полиуретановая клеевая композиция

Формула изобретения

Полиуретановая клеевая композиция, на полиэфирной и полиизоцианатной основе, отличающаяся тем, что смесь простого полиэфира и блокированного полиизоцианата модифицируется эпоксидной диановой смолой ЭД-20, раствором полисилазана в толуоле, а в качестве наполнителя содержит оксид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Полиэфир простой	90-100
Блокированный полиизоцианат	80-120
Эпоксидная диановая смола ЭД-20	10-40
Раствор полисилазана	10-25
Толуол	10-20
Наполнитель - оксид алюминия	50

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к быстроотверждающимся клеевым композициям на основе полиуретанов холодного отверждения. Может найти применение в машиностроении, автомобилестроении, строительстве, а именно быть использовано для восстановления и ремонта пластиковых элементов автомобиля (автомобильные бампера, приборные щитки и т.п.); а также может найти применение при ремонтных работах для заделывания пробоин бензобаков транспортных средств; для склеивания полимерных, металлических, деревянных, стеклянных изделий; для приклеивания (по необходимости) изделий из различных материалов (металл, пластик, стекло и др.) к стеклу, металлу, пластмассе и другим материалам.

Известен полиуретановый клей, содержащий продукт № 24 (полиэфир), продукт № 102 Т (толуилендиизоцианат), смолу перхлорвиниловую и ацетон. Отверждение данного клея происходит в течение 24 часов при нормальной температуре, что не всегда удовлетворяет требованиям технологического процесса [1].

Для склеивания металлов, стекла, пластических масс и других конструкционных материалов применяют клеи АДВ-11, ВК-11, ПУ-2 и др. [2]. Однако применение этих клеев ограничено их невысокой теплостойкостью и низкой термостойкостью, что определяет рабочую температуру, не превышающую 80-85°С.

Данного недостатка лишена клеевая композиция [3], включающая полиэфир, толуилендиизоцианат, органический растворитель, отличающаяся тем, что с целью повышения теплостойкости и сокращения ее сушки при комнатной температуре она содержит 1,7-(м-карборанилен) диизоцианат. Недостатком данной клеевой композиции является относительно длительное время отверждения в течение 6 часов и токсичность, т.к. клеевая композиция содержит высокотоксичный продукт толуилендиизоцианат.

Известен менее токсичный клей для крепления теплозвукоизоляционных и декоративно-облицовочных материалов [4], включающий полиэфир 24К на основе себациновой кислоты, глицерина и гликоля 100 вес.ч., смолу поливинилхлорированную марки ПСХ-ЛС 30-60 вес.ч., смесь органических растворителей 340-370 вес.ч. и полиизоцианат 50-150 вес.ч., но он также имеет относительно длительное время отверждения в течение 6-9 часов.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является полиуретановая композиция [5] на основе простого полиэфира Лапрола с мол.м. 400-2000, 2,4-толуилендиизоцианата, метилметакрилата и метил-1,4-диазоцикло-2,2,2-октана, дополнительно содержит 4,0-10,0 мас.ч. фурилового спирта и 5,0-13,0 мас.ч. аэросила в расчете на 100 мас.ч. Лапрола. Эта полиуретановая композиция и некоторые клеи, рассмотренные выше, содержат в качестве отвердителя высокотоксичный продукт толуилендиизоцианат (относится к первому классу опасности), который при температуре +21,5°С кристаллизуется, поэтому в случае кристаллизации его необходимо расплавить, поместив емкость с продуктом в водяную баню с температурой 50-60°С. Температура кристаллизации толуилендиизоцианата является причиной низкой технологичности при изготовлении клея. Свойства предлагаемого отвердителя приведены в таблице 1.

Таблица 1
	Наименование отвердителя
Наименование показателей	Блокированный полиизоцианат (4,4'-дифенилметандиизоцианат) ТУ 113-03-38-106-90	Толуилендиизоцианат ТУ 113-38-95-90
1. ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м3	0,5	0,05
2. Температура кристаллизации, °С	ниже 10	21,5
3. Температура вспышки, °С	202	126
4. Температура воспламенения, °С	220	132
5. Характер действия на организм человека	Вызывает повреждение кожных покровов, дерматиты	Сильно раздражает верхние и глубокие дыхательные пути, вызывает астмоподобные заболевания легких, повышенную чувствительность кожи, раздражения глаз, нарушаются обменные процессы при длительном контакте появляется плохое самочувствие, чувство стеснения в груди, одышка, кашель, повышение температуры, бессонница
6. Гарантированный срок хранения, месяц	12	3

Цель изобретения - уменьшение времени отверждения, повышение адгезионной прочности, повышение технологичности приготовления, увеличение возможности использования в широком интервале температур до +230°С.

Технический результат в заявляемом изобретении достигается тем, что полиуретановая клеевая композиция на полиэфирной и полиизоцианатной основе, отличающаяся тем, что смесь простого полиэфира и блокированного полиизоцианата с целью повышения адгезионной прочности, расширения температурного интервала эксплуатации до +230°С модифицируется эпоксидной диановой смолой ЭД-20, для исключения порообразования и уменьшения времени отверждения (3-10 мин) содержит раствор полисилазана в толуоле, а для повышения прочности при сжатии в качестве наполнителя содержит оксид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Полиэфир простой	90-100
Блокированный полиизоцианат	80-120
Эпоксидная диановая смола ЭД-20	10-40
Раствор полисилазана	10-25
Толуол	10-20
Наполнитель - оксид алюминия	50

Сопоставительный анализ заявляемого состава с прототипами по отдельным компонентам показывает, что модификация полиуретанов эпоксидной составляющей позволяет добиться повышения адгезионной прочности, расширения температурного интервала отверждения до +230°С. За счет замены высокотоксичного продукта толуилендиизоцианата блокированным полиизоцианатом, например 4,4'-дифенилметандиизоцианатом, происходит снижение токсичности, повышение технологичности приготовления полиуретановой клеевой композиции, а для исключения порообразования и уменьшения времени отверждения (3-10 мин) добавляется раствор полисилазана в толуоле, для повышения прочности при сжатии в качестве наполнителя оксид алюминия.

Полиуретановую клеевую композицию готовят следующим образом: простой полиэфир, например Лапрол, и эпоксидную диановую смолу ЭД-20 сначала необходимо прокалить в термошкафе при температуре 100-110°С для удаления влаги, затем рецептурное количество указанных компонентов поместить в емкость и тщательно перемешать для получения однородной смеси. Затем ввести в смесь полиэфира с эпоксидной диановой смолой ЭД-20 необходимое количество раствора полисилазана в толуоле, потом добавить наполнитель оксид алюминия и блокированный полиизоцианат (4,4'-дифенилметандиизоцианат). Готовую смесь нужно тщательно перемешать для получения однородной массы, которую наносят на место склеивания. Отверждение происходит при комнатной температуре в течение 3-10 минут. После отверждения желательно выдержать склеенные материалы в ненагруженном состоянии в течение суток, для более полной полимеризации глубоких слоев клеевой композиции.

Физико-механические свойства полиуретановой клеевой композиции приведены в таблице 2.

Наименование	Ед. изм.	Прототип	Полиуретановая клеевая композиция
Продолжительность отверждения	мин	8	3-10
Степень набухания в бензине	%	1,0	0,8
Степень набухания в масле	%	0,55	0,5
Адгезионная прочность к стали	кгс/см2	300	320
Прочность при одноосном сжатии	кгс/см	490	900
Максимальная рабочая температура	°С	+220	+230

Использованные источники

1. Авторское свидетельство СССР № 160309, МПК С08G, C09H; кл. 39B, 22, 22I, 2, 1964.

2. А.П.Петрова. Клеящие материалы. Справочник / Под ред. чл. корр. РАН, д-ра техн. наук Е.Н.Каблова, д-ра техн. наук С.В.Резниченко. - М.: ЗАО «Редакция журнала «Каучук и резина», 2002, с.38, 54, 96.

3. Авторское свидетельство СССР № 702053, кл. С09J 3/14, 1979.

4. Авторское свидетельство RU № 2225426, кл. С09J 175/06, 167/02, 127/24, 2004.

5. Авторское свидетельство SU № 1581725 А1, кл. С08L 75/08; С08K 13/02, 1990.