RU2050395C1

RU2050395C1 - Adhesive

Info

Publication number: RU2050395C1
Application number: RU93020837A
Authority: RU
Inventors: Ф.Ф. Чаусов; В.В. Пахомов
Original assignee: Научно-производственное товарищество с ограниченной ответственностью "ГАЛС"
Priority date: 1993-04-21
Filing date: 1993-04-21
Publication date: 1995-12-20

Abstract

FIELD: production of adhesives. SUBSTANCE: proposed adhesive contains (mass parts): polyhexamethylene isophthalamide 2-200, caprolactam 100. Said polyhexamethylene isophthalamide has tail amino groups, its average molecular weight being 2000-20000. May be used polyhexamethylene isophthalamide which is prepared by interphase polycondensation. EFFECT: improves quality of desired product. 3 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к производству клеев, которые могут быть использованы для склеивания металлов и пластмасс, особенно полиамидов. The invention relates to the production of adhesives that can be used for bonding metals and plastics, especially polyamides.

Известен клей, содержащий в качестве модифицирующей добавки капролактам в количестве 6,66-13,08 мас. [1]
Капролактам вводят для повышения прочности склеивания. Кроме того, введение капролактама повышает адгезию клеевого состава и придает эластичность клеевому шву.Known glue containing as a modifying additive caprolactam in the amount of 6.66-13.08 wt. [1]
Caprolactam is administered to increase the bonding strength. In addition, the introduction of caprolactam increases the adhesion of the adhesive composition and gives elasticity to the adhesive joint.

Недостатком этого клея является то, что основной клей является поливинилацетатная дисперсия, которая обеспечивает низкую прочность клеевого соединения на сдвиг (3,6- 6,0 кгс/см²).The disadvantage of this glue is that the main adhesive is a polyvinyl acetate dispersion, which provides a low shear strength of the adhesive joint (3.6-6.0 kgf / cm ² ).

Известен клей, содержащий комплекс сополимера метакриловой кислоты с метилметакрилатом и капролактама при мольном соотношении 1:1,5-4:1 в количестве 100-110 мас.ч. на 890-900 мас. ч. диметилформамида [2] Клей применяется для соединения силикатного и органического стекла. Known adhesive containing a complex of a copolymer of methacrylic acid with methyl methacrylate and caprolactam in a molar ratio of 1: 1.5-4: 1 in an amount of 100-110 wt.h. for 890-900 wt. including dimethylformamide [2] Adhesive is used to connect silicate and organic glass.

К недостаткам клея относятся наличие растворителя-диметилформамида, обладающего токсичностью (ПДК 10 мг/м³) и летучестью; недостаточная прочность на разрыв (3,9-5,0 МПа), применение компонента, получаемого в специальном технологическом процессе из дорогостоящего сырья метакриловой кислоты и метилметакрилата.The disadvantages of the adhesive include the presence of a solvent, dimethylformamide, which has toxicity (MPC 10 mg / m ³ ) and volatility; insufficient tensile strength (3.9-5.0 MPa), the use of a component obtained in a special technological process from expensive raw materials of methacrylic acid and methyl methacrylate.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является клеевая композиция, содержащая полиамид, адипиновую или стеариновую кислоту и продукт конденсации гексаметилендиамина с адипиновой кислотой, а также модифицирующие добавки [3]
Однако данная композиция при полимеризации выделяет воду, которая остается в клеевом расплаве и клеевом шве и снижает прочность последнего. Кроме того, для снижения температуры плавления в композицию вводят канифоль и пластификатор, что повышает стоимость композиции и снижает прочность клеевого шва. По этим причинам описанная композиция в некоторых случаях дает плохие результаты. В частности, при склеивании стали 25 со сталью 25 прочность на сдвиг составляет 0,75-1,25 МПа, а на разрыв 2,0-2,8 МПа. При склеивании стали 25 с полиамидом 6 прочность на сдвиг составляет 1,4-1,9 МПа, а на разрыв 2,5-3,3 МПа.Closest to the technical nature of the invention is an adhesive composition containing polyamide, adipic or stearic acid and a condensation product of hexamethylenediamine with adipic acid, as well as modifying additives [3]
However, this composition during polymerization releases water, which remains in the adhesive melt and the adhesive joint and reduces the strength of the latter. In addition, to lower the melting temperature, rosin and a plasticizer are introduced into the composition, which increases the cost of the composition and reduces the strength of the adhesive joint. For these reasons, the described composition in some cases gives poor results. In particular, when gluing steel 25 with steel 25, the shear strength is 0.75-1.25 MPa, and the gap is 2.0-2.8 MPa. When bonding steel 25 with polyamide 6, the shear strength is 1.4-1.9 MPa, and the gap is 2.5-3.3 MPa.

Задачей данного изобретения является создание клея с повышенной прочностью. The objective of the invention is to provide an adhesive with high strength.

Эта задача решается следующим образом. В составе клея, содержащем полиамид и функциональную добавку являющуюся исходным веществом для получения полиамида, согласно изобретению в качестве полиамида используют полигексаметиленизофталамид с концевыми аминогруппами и в качестве функциональной добавки капролактам при следующем соотношении компонентов, мас.ч. This problem is solved as follows. In the composition of the adhesive containing polyamide and a functional additive that is the starting material for producing the polyamide, according to the invention, polyhexamethylene isophthalamide with terminal amino groups is used and caprolactam is used as a functional additive in the following ratio, wt.h.

Полигексаметиленизо- фталамид 2-200 Капролактам 100
Кроме того, в этом клее используют полигексаметиленизофталамид со среднечисловой мол. м. 2000-20000, полученный межфазной поликонденсацией.Polyhexamethylene isophthalamide 2-200 Caprolactam 100
In addition, polyhexamethylene isophthalamide with a number average mole is used in this glue. m. 2000-20000 obtained by interfacial polycondensation.

Техническим результатом, достигаемым данным изобретением, является повышение прочности клеевого соединения за счет предотвращения выделения воды при полимеризации клея и устранения пластификаторов, канифоли и тому подобных веществ. The technical result achieved by this invention is to increase the strength of the adhesive joint by preventing the release of water during the polymerization of glue and eliminating plasticizers, rosin and the like.

Использование заявляемых в формуле соединений позволяет достигнуть технический результат за счет того, что при нагревании смеси, содержащей от 2 до 200 мас.ч. полигексаметиленизофталамида на 100 мас.ч. капролактама, до температуры 250-300^оС, в течение 15-130 мин происходит полимеризация по схеме
m

+ H

NH(CH₂)₆NHCO

CO

NH(CH₂)₆NH₂+m

__→
__→ H

NH(CH₂)₅CO

NH(CH₂)₆NHCO

CO

×
× NH(CH₂)₆NH

CO(CH₂)₅NH

- H
с образованием полимера, имеющего температуру плавления 60-230^оС в зависимости от соотношения компонентов (табл.1).The use of the compounds claimed in the formula makes it possible to achieve a technical result due to the fact that by heating a mixture containing from 2 to 200 parts by weight polyhexamethylene isophthalamide per 100 parts by weight caprolactam at a temperature ^of 250-300 C during 15-130 min polymerization occurs according to the scheme
m

+ H

NH (CH ₂ ) ₆ NHCO

CO

NH (CH ₂ ) ₆ NH ₂ + m

__ →
__ → H

NH (CH ₂ ) ₅ CO

NH (CH ₂ ) ₆ NHCO

CO

×
× NH (CH ₂ ) ₆ NH

CO (CH ₂ ) ₅ NH

- H
with the formation of a polymer having a melting point of 60-230 ^about With depending on the ratio of components (table 1).

Разрушение клеевого соединения носит смешанный характер, наибольшая прочность достигается при соотношении 2-200 мас. полигексаметиленизофталамида на 100 мас.ч. капролактама. The destruction of the adhesive joint is mixed, the greatest strength is achieved at a ratio of 2-200 wt. polyhexamethylene isophthalamide per 100 parts by weight caprolactam.

Применяемый капролактам (циклический амид ε-аминокапроновой кислоты) представляет собой белый кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде, спирте и других органических растворителях. Температура плавления 70^оС, кипения 130^оС (при 12 мм рт.ст.). Широко применяется как сырье для производства капрона.Used caprolactam (cyclic amide of ε-aminocaproic acid) is a white crystalline powder, readily soluble in water, alcohol and other organic solvents. Melting point 70 ° ^C, boiling point 130 ^{° C} (at 12 mmHg). It is widely used as a raw material for the production of nylon.

Полигексаметиленизофталамид с концевыми аминогруппами белый полимер, который получают из дихлорангидрида изофталевой кислоты и гексаметилендиамина. На свойства клея оказывает важное влияние среднечисловая молекулярная масса полигексаметиленизофталамида (табл.2). Amino-terminated polyhexamethylene isophthalamide is a white polymer that is prepared from isophthalic acid dichloride and hexamethylenediamine. The number-average molecular weight of polyhexamethylene isisophthalamide has an important effect on the properties of the adhesive (Table 2).

Установлено, что прочность клеевого соединения на сдвиг возрастает с увеличением среднечисловой молекулярной массы, причем одновременно возрастает продолжительность процесса полимеризации. Практически установлено, что минимально приемлемая седнечисловая молекулярная масса полигексаметиленизофталамида составляет 2000, а максимально допустимая 20000. It was found that the shear strength of the adhesive joint increases with the number average molecular weight, while the duration of the polymerization process also increases. It has been practically established that the minimum acceptable number-average molecular weight of polyhexamethylene isisophthalamide is 2000, and the maximum allowable is 20,000.

Большое значение для повышения качества клея имеет высокая удельная поверхность полигексаметиленизофталамида, которая способствует лучшему растворению полимера в расплавленном капролактаме и большей однородности клеевого соединения. Наиболее эффективным способом получения полигексаметиленизофталамида является межфазная поликонденсация, так как получаемый продукт имеет высокую удельную поверхность. В частности, целесообразно получать полигексаметиленизофталамид по способу газожидкостной поликонденсации в пенном режиме. Получаемый полигексаметиленизофталамид с концевыми аминогруппами представляет собой белый комковатый продукт, который после сушки и измельчения может быть использован для приготовления клея. Of great importance for improving the quality of the adhesive is the high specific surface of polyhexamethylene isophthalamide, which contributes to a better dissolution of the polymer in molten caprolactam and a more uniform adhesive. The most effective way to obtain polyhexamethylene isophthalamide is interfacial polycondensation, since the resulting product has a high specific surface area. In particular, it is advisable to obtain polyhexamethylene isophthalamide by the method of gas-liquid polycondensation in foam mode. The resulting amino terminal polyhexamethylene isophthalamide is a white lumpy product that, after drying and grinding, can be used to prepare glue.

П р и м е р 1. В мельницу загружают 50 мас.ч. полигексаметиленизофталамида с концевыми аминогруппами со среднечисловой мол.м. 8000 и измельчают в течение 4-5 мин. Затем туда же прибавляют 100 мас.ч. капролактама и измельчают смесь в течение 4-5 мин. Полученную смесь, имеющую вид белого порошка (85% фракций до 0,1 мм) насыпают слоем толщиной 0,8-1 мм на пластину из стали 25, накрывают такой же пластиной, сжимают давлением 1,5 кгс/см² (0,15 МПа) и нагревают до 280^оС в течение 40 мин в герметично закрытом термостате. Полученное клеевое соединение показывает прочность на сдвиг 9,3 МПа, температуру плавления 80^оС, смешанное разрушение с преобладанием когезионного.PRI me R 1. In the mill load 50 wt.h. polyhexamethylene isisophthalamide with terminal amino groups with a number average mol.m. 8000 and crushed for 4-5 minutes. Then there are added 100 wt.h. caprolactam and grind the mixture for 4-5 minutes. The resulting mixture, which has the appearance of a white powder (85% fractions up to 0.1 mm), is poured with a layer 0.8-1 mm thick onto a plate of steel 25, covered with the same plate, compressed with a pressure of 1.5 kgf / cm ² (0.15 MPa) and heated to 280 ^about C for 40 min in a hermetically sealed thermostat. The resulting adhesive joint shows a shear strength of 9.3 MPa, a melting point of 80 ^about C, mixed fracture with a predominance of cohesive.

П р и м е р 2. Порошок клея, полученный, как описано в примере 1, наносят слоем толщиной 0,8-1 мм на пластинку из стали 25 и нагревают до 280^оС в течение 40 мин в герметично закрытом термостате. Пластинку с клеем охлаждают до 150^оС, на покрытый клеем участок накладывают пластинку из полиамида 6, сжимают давлением 1,5 кгс/см² (0,15 МПа) и охлаждают до комнатной температуры.PRI me R 2. The glue powder obtained as described in example 1, is applied with a layer thickness of 0.8-1 mm on a plate of steel 25 and heated to 280 ^about C for 40 minutes in a hermetically sealed thermostat. The plate with glue is cooled to 150 ^° C, a polyamide 6 plate is applied to the area covered with glue, squeezed with a pressure of 1.5 kgf / cm ² (0.15 MPa) and cooled to room temperature.

Полученное клеевое соединение показывает прочность на сдвиг 9,6 МПа, температуру плавления 80^оС, когезионное разрушение.The resulting adhesive joint shows a shear strength of 9.6 MPa, a melting point of 80 ^about C, cohesive fracture.

Изобретение может быть использовано в промышленном производстве, для его реализации требуется стандартное оборудование, выпускаемое промышленностью. Сам процесс получения клея несложен, а полученный продукт отличается высокими качественными характеристиками. The invention can be used in industrial production, for its implementation requires standard equipment manufactured by industry. The process of obtaining glue itself is simple, and the resulting product is characterized by high quality characteristics.

Claims

1. GLUE containing polyamide and a functional additive, which is the starting material for producing polyamide, characterized in that polyhexamethylene isophthalamide with terminal amino groups is used, and caprolactam is used as a functional additive in the following ratio of components, parts by weight

Polyhexamethylene isophthalamide 2-200
Caprolactam 100
2. The glue according to claim 1, characterized in that polyhexamethylene isisophthalamide with a number average mol.m is used. 2000-20000.

3. Glue according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the use of polyhexamethylene isophthalamide obtained by interfacial polycondensation.