композиция в качестве клеевого подслоя для крепления резин к металлу при вулканизации или в качестве адгезива для горячего крепления резин на основе фторкаучуков и акрилатных каучуков

Формула изобретения

Композиция в качестве клеевого подслоя для крепления резин к металлу при вулканизации или в качестве адгезива для горячего крепления резин на основе фторкаучуков и акрилатных каучуков, включающая 3-аминопропилтриэтоксисилан, диметакриловый эфир триэтиленгликоля, раствор параформа в моноэтаноламине, этиловый спирт, глицерин и дистиллированную воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

3-аминопропилтриэтоксисилан	3,5-5,5
диметакриловый эфир триэтиленгликоля	2,5-4,5
параформ	0,2-0,4
моноэтаноламин	0,2-0,4
глицерин	0,2-0,4
спирт этиловый	3,5-5,5
вода дистиллированная	остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к получению клеевых подслоев (клеевых грунтов) на основе органосиланов, применяемых для крепления резин на основе натурального, изопренового, бутадиенового, бутадиен-нитрильного, бутадиен-стирольного, хлоропренового и бутилкаучука. Оно является также однослойным адгезивом для крепления резин на основе фторкаучуков и акрилатных каучуков к металлу в процессе вулканизации и может быть использовано при изготовлении резинометаллических изделий для автомобильной, машиностроительной и других отраслей промышленности.

Известен универсальный клеевой подслой Хемосил 211 производства фирмы «Хенкель», применяемый с различными клеями Хемосил для соединения в процессе вулканизации резиновых смесей с арматурой. Он обладает высокими техническими характеристиками, однако содержит токсичные летучие органические растворители.

Известен клеевой подслой (КП) (RU 2266940) для крепления резиновых смесей к металлу при вулканизации, включающий хлорированный натуральный каучук, наполнители, стабилизатор, фенольную смолу, фенолформальдегидную смолу резольного типа, смачиватель, уротропин и органические растворители. Однако он также содержит летучие органические растворители.

Оба праймера содержат хлорированные каучуки, которые при старении выделяют хлористый водород, который приводит к подпленочной коррозии.

Известна универсальная грунтовка на водной основе Хемосил XW 1200 производства фирмы «Хенкель», которая в сочетании с подходящим адгезивом, например Хемосил XW 7600, соединяет сырые резиновые смеси с металлами в процессе вулканизации. Однако она содержит (28-32) мас.% твердых веществ и требует регулярного перемешивания, нанесения на подогретую до (40-90)°С поверхность и является дорогостоящей.

Прототипом данного изобретения является адгезивный состав (RU 2180675), который может быть использован и в качестве грунта, включающий: 3-аминопропилтриэтоксисилан, раствор параформа в моноэтаноламине, этиловый спирт и воду. Содержание воды более 50%. Этот адгезив в основном используется для крепления резиновых смесей на основе фторкаучука к металлической арматуре и является дорогостоящим.

Техническим результатом изобретения является достижение высокой прочности крепления резиновых смесей к металлу при вулканизации, придание клеевому подслою универсальности, коррозионостойкости, термостойкости, экологической чистоты, удешевление продукта.

Поставленный технический результат достигается тем, что клеевой подслой для крепления резиновых смесей к металлу при вулканизации включает 3-аминопропилтриэтоксисилан, диметакриловый эфир триэтиленгликоля, параформ, моноэтаноламин, глицерин, этиловый спирт и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

3-аминопропилтриэтоксисилан	3,5-5,5
диметакриловый эфир триэтиленгликоля	2,5-4,5
параформ	0,2-0,4
моноэтаноламин	0,2-0,4
глицерин	0,2-0,4
спирт этиловый	3,5-5,5
вода дистиллированная	остальное

Сопоставимый анализ позволяет сделать вывод, что заявляемая композиция отличается от известной содержанием диметакрилового эфира триэтиленгликоля. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Предлагаемый состав не содержит вредных органических растворителей и тяжелых металлов, придает высокую прочность крепления резин к металлам. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "изобретательский уровень".

Клеевой подслой готовят следующим образом: приготавливают раствор параформа в моноэтаноламине при перемешивании в трехгорлой колбе с обратным водяным холодильником (раствор 1).

Растворяют 3-аминопропилтриэтоксисилан (АГМ-9), диметакриловый эфир триэтиленгликоля (ТГМ-3) и глицерин в этиловом спирте (раствор 2).

При перемешивании растворяют в воде раствор 1, добавляют раствор 2 и оставляют на созревание в течение 24 часов.

Предлагаемый клеевой подслой (грунт) является универсальным клеевым подслоем для клеев марки Хемосил фирмы "Хенкель", клеевой композиции (КК) для крепления резин к металлу при вулканизации, включающий хлорированный натуральный каучук, сополимер 2,3-дихлорбутадиена-1,3 с хлоропреном, ароматическое динитрозосоединение, наполнители, стабилизаторы и органические растворители (RU 2266943). В процессе вулканизации он осуществляет крепление резиновых смесей на основе натурального, изопренового, бутадиен-стирольного, хлоропренового и бутилкаучука к металлу и является однослойным адгезивом для резин на основе фторкаучука и акрилатных каучуков.

В таблице 1 приведены примеры композиций по изобретению.

Испытания клеевого подслоя на прочность крепления резины с металлом (сталь 3) в лабораторных условиях на грибках, проводились следующим образом: на отдробеструенную, обезжиренную и высушенную в течение 20 мин металлическую поверхность маканием наносился один слой грунта и сушился при (20±5)°С в течение 30 мин. Затем наносился клей и сушился при том же режиме. Поверхность резиновой заготовки освежалась бензином. Образцы вулканизовались в соответствии с режимом вулканизации испытуемых резиновых смесей. Прочность связи резины с металлом при равномерном отрыве определялась по ГОСТ 209-75, метод В. Скорость движения подвижного механизма разрывной машины (100±10) мм/мин.

Технические характеристики полученных композиций приведены в таблице 2.

Таблица 1
Наименование ингредиента	Рецептура, мас.%
	1	2	3	4
АГМ-9	2,5	4	5	5,5
ТГМ-3	2,5	3	4	4,5
Параформ	0,2	0,25	0,35	0,4
Моноэтаноламин	0,2	0,25	0,35	0,4
Глицерин дистиллированный	0,2	0,25	0,35	0,4
Спирт этиловый	3,5	4	5	5
Вода дистиллированная	остальное

Таблица 2
Наименование показателя		Результаты испытаний
		Предлагаемых примеров
		1	2	3	4
Внешний вид		Дисперсия от белого до свело-желтого цвета
Условная вязкость по вискозиметру ВЗ-246 (диаметр сопла 4 мм) при 20°С, с		10,0	10,2	10,3	10,4
Плотность, г/см 3		0,993	0,993	0,994	0,994
Прочность связи резины с металлом при равномерном отрыве кгс/см2, в системе:
1. - первый слой, предлагаемый подслой;
- второй слой Хемосил 222,
- р/см ИРП 1347-2 при норме не менее 40 кг/см2		61,5	63,2	65,4	62,7
2. - первый слой, предлагаемый подслой;
- второй слой КК
Марка резиновой смеси	Норма, кг/см2 , не менее
ИРП 1347-2	40	69,7	72,7	77,8	73,3
7-57-1003	25	48,6	57,4	71,3	66,8
7-57-3060	30	57,2	61,4	67,2	58,6
7-57-1008	25	51,7	57,8	73,1	62,8
7-57-1016	25	50,1	57,0	64,1	57,8
7-57-2012	25	56,4	59,4	61,3	60,4
7-57-545-81	25	50,5	52,2	54,2	52,2

Характер разрыва во всех испытаниях по резине.

Прочность связи резин 7-51-420 на основе фторкаучука и 7-57-2801 на основе акрилатного каучука с металлом с использованием предлагаемого подслоя как однослойный адгезив составляет (50-55) кгс/см ² и (45-50) кгс/см² соответственно, при норме 25 кгс/см².

Проведены промышленные испытания клеевого подслоя в производстве резинометаллических изделий для автомобильной промышленности.

Гомогенизированный путем интенсивного перемешивания клеевой подслой наносился на очищенную и высушенную поверхность стальной арматуры погружением. На прочную и не клейкую пленку, образуемую после сушки в течение 30 мин при температуре (23±5)°С и термостатировании в течение 20 мин при температуре (170±5)°С, после охлаждения, наносился клей КК, который сушился при том же режиме. Режим вулканизации деталей соответствовал режиму вулканизации используемой резиновой смеси. Технических затруднений при нанесении подслоя и клея, а также при вулканизации деталей, не наблюдалось. Результаты промышленных испытаний с использованием известного и предлагаемого подслоев приведены в таблице 3.

Таблица 3
Номер детали	Марка резиновой смеси	Разрушающая нагрузка сцепления резины с металлом, кгс, не менее
		Значение	Результаты испытаний
			Первый слой, известный подслой КП; Второй слой-клей КК	Первый слой - предлагаемый подслой; Второй слой-клей КК
2108-1001033-10	7-57-1008	400	>800>800>800	>800; >800; >800
2108-1001020-10	7-57-1008	350	>800>800>800	>1000; >1000; >1000
2101-2202120	7-57-1016	420	566-570-512	640-608-584
			594-606-608	618-602-732
			550-590-512	653-620-615
2123-2202120	7-57-1016	525	770-708-642	810-850-860
			762-634-682	980-968-900
			990-990-776	1010-1005-1000
2110-1001242	7-57-1022	400	820-750-700	900-800-850
2123-100175	7-57-2014	1000	3575; 2350, 3750	4000; 3500; 3800
2110-1005058	7-57-9024	4000	5700; 5150	5800; 6000
2108-2904064	7-51-3060	350	>800; >800; >800	>800; >800; >800
2121-1001020	7-57-1003	650	>800>800>800	>1000>1000>1000
2110-2904070	7-57-9003	50	90; 97; 103	120; 110; 120
2112-1001310	7-57-1023	204	640; 680; 700	680; 740; 720

Как видно из данных таблицы 3, применение водного подслоя придает высокую прочность креплению резин на основе различных каучуков к стальной арматуре.

Проведены испытания также на латунных грибках с резиновой смесью 7-В-14-81(7-57-545-81) с использованием водного подслоя и клея КК. Режим вулканизации (180°С×4 мин). Прочность связи резины с латунью при норме не менее 25 кгс/см², составила (50,9-54,2) кгс/см² (характер разрыва по резине).

Промышленные испытания клеевого подслоя для крепления резины марки 5-57-545-81 к латунной арматуре проводились при изготовлении деталей 100-3515225 и 199-3522060. Обработка арматуры, нанесение клеевого подслоя и клеев Хемосил 222 и КК проводились по вышеуказанному способу. Технология изготовления деталей и режим вулканизации соответствовала установленным нормам. При разработке на деталях микроотслоения не наблюдались.