эпоксидная композиция
Классы МПК: | C08L63/02 простые полиглицидные эфиры бисфенолов C09J163/02 простые полиглицидные эфиры бисфенолов |
Автор(ы): | Албутова Р.Е. (RU), Бахтина И.А. (RU), Красильников Ф.С. (RU), Артёмова О.В. (RU), Хворостова С.В. (RU), Новожилова О.Н. (RU), Летов Б.П. (RU), Арефьев В.С. (RU), Загитов А.М. (RU), Талалаев А.П. (RU), Герасимов В.И. (RU), Межерицкий С.Э. (RU), Мананов Г.Н. (RU), Амарантов Г.Н. (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (ФГУП "НИИПМ") (RU), Государственное Казанское "Научно-производственное предприятие имени Ленина" (ГК "НПП им. Ленина") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2003-04-14 публикация патента:
27.02.2005 |
Изобретение относится к эпоксидной композиции, которая применяется в качестве клея для прочного соединения деталей из полиамидного материала, используемых для установки заряда артиллерийских выстрелов раздельно-гильзового заряжания в боеукладке танка с деталями их сгораемых корпусов из пироксилино-целлюлозного полотна. Эпоксидная композиция содержит следующее соотношение компонентов, % вес.: 64,8-68,4 эпоксидной диановой смолы, 9,0-11,0 полиэтиленполиамина, 6,5-8,5 эпоксидной алифатической смолы, 6,5-8,5 диоктилфталата, 3,5-5,5 окиси цинка, 2,1-3,5 аэросила 380. Изобретение позволяет получить клеевую композицию с большой живучестью, широким диапазоном эксплуатации температур и высокой сорбционной стойкостью к нитроэфирам. 2 табл.
Формула изобретения
Эпоксидная клеевая композиция, включающая эпоксидную диановую смолу, аминный отвердитель, пластификатор - производные фталата, механическую смесь окиси цинка и аэросила, отличающаяся тем, что она содержит в качестве отвердителя полиэтилен-полиамин, в качестве пластификатора диоктилфталат, и дополнительно эпоксидную алифатическую смолу при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Эпоксидная диановая смола 64,8-68,4
Алифатическая смола 6,5-8,5
Диоктилфталат (ДОФ) 6,5-8,5
Окись цинка 3,5-5,5
Аэросил 2,1-3,5
Полиэтиленполиамин (ПЭПА) 9,0-11,0
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области конструкций и материалов боеприпасов артиллерии, в частности к области создания клеевых составов для прочного скрепления полиамидного кольца, используемого в качестве установочного элемента дополнительного заряда в укладке боевой машины, с крышкой сгораемого корпуса заряда из пироксилино-целлюлозного полотна. Применение полиамида в качестве материала установочного элемента заряда обусловлено его достаточно высокой ударопрочностью, низкой температурой хрупкости, эластичностью и высокой влагостойкостью.
Скрепление полиамидного кольца с крышкой корпуса заряда из пироксилино-целлюлозного полотна предполагает обеспечение высокой надежности скрепления вышеперечисленных деталей в целях обеспечения их ориентации в кассете боеукладки и извлечения заряда механизмом заряжания. Ввиду разнородности механических и адгезионных свойств полиамидного кольца, пироксилино-целлюлозного полотна и крепящего состава участок контакта кольца с крышкой является точкой концентрации напряжений. Склеивание нескольких деталей, входящих в конструкцию изделий, обычно достигается путем применения различных композиций, которые служат средством передачи и компенсации высоких напряжений.
В процессе отработки зарядов танкового выстрела с повышенной точностью ориентации их в кассете боеукладки установлено, что существующие крепящие составы не обеспечивают уровень требуемых характеристик.
Кроме того, массовый объем производства зарядов танковых выстрелов предъявляет определенные требования по технологическим, механическим и адгезионным свойствам крепящих составов.
Наиболее близким аналогом (патент RU 2044024 С1, 20.09.1995 г. - прототип) является клеевая эпоксидная композиция, содержащая эпоксидную диановую смолу, пластификатор -ди-2-(этилгексил) фталата, наполнители - порошок цинка или окись цинка, порошок кремния или двуокиси кремния, отвердитель - соконденсат диэтилентриамина и бутилметакрилата. Данный состав обладает высокими прочностными характеристиками, но не обеспечивает уровня требуемых адгезионных характеристик при приклейке разнородных материалов (полиамида и пироксилино-целлюлозного полотна).
Для решения проблемы необходим состав с малой текучестью, достаточной живучестью и высоким уровнем механических и адгезионных характеристик.
Технической задачей настоящего изобретения является разработка клеевой эпоксидной композиции для прочного крепления полиамидного кольца с материалом сгораемой гильзы из пироксилино-целлюлозного полотна с повышенным уровнем механических, адгезионных и эксплуатационных характеристик.
Для компоновки и создания клеевой эпоксидной композиции была выбрана эпоксидная диановая смола ЭД-20 или ЭД-16, модифицированная сочетанием алифатической смолы ДЭГ-1 с диоктилфталатом (ДОФ) и наполненная механической смесью окиси цинка и аэросила, которая придала композиции тексотропные свойства и позволила добиться ее текучести и живучести, необходимых для процесса приклейки колец из полиамида на крышку из пироксилино-целлюлозного полотна.
Технический результат достигается путем использования эпоксидной диановой смолы ЭД-20 или ЭД-16 в сочетании алифатической смолой ДЭГ-1 и с диоктилфталатом, наполненной механической смесью окиси цинка с мелкодисперсного аэросила и отвержденной полиэтиленполиамином. Это сочетание, помимо катализирующего эффекта, одновременно обладает антимиграционными свойствами к нитроэфирам на стадиях изготовления и гарантийного срока хранения зарядов танкового выстрела.
В предлагаемой клеевой эпоксидной композиции компоненты взяты в следующем соотношении, % вес.:
- эпоксидная диановая смола ЭД-20 или ЭД-16 - 64,8-68,4
- алифатическая эпоксидная смола ДЭГ-1 - 6,5-8,5
- диоктилфталат (ДОФ) - 6,5-8,5
- окись цинка - 3,5-5,5
- аэросил - 2,1-3,5
- полиэтиленполиамин (ПЭПА) - 9,0-11,0
Использование в эпоксидной композиции диоктилфталата позволяет улучшить ее адгезионные свойства к разнородным материалам и технологические свойства, увеличить живучесть до 3 час, а наполнение сочетания механической смесью окиси цинка с аэросилом позволяет сократить время отверждения до 24 часов при температуре (15-35)°С и так же улучшить миграционную стойкость эпоксидной композиции к нитроэфирам. Допускается использовать эпоксидный компаунд КДА, состоящий из эпоксидной диановой смолы ЭД-20, пластифицированной алифатической эпоксидной смолой ДЭГ-1 в соотношении, приведенном в предлагаемом изобретении.
В таблице 1 приведена рецептура предлагаемой эпоксидной композиции в сравнении с ранее описанным прототипом.
Таблица 1 | |||||||
Рецептура предлагаемой эпоксидной композиции и прототипа | |||||||
Наименование компонентов | Содержание компонентов предлагаемой эпоксидной композиции и прототипа | ||||||
Прототип | Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | Пример 5 | ||
1. Эпоксидная диановая смола | 63-69 | 64,8 | 67,4 | 67,14 | 68,2 | 68,4 | |
Соче тание | 2. Алифатическая смола | - | 7,5 | 6,5 | 7.46 | 8,5 | 7,3 |
3. Диоктилфталат | 8,5 | 8,3 | 7,50 | 7,0 | 6,5 | ||
4. Окись цинка | 3-5 | 5,0 | 3,5 | 4,50 | 4,5 | 5,5 | |
3.Аэросил | 15-25 | 3,2 | 3,5 | 3,00 | 2,8 | 2,1 | |
6. Полиэтилен-полиамин | - | 11,0 | 10,8 | 10,40 | 9,0 | 10,2 | |
7. Ди-2-(этилгексил) фталат | 9-11 | - | - | - | - | - | |
8. ДТБ-2 (соконденсат диэтилентриамина и бутилметакрилата) | 25-29 | - | - | - | - | - |
Свойства предлагаемой эпоксидной композиции и прототипа приведены в таблице 2.
Таблица 2 | ||||||
Свойства предлагаемой эпоксидной композиции и прототипа | ||||||
Наименование показателей | Свойства предлагаемой эпоксидной композиции и прототипа | |||||
Прототип | Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | Пример 5 | |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
1.Предел прочности при растяжении, кгс/см2, при 20°С | - | 251,1 | 258,2 | 262,0 | 269,0 | 287,0 |
50°С | - | 135,0 | 146,0 | 154,0 | 158,0 | 163,0 |
минус 50°С | - | 131,4 | 143,6 | 151,9 | 164,5 | 172,7 |
Продолжение таблицы 2 | ||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
2. Модуль упругости при растяжении, | ||||||
кгс/см2, при 20°С | - | 14190 | 15130 | 15550 | 15610 | 16509 |
50°С | - | 3915 | 4070 | 4198 | 4220 | 4235 |
минус 50°С | - | 22700 | 23172 | 23413 | 24130 | 26710 |
3. Относительное удлинение при растяжении, минус %, | ||||||
при 20°С | - | 1,9 | 1,7 | 1,6 | 1,4 | 1,3 |
50°С | - | 7,4 | 6,8 | 6,7 | 6,1 | 5,4 |
50°С | - | 0,81 | 0,69 | 0,65 | 0,6 | 0,5 |
4. Исходная прочность адгезии при отрыве, кгс/см2*, | ||||||
при 20°С | - | 9,9К | 9,05К | 9,12К | 9,0К | 9,7К |
50°С | - | 6,5К | 6,0К | 6,1К | 6,7К | 7,1К |
минус 50°С | - | 16,8К | 15,9К | 16,46К | 17,8К | 19,5К |
5. Исходная прочность адгезии при сдвиге, кгс/см2, | для различных материа лов | |||||
при 20°С | 13-160А | 18,6К | 18,5К | 18,7К | 18,6К | 19,1К |
50°С | - | 12,5К | 12,0К | 12,1К | 12,0К | 12,9К |
минус 50°С | - | 34,1 К | 35,0К | 34,2К | 35,1К | 34,8К |
6. Прочность адгезии после выдержки при влажности 98% в течение 15 суток, кгс/см2 при 30°С, | ||||||
при отрыве | - | 9,0К | 8,7К | 8,4К | 8,5К | 8,9К |
при сдвиге | - | 22,8К | 24,3К | 22,6К | 23,7К | 22,7К |
7. Прочность адгезии после выдержки в воде в течение 1 часа, кгс/см2 при 20°С, | ||||||
при отрыве | - | 12,9К | 12,1К | 12,3К | 12,7К | 13,1К |
при сдвиге | - | 24,0К | 22,9К | 23,2К | 24,1К | 25,0К |
8. Прочность адгезии после выдержки при температуре 60°С в течение 6 часов, кгс/см2 при температуре 60°С | ||||||
при отрыве | - | 7,9К | 7,1К | 7,2К | 7,6К | 8,0К |
при сдвиге | 24,9К | 24,1К | 24,2К | 24,7К | 25,1К |
Продолжение таблицы 2 | ||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
9. Прочность адгезии после попеременного термостатирования | ||||||
кгс/см2, при отрыве при | 8,0К | 7,9К | 7,0К | 7,1К | 7,8К | |
сдвиге | - | 22,8К | 21,9К | 21,7К | 22,1К | 23,0К |
10. Прочность адгезии после термостатирования при температуре 70°С в течение 20 суток, при температуре 70°С | ||||||
при отрыве | - | 3,5К | 3,1К | 3,2К | 3,6К | 3,7К |
при сдвиге | - | 11,9К | 11,5К | 10,96К | 11,1К | 12,6К |
11. Сорбционная стойкость эпоксидной композиции к нитроэфирам в % при термостатировании при 60°С в течение: | ||||||
20 суток | - | 0,69 | 0,67 | 0,65 | 0,66 | 0,68 |
60 суток | - | 0,79 | 0,77 | 0,75 | 0,73 | 0,79 |
Примечание: 1. Прочность адгезии по п.5-10 определяли на образцах адгезионного соединения “грибок полиамидный+эпоксидная композиция+таблетка из материала крышки+эпоксидная композиция+грибок полиамидный”. 2. Характер разрушения адгезионных образцов: А - адгезионный; К - когезионный. |
Из данных, представленных в таблице 2, видно, что предлагаемая эпоксидная композиция существенно отличается по своим свойствам от прототипа. Прототип, обладая высокой прочностью адгезии при сдвиге (от 13 до 160 кгс/см 2 для различных материалов) имеет низкую адгезионную прочность к материалам конструкции заряда (полиамида и пироксилино-целлюлозного полотна) при отрыве из-за недостаточной стойкости к нитроэфирам и высокой гигроскопичности, что недопустимо в перспективных зарядах танкового выстрела, работающих в жестких ударных и эксплуатационных условиях.
Для получения эпоксидной композиции эпоксидную диановую смолу ЭД-20 или ЭД-16 разогревают при температуре 70-80°С, вводят расчетные навески алифатической смолы ДЭГ-1, диоктилфталата, окиси цинка и аэросила, тщательно перемешивают до однородной массы и вводят навеску полиэтиленполиамина. Эпоксидную композицию готовят в обычном мешателе, снабженном рубашкой обогрева и вакуумной линией. Готовая эпоксидная композиция имеет цвет от светло-желтого до белого цвета, однородная и без воздушных включений.
Компоненты эпоксидной композиции паспортизованы и выпускаются в промышленном масштабе Российского химического комплекса.
Предлагаемая эпоксидная композиция имеет следующие достоинства:
1. Обладает хорошими технологическими свойствами, необходимыми для качественного склеивания деталей узла заряда:
- необходимой вязкостью (4,5 Па-с);
- широким диапазоном эксплуатации (от минус 50°С до плюс 50°С);
- высокой сорбционной стойкостью к нитроэфирам.
2. Обеспечивает высокую эксплуатационную надежность зарядов танкового выстрела и упрощает технологию сборки его дополнительного заряда.
3. Обеспечивает надежную ориентацию заряда в кассете боеукладки. Испытания натурных зарядов 125-мм танковых выстрелов “Свинец-1,2” на испытательной базе полигона военной части 33157, изготовленных с использованием предлагаемой эпоксидной композиции, показали положительную работоспособность в широком интервале температур (от минус 50°С до плюс 50°С), влажностных и ударных, в том числе эксплуатационных, нагрузок.
Класс C08L63/02 простые полиглицидные эфиры бисфенолов
Класс C09J163/02 простые полиглицидные эфиры бисфенолов
клеевая композиция холодного отверждения - патент 2527787 (10.09.2014) | |
клеевая композиция - патент 2522003 (10.07.2014) | |
эпоксидный клей - патент 2520479 (27.06.2014) | |
клеевая эпоксидная композиция - патент 2495898 (20.10.2013) | |
клеевая композиция - патент 2494134 (27.09.2013) | |
способ изготовления клеящей композиции и клеящая композиция - патент 2486221 (27.06.2013) | |
клеевая композиция на основе эпоксидного олигомера - патент 2478680 (10.04.2013) | |
способ изготовления герметичного электронного модуля и клеевая композиция для осуществления способа - патент 2469063 (10.12.2012) | |
клеевая композиция - патент 2468055 (27.11.2012) | |
электропроводящий клей - патент 2466168 (10.11.2012) |