способ улучшения адгезии силиконовых композиционных материалов, получаемых по реакции полиприсоединения

Формула изобретения

Способ улучшения адгезии силиконовых композиционных материалов, получаемых по реакции полиприсоединения, заключающийся в том, что силиконовый композиционный материал, обладающий повышенной адгезией, полученный на основе полидиметилсилоксана с концевыми винильными группами общей формулы:

(CH₂=CH)(CH ₃)₂Si-[O-Si(CH₃)₂-] _nO-Si(CH₃)₂(CH=CH₂),

где n=1280÷1300, массовая доля винильных групп составляет 0,08 мас.%, динамическая вязкость 92822÷93000 сП, содержит по крайней мере 40 мас.ч. кремнийорганической смолы общей формулы:

{[(СН₃)₃SiO_1/2]_x [SiO₂]₁[(CH₃)₂SiO] _y[CH₃VinSiO]_z} где х=0,9÷1,2, у=0÷0,4, z=0,1÷0,4;

а в качестве добавки, повышающей адгезию, содержит от 5 до 25 мас.ч. галлуазита (в расчете на 100 мас.ч. полимера).

Описание изобретения к патенту

Силиконовые композиционные материалы, получаемые по реакции полиприсоединения, широко используются в качестве заливочных компаундов, покрытий, герметизирующих, демпфирующих материалов в изделиях различного назначения. Специфические условия эксплуатации того или иного изделия, например вибрационные, механические, тепловые нагрузки, предъявляют повышенные требования к адгезии используемого материала, значение которой, в соответствии с рецептурой композиции, может оказаться недостаточным. В ряде случаев введение в состав рецептуры целевого композиционного материала дополнительных ингредиентов не допустимо, например, при получении химически чистых или оптически прозрачных материалов, материалов с высокими диэлектрическими свойствами и др.

Известными способами улучшения прочности при растяжении и адгезии к стеклу, к металлам, к пластикам является использование в составе силиконовых композиционных материалов, получаемых по реакции полиприсоединения, по крайней мере, от 5 до 50 мас.ч. силиконовых смол, состоящих из SiO _4/2 и RSiO_3/2, где R= моновалентная углеводородная группа: метил-, этил-, пропил-, винил-, аллил- и др. (патент США 5,994,461, МПК C08L 83/04, 1999; патент США 6,004,679, МПК В32В 7/12, 1999.)

Известно использование в составе силиконовых композиционных материалов, получаемых по реакции полиприсоединения, промоторов адгезии на раздир, выбранных из группы соединений: бис[3-(триметоксисилил)алкил]-фумаратов, бис[3-(триметоксисилил)алкил]-малеинатов, аллил-[3-(триметоксисилил)алкил] малеинатов, аллил-[3-(метоксисилил)-алкил]фумаратов и N-[3-(триметоксисилил)алкил]малеимидов (патент США 6,004,679, МПК В32В 7/12, 1999).

Наиболее близким по рецептуре силиконовым композиционным материалом, получаемым по реакции полиприсоединения и принятый нами за прототип, является композиционный материал, состоящий из 100 мас.ч. жидкой смеси полиорганосилоксанов, которая состоит из 35 мас.%. полиорганосилоксановой смолы, состоящей из 30 мол.% звеньев SiO_4/2 и 68,4 мол. % (СН₃ )₃SiO_1/2 и 1,6 мол. % (СН₂=СН)(СН ₂)₂ SiO_1/2, и 65 мас.% полиорганосилоксана с концевыми винильными группами, имеющего вязкость 2,000 сП, 20 мас.ч. микрочастиц двуокиси кремния, обработанных гексаметилдисилазаном, 200 (аналог аэросил 200 с модифицированной поверхностью), полиорганогидридсилоксана и катализатора, содержащего платину [патент США 5,994,461, МПК C08L 83/04, 1999]. Материалы, полученные в соответствии с данной рецептурой, имеют адгезию на отрыв к металлу (сталь) - 15 кг/см ².

Задачей настоящего изобретения является улучшение адгезионной способности силиконовых композиционных материалов, получаемых по реакции полиприсоединения, использующихся в качестве заливочных компаундов, герметизирующих, демпфирующих материалов в изделиях различного назначения, заключающейся в том, что силикрновый композиционный материал, обладающий повышенной адгезией, получают на основе полидиметилсилоксана с концевыми винильными группами общей формулы:

(CH₂ =CH)(CH₃)₂Si-[O-Si(CH₃) ₂-]_nO-Si(CH₃)₂(CH=CH ₂),

где n=1280÷1300, массовая доля винильных групп составляет 0,08% мас., динамическая вязкость 92822-93000 сП,

содержит, по крайней мере, 40 мас.ч. кремнийорганической смолы общей формулы: {[(СН₃)₃SiO_1/2 ]_x[SiO₂]₁[(CH₃) ₂SiO]_y[CH₃VinSiO]_z}, где х=0,9÷1,2, у=0÷0,4, z=0,1÷0,4;

а в качестве добавки, повышающей адгезию, содержит от 5 до 25 мас.ч. галлуазита (в расчете на 100 мас.ч. полимера).

Указанная задача достигается тем, что в силиконовый композиционный материал, полученный на основе полидиметилсилоксана с концевыми винильными группами (100 мас.ч.) общей формулы:

(СН₂=CН)(СН₃)₂Si-[O-Si(СН ₃)₂-]_nO-Si(СН₃)₂ (СН=СН₂),

где n=1280÷1300, массовая доля винильных групп составляет 0,08% мас., динамическая вязкость 92822÷93000 сП,

- 40 мас.ч. кремнийорганической смолы общей формулы:

{[(СН₃)₃ SiO_1/2]_x[SiO₂]₁[(CH ₃)₂SiO]_y[CH₃VinSiO] _z}, где х=0,9÷1,2, у=0÷0,4, z=0,1÷0,4 и используемый для формирования основного слоя заливки, дополнительно вводится 5 до 25 мас.ч. галлуазита (в расчете на 100 мас.ч. полимера). Полученный состав используется для формирования тонкого слоя, непосредственно прилегающего к поверхностям, между которыми располагается основной слой заливки или герметизации (или демпфирующий слой).

Вулканизация силиконового композиционного материала осуществляется при использовании сшивающего агента олигометилгидридсилоксана, содержащего 0,50÷0,62 мас.% Si-H групп, имеющего вязкость 800 сП, и платину содержащего катализатора, например катализатор Спайера (раствор платинохлористоводородной кислоты в изопропиловом спирте).

Это позволяет существенно улучшить адгезию композиционного слоя к элементам конструкции, одновременно сохранив необходимые служебные свойства компаунда, например заданную прозрачность.

Суть заявленного изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Силиконовый композиционный материал готовят смешением 100 мас.ч. полидиметилсилоксана с концевыми винильными группами, содержащего 0,08% мас. винильных групп, имеющего динамическую вязкость 92822÷93000 сП с 40 мас.ч. кремнийорганической смолы, общей формулы:

{[(СН₃)₃SiO_1/2]_x[SiO ₂]₁[(CH₃)₂SiO]_y [CH₃VinSiO]_z}, где х=0,9÷1,2, у=0÷0,4, z=0,1÷0,4, смесь выдерживают при температуре 80÷100°С в течение не менее 3 часов, охлаждают до комнатной температуры, добавляют 20 мас.ч. галлуазита и гомогенизируют смесь путем перетирания на механической ступе. Вулканизация композиции происходит в присутствии 15-30 мас.ч. олигометилгидридсилоксана, содержащего 0,50 мас.% Si-H групп, имеющего вязкость 800 сП, и 1 мас.ч. катализатора Спайера. Вулканизирование композиции может происходить при комнатной температуре, оптимальные физико-механические свойства достигаются при 120°С/1 ч или 150°С/0,5-1 ч. Адгезионная прочность при отрыве, кг/см², составляет: сталь- 29,8; алюминий - 31,29 (отрыв когезионный).

Пример 2

Силиконовый композиционный материал готовится и вулканизируется аналогично Примеру 1 смешением 100 мас.ч. полидиметилсилоксана с концевыми винильными группами, содержащего 0,08% мас. винильных групп, имеющего динамическую вязкость 92822÷93000 сП с 40 мас.ч. кремнийорганической смолы общей формулы:, {[(СН₃ )₃SiO_1/2]_x[SiO₂] ₁[(CH₃)₂SiO]_y[CH₃ VinSiO]_z}, где х=0,9÷1,2, у=0÷0,4, z=0,1÷0,4 и 14 мас.ч. галлуазита. Адгезионная прочность при отрыве, кг/см ², составляет: сталь- 35,0; алюминий - 36,8 (отрыв когезионный).

Пример 3

Силиконовый композиционный материал готовится и вулканизируется аналогично Примеру 1 смешением 100 мас.ч. полидиметилсилоксана с концевыми винильными группами, содержащего 0,08% мас. винильных групп, имеющего динамическую вязкость 92822-93000 сП с 40 мас.ч. кремнийорганической смолы общей формулы:

{[(СН₃)₃SiO _1/2]_x[SiO₂]₁[(CH₃ )₂SiO]_y[CH₃VinSiO]_z }, где х=0,9÷1,2, у=0÷0,4, z=0,1÷0,4 и 5 мас.ч. галлуазита. Адгезионная прочность при отрыве, кг/см² , составляет: сталь- 19,7; алюминий- 20,7 (отрыв когезионный).

Пример 4

Силиконовый композиционный материал готовится и вулканизируется аналогично Примеру 1 смешением 100 мас.ч. полидиметилсилоксана с концевыми винильными группами, содержащего 0,08% мас. винильных групп, имеющего динамическую вязкость 92822÷93000 сП с 40 мас.ч. кремнийорганической смолы общей формулы:

{[(СН₃)₃ SiO_1/2]_x[SiO₂]₁[(CH ₃)₂SiO]_y[CH₃VinSiO] _z}, где х=0,9÷1,2, у=0÷0,4, z=0,1÷0,4 и 25 мас.ч. галлуазита. Адгезионная прочность при отрыве, кг/см ², составляет: сталь- 30,8; алюминий-32,3 (отрыв когезионный).

Пример 5

Силиконовый композиционный материал готовится и вулканизируется аналогично Примеру 1 смешением 100 мас.ч. полидиметилсилоксана с концевыми винильными группами, содержащего 0,08% мас. винильных групп, имеющего динамическую вязкость 92822-93000 сП с 40 мас.ч. кремнийорганической смолы общей формулы:

{[(СН₃)₃SiO _1/2]_x[SiO₂]₁[(CH₃ )₂SiO]_y[CH₃VinSiO]_z }, где х=0,9÷1,2, у=0÷0,4, z=0,1÷0,4 и 20 мас.ч. галлуазита. Композиция наносится тонким слоем на подложки и вулканизируется.

На подготовленные таким образом подложки наносится силиконовый композиционный материал, приготовленный в соответствии с Примером 1, но не содержащий галлуазит. Адгезионная прочность при отрыве, кг/см², составляет: сталь- 35,8; алюминий- 37,6 (отрыв когезионный по основному материалу).

Пример 6

Силиконовый композиционный материал готовится и вулканизируется аналогично Примеру 1 смешением 100 мас.ч. полидиметилсилоксана с концевыми винильными группами, содержащего 0,08% мас. винильных групп, имеющего динамическую вязкость 92822-93000 сП с 40 мас.ч. кремнийорганической смолы общей формулы:

{[(СН ₃)₃SiO_1/2]_x[SiO₂ ]₁[(CH₃)₂SiO]_y[CH ₃VinSiO]_z}, где х=0,9÷1,2, у=0÷0,4, z=0,1÷0,4.

Адгезионная прочность при отрыве, кг/см², к стали и алюминию отсутствует.