Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

грунтовочная композиция для кремнийорганических герметиков

Классы МПК:C09D183/05 содержащие кремний, связанный с водородом
C09D183/06 содержащие кремний, связанный с кислородсодержащими группами
C09D183/07 содержащие кремний, связанный с ненасыщенными алифатическими группами
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2004-04-02
публикация патента:

Настоящее изобретение относится к области химии полимеров, а именно к средствам для обеспечения адгезии кремнийорганических герметиков к разнообразным подложкам, и может применяться в авиационной и космической технике, приборостроении и других отраслях промышленности. Техническая задача - обеспечение стабильной адгезии при комнатной температуре кремнийогранических герметиков на основе полимеров различной структуры к подложкам различной химической природы как в исходном состоянии, так и после воздействия повышенных температур и влажности. Композиция включает в себя алкоксипроизводное соединение кремния - смесь тетраэтоксисилана и олигоэтоксисилоксанов, представляющую собой продукт частичного гидролиза тетраэтоксисилана с содержанием SiO2 30-34%, алкоксипроизводное соединение титана - полибутилтитанат, карбфункциональный алкоксисилан - карбаминоалкоксисилан и растворитель - органический растворитель - бензин, уайтспирит, толуол или их смеси, и дополнительно содержит этилгидридсилоксановый олигомер или метилгидридсилоксановый олигомер. 1 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к области химии полимеров, а именно к средствам для обеспечения адгезии кремнийорганических герметиков к разнообразным подложкам, и может применяться в авиационной и космической технике, приборостроении и других отраслях промышленности.

Большинство кремнийорганических герметиков не имеют самостоятельной адгезии к подложкам. Для обеспечения этого требуется применение специальных составов - праймеров, подслоев, грунтовочных композиций.

Известна грунтовочная композиция для крепления силиконовой резины к силиконовым материалам, включающая полисилоксан с двумя или более алкенильными группами, полисилоксан с двумя или более Si-H связями, карбонат кальция, белую сажу и платиновый катализатор (патент ЕР №1225211).

Недостатком известного состава является его узкая избирательность, то есть определенный адгезив используют для крепления конкретной композиции на основе кремнийорганического полимера к конкретному материалу (подложке).

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является грунтовочная композиция для крепления фторсилоксановых резин к металлам, таким как сталь нержавеющая, сталь гальваническая, алюминий, титан, медь, латунь и т.п., включающая, вес.%:

Эпоксизамещенный алкоксисилан 5-15
Ортоалкоголят или ортоэфир титана 5-10
Органический ортоалкоголят или ортоэфир кремния 5-15
Летучий растворитель на основе силикона 60-85

(патент США №6362262).

Существенным недостатком грунтовочной композиции - прототипа является то, что адгезия фторсилоксановой резины к подложке появляется после высокотемпературной обработки сжатых соединяемых материалов (200°С в течение 1 часа с последующим охлаждением до комнатной температуры в течение 2-х часов). Недостатком прототипа также является то, что он используется для крепления только фторсилоксановых резин к металлическим подложкам и не обеспечивает адгезии других кремнийорганических материалов к таким подложкам, как органическое или силикатное стекло, углепластики, органопластики и т.п.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание универсальной технологичной грунтовочной композиции, обеспечивающей стабильную адгезию при комнатной температуре кремнийорганических герметиков на основе полимеров различной химической структуры (полидиметилсилоксанов, метилфенилсилоксанов, фторсилоксанов, блоксополимеров линейно-лестничной структуры и др.) к подложкам различной химической природы как в исходном состоянии, так и после воздействии повышенных температур и влажности.

Для решения поставленной технической задачи предлагается грунтовочная композиция для кремнийорганических герметиков, включающая алкоксипроизводное соединение кремния, алкоксипроизводное соединение титана, карбфункциональный алкоксисилан и растворитель, отличающаяся тем, что в качестве алкоксипроизводного соединения кремния она содержит смесь тетраэтоксисилана и олигоэтоксисилоксанов, представляющую собой продукт частичного гидролиза тетраэтоксисилана с содержанием SiO2 30-34%, в качестве алкоксипроизводного соединения титана - полибутилтитанат, в качестве карбфункционального алкоксисилана - карбаминоалкоксисилан, в качестве растворителя - органический растворитель и дополнительно она содержит этилгидридсилоксановый олигомер или метилгидридсилоксановый олигомер при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

указанная смесь тетраэтоксисилана  
и олигоэтоксисилоксанов, представляющая  
собой продукт частичного гидролиза 
тетраэтоксисилана с содержанием SiO 2 30-34%18,0-25,0
полибутилтитанат0,5-1,2
карбаминоалкоксисилан1,0-3,0
этилгидридсилоксановый олигомер  
или метилгидридсилоксановый олигомер1,2-1,8
органический растворитель71,0-79,3

В качестве карбаминоалкоксисилана композиция содержит грунтовочная композиция для кремнийорганических герметиков, патент № 2272059-аминопропилтриэтоксисилан или его смесь с грунтовочная композиция для кремнийорганических герметиков, патент № 2272059-аминоизопропилтриэтоксисиланом, диэтиламинометилтриэтоксисилан или 1-аминогексаметилен-6-аминометилентриэтоксисилан.

В качестве органического растворителя композиция содержит бензин, уайтспирит, толуол или их смеси.

Олигомерные продукты, входящие в состав заявляемой грунтовочной композиции, содержат функциональные группы различного типа, способные образовывать связи между различными кремнийорганическими полимерами и подложками разной химической природы.

В качестве алкоксипроизводного соединения кремния предлагаемая грунтовочная композиция может содержать различные алкоксисиланы, но наилучший результат достигается при использовании смеси тетраэтоксисилана и олигоэтоксисилоксанов, представляющей собой продукт частичного гидролиза тетраэтоксисилана, с содержанием SiO2 30-34%, плотностью 0,950-0,980 г/см3 и массовой долей тетраэтоксисилана 50-90 мас.% (Тезисы докладов Всесоюзной конференции 11-13 октября 1988 г. «Производство кремнийорганических продуктов и применение их для повышения долговечности и качества материалов и изделий отраслей народного хозяйства").

В качестве алкоксипроизводного кремния в предлагаемом изобретении наиболее предпочтительно использовать полибутилтитанат (ТУ 6-09-2647-81).

В качестве карбаминоалкоксисилана могут быть использованы различные представители этого класса соединений, но наиболее предпочтительно использовать грунтовочная композиция для кремнийорганических герметиков, патент № 2272059-аминопропилтриэтоксисилан или его смесь с грунтовочная композиция для кремнийорганических герметиков, патент № 2272059-аминоизопропилтриэтоксисиланом (ТУ 6-02-724-73), диэтиламинометилтриэтоксисилан (ТУ 6-02-573-77) или 1-аминогексаметилен-6 аминометилентриэтоксисилан (ТУ 6-02-586-86).

В качестве гидридсилоксанового олигомера в предлагаемом изобретении наиболее предпочтительно использовать алкилгидридсилоксановые олигомеры с содержанием активного водорода 1,3-1,8% (ГОСТ 10834-76), при этом наилучший технический результат достигается при использовании метилгидридсилоксанового или этилгидридсилоксанового олигомеров.

Грунтовочные композиции указанного состава хранятся в течение 3 месяцев без потери адгезионных свойств. Использование дозировок ниже указанных не обеспечивает стабильной адгезии, а превышение дозировок выше указанных приводит к выпадению осадка и потере свойств композиции.

Примеры составов грунтовочных композиций приведены в таблице 1, адгезионная прочность герметиков различной природы с использованием предлагаемой композиции и прототипа в исходном состоянии и после воздействия эксплуатационных факторов - в таблице 2, адгезия герметиков к различным подложкам с использованием предлагаемой композиции - в таблице 3.

Примеры осуществления

Пример 1.

22,0 мас.ч. смеси олигоэтоксисилоксанов и тетраэтоксисилана смешивают с 2,0 мас.ч. 7-аминопропилтриэтоксисилана, 74,1 мас.ч. бензина, 0,7 мас.ч. раствора полибутилтитаната и 1,2 мас.ч. метилгидридсилоксанового олигомера. Смесь перемешивают 10 мин и закрывают герметичной пробкой.

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

Образцы для испытания адгезии готовят следующим образом.

На образец подложки размером 100×25×2 мм, предварительно очищенный от загрязнения и обезжиренный, наносят тонким слоем композицию по составу из таблицы 1, сушат на воздухе 15-40 мин и наносят тот или иной герметик слоем 3-5 мм. Сверху прикладывают металлическую сетку, промазывают ее герметиком и дают незначительный прижим. Испытания проводят через 3 суток выдержки образцов при комнатной температуре по стандартной методике (ГОСТ 10834-76).

Таблица 1
Наименование компонентовСостав по примерам, мас.ч.Прототип
12 345
Смесь тетраэтоксисилана и олигоэтоксисилоксанов 2220 182520 -
Полибутилтитанат 0,71,00,75 1,20,5-
грунтовочная композиция для кремнийорганических герметиков, патент № 2272059-аминопропилтриэтоксисилан 2,0- ---  
Смесь грунтовочная композиция для кремнийорганических герметиков, патент № 2272059-аминопропилтриэтоксисилана и грунтовочная композиция для кремнийорганических герметиков, патент № 2272059-аминоизопропилтриэтоксисилана  1,5      
Диэтиламинометилтриэтоксисилан -- --1,0 -
1-аминогексаметилен-6-аминометилентриэтоксисилан -- 3,02,0- -
Метилгидридсилоксановый олигомер с содержанием активного водорода 1,3% (ГКЖ-94М) 1,2 1,2 1,2  
Этилгидридсилоксановый олигомер с содержанием активного водорода 1,6% (ГКЖ-94)  1,6   1,8 
Бензин74,1 -79,3 ---
Уайтспирит- 75,9-71,0 --
Смесь толуола с бензином при соотношении 1:1- -- -76,7-
грунтовочная композиция для кремнийорганических герметиков, патент № 2272059-глицидокситриметоксисилан -- --- 10,26
Тетрабутилтитанат --- --7,25
Тетраэтилортосиликат       10,03
1,1,1,3,3,3-гексаметилдисилоксан        72,46

Таблица 2
Свойства герметиковПрочность связи с алюминиевым сплавом Д-16 при отслаивании, кн/м Прототип
Примеры по изобретению  
1 23 45 
Герметик ВИКСИНТ У-4-21 на основе         
полидиметилсилоксанового полимера:         
- в исходном состоянии;0,820,88 -1,22 1,00Нет адгезии
- после 3 суток выдержки в        
климатической камере        
(при грунтовочная композиция для кремнийорганических герметиков, патент № 2272059=98%,1=25°С); 0,951,20 ---  
- после термостарения 100 ч/250°С1,301,35 -- - 
Герметик ВГФ-2 на основе        
фторсилоксанового полимера:         
- в исходном состоянии; 0,931,40 1,50-1,60 Нет адгезии
после 3 суток выдержки в        
климатической камере        
(при грунтовочная композиция для кремнийорганических герметиков, патент № 2272059=98%, t=25°C);-1,25 1,60- 1,40 
- после термостарения 100 ч/250°С- 1,902,10 -2,00 
Герметик УФ-7-21 на основе         
полиметилфенилсилоксанового полимера:        
- в исходном состоянии;0,85 -1,201,20 1,10Нет адгезии
- после 3 суток выдержки в        
климатической камере        
(при грунтовочная композиция для кремнийорганических герметиков, патент № 2272059=98%, t=25°С);-- 1,201,30 - 
- после термостарения 100 ч/250°С- -1,401,60 - 
Герметик ВГО-1 на основе        
полидиметилсилоксанового полимера:         
в исходном состоянии; 1,801,60 1,60-1,70 Нет адгезии
- после 3 суток выдержки в        
климатической камере        
(приф=98%,1=25°С);1,86 --- 2,10 
- после термостарения 100 ч/250°С2,30 -- -2,30 

Таблица 3
ПодложкаПрототип Прочность связи при отслаивании герметика УФ-7-21 от подложки, кн/м
Примеры по изобретению из таблицы 1
1 23
Алюминиевый сплав Д-16Нет адгезии -1,201,18
Сталь 1Х18Н9ТНет адгезии 1,241,18 -
Титановый сплав ОТ-4 Нет адгезии1,10- 1,30
Силикатное стеклоНет адгезии 1,201,301,30
Органическое стекло СО-120 Нет адгезии1,201.10 1,20
Углепластик КМУ-8Нет адгезии- 1,31,15
Стеклотекстолит СТП-б Нет адгезии1,301,30 -
Стеклопластик ЭДТ-10ПНет адгезии 1,181,241,10
Эпоксидное покрытие ЭП-140 0,8*1,20- -
Пленка полиимидная ПМ-А Нет адгезии1,31,26 1,20
Органит 11ТНет адгезии1,2 1,241,18
* адгезионное отслаивание. Во всех остальных случаях - когезионное отслаивание (герметик остается на подложке).

Изобретение не ограничивается данными примерами.

Из данных таблиц 2 и 3 следует, что предлагаемая грунтовочная композиция обеспечивает адгезию различных кремнийорганических герметиков к подложкам разной химической природы, при этом достигнутая адгезия сохраняется и после воздействия эксплуатационных факторов, главными из которых являются повышенная влажность и действие высоких температур. Предлагаемая композиция сохраняет свойства в течение 3 месяцев, в то время как другие грунтовочные композиции имеют ограниченный срок хранения - до 1 суток, и, в отличие от прототипа, обеспечивает адгезию при комнатной, а не при повышенной температуре. Применение предлагаемой грунтовочной композиции позволяет создать технологичные способы крепления различных кремнийорганических герметиков к разнообразным подложкам при существенном уменьшении трудоемкости и энергоемкости за счет универсальности композиции, достаточно высокого срока ее хранения и снижения температуры ее сушки.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Грунтовочная композиция для кремнийорганических герметиков, включающая алкоксипроизводное соединение кремния, алкоксипроизводное соединение титана, карбфункциональный алкоксисилан и растворитель, отличающаяся тем, что в качестве алкоксипроизводного соединения кремния она содержит смесь тетраэтоксисилана и олигоэтоксисилоксанов, представояющую собой продукт частичного гидролиза тетраэтоксисилана с содержанием SiO2 30-34%, в качестве алкоксипроизводного соединения титана - полибутилтитанат, в качестве карбфункционального алкоксисилана - карбаминоалкоксисилан, в качестве растворителя - органический растворитель и дополнительно она содержит этилгидридсилоксановый олигомер или метилгидридсилоксановый олигомер при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Смесь тетраэтоксисилана  
и олигоэтоксисилоксанов,  
представляющая собой продукт  
частичного гидролиза тетраэтоксисилана  
с содержанием SiO2 30-34% 18,0-25,0
Полибутилтитанат 0,5-1,2
Карбаминоалкосисилан 1,0-3,0
Этилгидридсилоксановый олигомер  
или метилгидридсилоксановый олигомер1,2-1,8
Органический растворитель 71,0-79,3

2. Грунтовочная композиция для кремнийорганических герметиков по п.1, отличающаяся тем, что в качестве карбаминоалкоксисилана она содержит грунтовочная композиция для кремнийорганических герметиков, патент № 2272059-аминопропилтриэтоксисилан или его смесь с грунтовочная композиция для кремнийорганических герметиков, патент № 2272059-аминоизопропилтриэтоксисиланом, диэтиламинометилтриэтоксисилан или 1-аминогексаметилен-6 аминометилентриэтоксисилан.

3. Грунтовочная композиция для кремнийорганических герметиков по любому из пп.1, 2, отличающаяся тем, что в качестве органического растворителя она содержит бензин, уайтспирит, толуол или их смеси.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2272059

patent-2272059.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C09D183/05 содержащие кремний, связанный с водородом

Класс C09D183/06 содержащие кремний, связанный с кислородсодержащими группами

Патенты РФ в классе C09D183/06:
вспучивающаяся композиция -  патент 2524600 (27.07.2014)
композиция покрытия, содержащая алкоксисилан, полисилоксан и множество частиц -  патент 2515742 (20.05.2014)
композиция на основе жидкого силоксанового каучука для покрытия текстильного материала -  патент 2512342 (10.04.2014)
эмаль термостойкая -  патент 2495895 (20.10.2013)
составы для нанесения покрытий, включающие органофункциональные полисилоксановые полимеры, и применение указанных составов -  патент 2467045 (20.11.2012)
однокомпонентные полисилоксановые композиции покрытий и подложки с указанным покрытием -  патент 2445333 (20.03.2012)
модификация поверхности полиэдральными олигомерными силсесквиоксансиланолами -  патент 2425082 (27.07.2011)
антипригарное керамическое покрытие, способы его приготовления и нанесения на субстрат -  патент 2424253 (20.07.2011)
водная двухкомпонентная органоалкоксисилановая композиция -  патент 2392288 (20.06.2010)
композиция для огне- и биозащиты древесины -  патент 2379322 (20.01.2010)

Класс C09D183/07 содержащие кремний, связанный с ненасыщенными алифатическими группами


Наверх