наиболее близким по технической сущности является способ склеивания полиуретанового покрытия с металлы ческой поверхностью, путем предварительного нанесения на поверхность клеевой композиции с последующим нанесением композиции для покрытий на основе литьевого полиуретана и отверждения (2 1.

Однако при проведении данного способа склеивания хотя и достигается высокая прочность склеивания и гидролитическая стойкость, но снижается эластичность, в результате чего при циклических деформационных на15 груэках полученное полнуретановое покрытие разрушается.

Цель изобретения — повышение динамической прочности клеевого соединения при циклических нагрузках.

Поставленная цель достигается тем, что при склеивании полиуретанового покрытия с металлической поверхностью путем .предварительного нанесения на

25 поверхность клеевой композиции с последующим нанесением композиции для покрытия на основе литьевого полиуретана и отверждения, на поверхность вначале наносят клеевую композицию

30 состава, вес.ч.:

994528

15-25

20-30

Полиэтиленгликольадипинат 20- 30

2,4-Толуиленди изоцианат

Ацетилацетонат марганца или 5 железа 0,005-0,01

Ацетон 45-50 выдерживают 12-18 ч при 20„23oC с последующим нанесением клеевой композиции состава, вес.ч.: 3Î

Полиэтиленгликольадипинат

2,4-Толуилендииноцианат 15-25

Ацетилацетонат марганца или железа 0 005-0,01

Ацетон 95-100 и выдержинают 12- 18 ч при 20-23 С.

Использование в качестве клея данного состава способствует повышению адгезионной прочности к металлу, кроме того, его структурная сетка, близкая к полиуретанам, создает возможность. образования химических связей между свободными изоцианатными группами второго слоя и уретановыми группами полимера с образованием аллофановой группировки или взаимо действием с мочевинной группой с образованием биуретовой группы. Это соз- ЗО дает наибольшую адгезионную прочность полиуретаноному покрытию. В связи с тем, что полиуретановые покрытия например на валах буммашин, работают н условиях значительных дефор- 35 мационных нагрузок, очень важно, чтобы зти нагрузки гасились не только в эластичном слое покрытия, но и на границе раздела фаз полиуретан-металл. Использование эластичного кле- 4О евого слоя создает условия гашения нагрузок и позволяет релаксировать во время снятия их, даже кратковре менных. Кроме того, использование в качестве клея данного состава позволяет увеличить его способность к склеиванию до 55 ч„т. е. производить заливку в теченйе продолжительного времени.

За счет данного способа производят крепление литьевых полиуретанов на основе простых и сложных полиэфиров (марок СКУ-ПФЛ, ГУП-5, ГУП-26, ГУП-82 ) к металлам в процессе отверждения . о

Способ реализуется следующим образом.

Готовят клеевую композицию, представляющую собой растнор полиэтиленгликольадипината, для чего берут

20-30 вес.ч. полиэтиленгликольадипи- 60 ната и 45-50 нес.ч. ацетона, затем добавляют 15-25 вес.:ч. 2,4-толуилендииэоцианата и вводят 0,005-0,01 вес..ч. катализатора — ацетиацетонат марганца или железа. 65

Поверхность металла (сталь марки ст. 3) перед нанесением клея обрабатывают дробеструем.и обезжиривают ацетонбм или бензином. Наносят клей на поверхность металла и оставляют покрытую поверхность на 12-18 ч при 20ОС. Затем на отвержденный слой клея наносят следующий слой клея, изготовленный иэ тех же компонентов, что и предыдущий, но раствор полиэтиленгликольадипината приготавливают с использованием 95-100 вес.ч. ацетона, второй слой выдерживают при

20 С до 12-18 ч. Одновременйо готовят литьевой полиуретан (СКУ-ПФЛ), (на основе полиокситетраметиленгликоля с молекулярным весом 1000 и (2,4-толуилендиизоцианата с отвердителем 4,4-метилен-бис-ортохлоранилином ). Остальные марки полиуретана приготавливаются на той же основе, что и СКУ-ПФЛ, разница состоит в том,, что отнердитель для СКУ-ПФЛ вводится в виде расплава, для ГУП-5 в виде порошка, для ГУП-26 — дополнительно вводится 1,4-бутандиола в смеси с полиокситетраметиленглико.-, лем и метилметакрилат; отвердителем для ГУП-82 является смесь полиокситетt раметиленгликоля глицерина и 4, 4-метилен-бис-ортохлоранилина в соотношении 0,25:0,25:0,4, Полученный полиуретан в жидком состоянии заливают в прогретую до

120 С форму с образцами и отверждают известными способами. Прочность крепления литьевых полиуретанов к металлу определяют по ГОСТ 411-69 (сопротивление отслаиванию) и по

ГОСТ 209-62 (сопротивление отрыву).

Динамическую устойчивость клеевого слоя оценивают по выдерживаемому давлению на стенде. Для этого изготавливают облицовку на металлическом ролике диаметром 145 мм и длиной

160 мм с толщиной слоя полиуретана

14 мм. Давление создается прижимом металлического валика. Скорость вращения валиков 285 об/мин., что Моделирует условия работы прессовой части буммашины. Испытания на каждом давлении производится в течение

2 ч с охлаждением водой комнатной температуры, затем давление повышают на 1 MIIa и т. д. до полного разрушения облицовки. По выдерживаемому давлению судят о динамических и адгезионных характеристиках клеевого слоя, так как устойчивость самой облицовки значительно выше прилагаемых давлений.

Пример 1. Для приготовления клея для нанесения первого слоя берут 40 ацетона, 20 полиэтиленгликольадипината, 20 2,4-толуилендиизоцианата, 0,003 ацетилацетоната магния или железа (на 1 м расходуют 75 мл ).

Для нанесения второго слоя (на 1 м 2

994528

Сопротивление

Отрыву МПа Отслоению KH/м

Выдерживаемое давление, МПа

Пример

Эластомер

СКУ-ПФЛ

16,5

16,0

ГУП-5

15,5

17,5

ГУП-26

ГУП-82

10

14,0

14,0

17,0

17,5

СКУ-ПФЛ

ГУП-5

ГУП-26

ГУП-82

17,0

17,0

19,5

19,0

13

14,5

14,0

3 СКУ-ПФЛ

18,0

18,0

17,0

17,0

ГУП-5

ГУП-26

ГУП-82

20,5

20,0

15,5

15,0

СКУ-ПФЛ

ГУП-5

ГУП-26

17,0

17,0

16,0

16,5

18,0

14,0

ГУП-82

14 0

СКУ-ПФЛ

ГУП-5

ГУП-26

ГУП-82

20,0

20,5

19,0

20,0

21,0

23,0

16,0

16,5 расходуют 38 мл ) берут те же компоненты .в тех же вес.ч., разница в том, что ацетона используют 90 вес.ч.

П.р и м е р 2. Ацетон 45, полиэтиленгликольадипинат 20, 2,4 толуилендиизоцианата 20, ацетилацетоната марганца или железа . 0,005. Для второго слоя берут то же, что и для первого, но ацетона 95.

Пример 3., Ацетон 50, полиэтиленгликольадипинат 25, 2,4-толуилендиизоцианат 15, ацетилацетоната марганца или железа 0,01. Для второго слоя ацетона 100.

Пример 4. Ацетон 48, полиэтиленгликольадипинат 30, 2,4-толуилендиизоцианата 20, ацетилацетоната марганца или железа 0,006. Для ,второго слоя ацетона.98 °

«А»

1Пример 5. Ацетон 50, полиэтиленгликольадипинат 25, 2,4 гопуилендиизоцианата 25, ацетилацетоната марганца или железа 0,015. Для второго слоя - то же и 110 ацетона.

Пример 6. Ацетон 55, полиэтиленгликольадипинат 25, 2,4-толуилендиизоцианат 25, ацетилацетоната марганца или железа 0,015: Для второго слоя то же и 110 ацетона.

10 Пример 7. Получение сравнительных данных от использования предлагаемого и известного способов склеивания полиуретановых покрытий с металлами.

15 Показатели прочности склеивания литьевых полиуретанов СКУ-ПФЛ, ГУП-5, ГУП-26, ГУП-82 со сталью и способности к динамическим нагрузкам приве дены в таблице.

994528

Продолжение таблицы

Выдерживаемое давление, МПа

Сопротивление а утлое

Пример

Властомер

Отрыву МП нию кН/м. СКУ- ПФЛ

ГУП-5

ГУП-26

ГУП-82

СКУ-ПФЛ

ГУП-5

ГУП-26

ГУП-82

16,5

16,0

17 0

18 0

14,0

14,0

17,0

9,8

16,5

9,5

10 1

8,2

15-25

15-25

ВНИИПИ Заказ 562/6 Тираж 637 Подписное

Филиал ППП " Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4

Из приведенных данных видно, что преимуществом предлагаемого способа склеивания литьевых полиуретанов с металлами (примеры 2-5) с существующим (пример 7 ) является повышение сопротивления отслаиванию в два раза, повышение к динамическим нагрузкам в 1,4-1,8 раза. B примерах 1 и 6 прочность склеивания и способность к динамическим нагрузкам несколько ниже, чем в примераХ 2-5. Это объясняется тем, что снижение количества ацетона для первого слоя (пример 1 ) дает более вязкий раствор и происходит неравномерное нанесение, в. то же время использование большего количества ацетона- (пример 6 ) приводит к утоньшению слоя. При малом количестве катализатора (пример 1) реакция сшивания происходит очень медленно и возможно окисление или появление побочных реакций, которые снижают активность клеевого слоя. При большом же количестве катализатора (пример 6) происходит ускорение реакции, что приводит к увеличению внутренних напряжений в пленке клея, к снижению его эксплуатационных характеристик.

Преимуществом предлагаемого способа является то, что данные соста. вы клея для нанесения первого и второго слоя способны сохранять свои клеящие свойства в течение продолжительного времени, достаточного для качественного формирования облицовки крупногабаритных валов типа прессовых.валов .бумагоделательных махин.

Формула изобретения

Способ склеивания полиуретанового покрытия с металлической поверхностью путем предварительного нанесения на .поверхность клеевой композиции с последующим нанесением композиции

25 для покрытия на основе литьевого полиуретана и отверждения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения динамической прочности клеевого соединения при циклических нагрузках, на поверхность вначале наносят клеевую композицию состава,, вес.ч.:

Полиэтиленгликольадипинат 20-30

2,4-Толуилендиизоцианат

Ацетилацетонат марганца или железа 0,005-0,01

Ацетон 45-50 выдерживают 12-18 ч при 20-23 С с последующим нанесением клеевой композиции состава, вес.ч.:

Полиэтилен45 гликольадипинат 20-30

2,4-Толуилендииэоцианат

Ацетилацетонат

50 железа 0,005-0,01

Ацетон 95-100 и выдерживают 12-18 ч при 20-23 С.

55 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Хрулев В.N. Синтетические клеи и мастики, М., "Высшая школа", 1970, с. 10 3. . 2. Авторское свидетельство СССР

Р 539934, кл, C 09 J 3/16, 1975 (прототип).