RU2424260C2 - Каталитическая смесь для отверждения силоксановых каучуков - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области отверждающих каталитических смесей для композиционных силоксановых материалов. Предложена каталитическая смесь для отверждения силоксановых каучуков, содержащая (мас.%): аминное соединение, выбранное из диэтиламина, гексаметилендиамина и полиэтиленполиамина (5,0-30,0); органическую соль олова, выбранную из диэтилдикаприлата олова и дибутилдилаурината олова (до 5,0), и этилсиликат (остальное). Технический результат - создание малотоксичного с отсутствием коррозионной активности состава, обеспечивающего стабильность смеси при длительном хранении, которая может быть использована для композиций «холодного» отверждения на основе силоксановых каучуков, используемых в качестве термо-, морозо-, трекингостойких формовочных материалов, пропитывающих составов и покрытий. 1 н.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Предлагаемая для рассмотрения композиция относится к области отверждающих каталитических смесей для силоксановых материалов: герметиков, компаундов, пленочных покрытий, и может быть использована для композиций «холодного» отверждения на основе силоксановых каучуков, используемых в качестве термо-, морозо-, трекингостойких формовочных материалов, пропитывающих составов и покрытий.

Известны катализаторы «холодного» отверждения на основе органических солей олова, применяемые в промышленности - стандартные оловоорганические катализаторы К-1, К-18, К-19, К-21 и т.п. Они имеют сложный состав и представляют собой растворы органических солей олова (диэтилдикаприлата олова, дибутилдилаурината олова и т.д.) в этилсиликатах при весьма высоких концентрациях от 25% до 50%.

Стандартный катализатор К-18 ТУ 6-02-805-75 представляет собой раствор диэтилдикаприлата олова в этилсиликате при соотношении 1:4 соответственно.

Известны также катализаторы «холодного отверждения», имеющие аминный характер действующего начала. Стандартный катализатор К-68 ТУ 38.303-04-05-90 - раствор аминопропилтриэтоксилана (AГM-9) в этилсиликате с соотношением 1:4 соответственно.

Однако органические соли олова по своему воздействию на организм человека относятся согласно классификации по ГОСТ 12.1.007-76 «Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества» к 1 классу опасности - вещества чрезвычайно опасные, что требует особых условий хранения и использования этих продуктов.

Процессы получения как указанных солей олова, так и АГМ-9 являются многостадийными, трудоемкими и энергоемкими, экологически небезопасными, что в результате приводит к высокой стоимости этих продуктов.

Поэтому особенно актуальным является поиск доступных, экологически безопасных каталитических смесей для отверждения силоксановых каучуков.

Известна также отверждающая смесь для жидких силоксановых каучуков с концевыми силанольными группами (пат RU 2010820), содержащая наряду с органической солью олова некоторое количество хлорсиланов.

Однако применение указанной смеси в условиях промышленного производства весьма проблематично, т.к. вышеперечисленные недостатки известных катализаторов усугубляются присутствием в смеси значительных количеств хлорсиланов.

Хлорсиланы являются весьма реакционноспособными, летучими соединениями и могут легко гидролизоваться влагой воздуха с образованием соляной кислоты, что обусловливает их высокую степень экологической опасности, токсичность и коррозионную активность по отношению ко многим металлам.

Очевидна также нестабильность отверждающей смеси в условиях длительного хранения, обусловленная каталитическим действием хлорсиланов на процесс гидролиза этилсиликата, что резко сокращает время ее полезного использования. Кроме того, значительный избыток этилсиликата (как следует из таблицы, приведенной в патенте RU 2010820) приведет к охрупчиванию вулканизаторов в условиях эксплуатации и тем самым к неизбежному трещинообразованию. Кроме того, материалы, полученные с использованием предложенной отверждающей смеси, непременно содержат некоторое количество свободной соляной кислоты, что в условиях эксплуатации приведет к сокращению срока службы герметизирующего материала и коррозии металлических поверхностей объектов герметизации.

Наиболее близкой по составу является композиция, предложенная в изобретении по патенту RU 2052475, включающая, мас.ч.: жидкий силоксановый каучук с концевыми силанольными группами (СКТН-А, СКТН-В, СКТНФ, СКТН-2Ф6) 100,0; этилсиликат 40 30,0-80,0; оловоорганический катализатор (К-18, К-1) 3,0-12,0; алкил(арил)ацетоксисилан 0,5-1,5. Алкил(арил)ацетоксисилан-метилфенилдиацетоксисилан, метилтриацетоксисилан, диметилдиацетоксисилан, диэтилдиацетоксисилан. Прочность вулканизатов через 1-3 сут отверждения - 3,5-8,0 МПа, адгезионная прочность - 0,05-0,8 кН/м.

Однако предложенная смесь в вулканизированном состоянии, как и ранее рассмотренная, имеет очень низкую эластичность, не стойка к растрескиванию, а значительная достигаемая прочность не компенсирует этих недостатков.

Присутствие алкилортосиланов приводит к неравномерности отверждения неоднородности вулканизата, различиям в его свойствах в объеме и на поверхности.

Полностью в объеме, при отсутствии влаги воздуха алкиларилсиланы в реакцию не вступают и в монолите вулканизата остаются неотвержденные участки.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании каталитической смеси для отверждения силоксановых каучуков как доступной по стоимости и простоте изготовления, так и обладающей сниженной токсичностью и большей стабильностью при длительном хранении при полном отсутствии коррозионной активности.

Технический результат достигается тем, что каталическая смесь для отверждения силоксановых каучуков, включающая этилсиликат и органическую соль олова, содержит соединение аминного характера при следующем соотношении компонентов мас.ч.:

аминное соединение	5.0 - 30,0
органическая соль олова	до 5,0
этилсиликат	остальное

В качестве этилсиликата используют тетраэтоксисилан или продукты его частичного гидролиза.

В качестве органической соли олова используют диэтилдикаприлат и дибутилдилауринат олова.

В качестве амина используют диэтиламин, гексаметилендиамин, полиэтиленполиамин.

Частичная замена дефицитных дорогостоящих солей олова на доступные и недорогие амины позволяет существенно снизить стоимость, токсичность каталитических смесей и получить вулканизаты, полностью удовлетворяющие эксплуатационным требованиям.

В композиции использовали компоненты со свойствами, соответствующими техническим условиям и ГОСТ:

1. Тетраэтоксисилан - ГОСТ 26371-84

2. Этилсиликат - 32 - ТУ 6-02-895-86

3. Этилсиликат - 40 - ГОСТ 26371-84

4. Диэтиламин - ГОСТ 9875-88

5. Гексаметилендиамин - ГОСТ 24932-81

6. Полиэтиленполиамин - ГОСТ 8728

7. Диэтилоловодикаприлат,

полиэтилгидридсилоксан марки ТУ 6-02-1-013-89

8. Дибутилоловодилауринат - дибутилоловодилаурат олова-ТУ 6-02-818-78

9. Стандартный катализатор К-18 - ТУ 6-02-805-75

Все используемые амины выпускаются промышленностью в больших объемах и являются легкодоступными и недорогими продуктами.

Данные о характеристиках состава при использовании различных количественных соотношений компонентов приведены в таблице 1.

Соотношения компонентов каталитической смеси приведены в таблице 2.

Анализ приведенных данных показывает следующие преимущества заявляемой каталитической смеси в сравнении с композицией прототипа:

- обладает большей стабильностью,

- отсутствует коррозионная активность,

- при изготовлении используются доступные и недорогие реагенты, что делает предпочтительной использование этой смеси в промышленном масштабе,

- заявляемая смесь проста в изготовлении и малотоксична.

Заявляемую каталитическую смесь изготавливают смешением используемых компонентов в реакторе, снабженном мешалкой, в среде сухого инертного газа в течение 10-30 минут при температуре (15-35)°С.

Приготовленную таким образом каталитическую смесь фильтруют и разливают в герметично закрывающиеся емкости, предварительно заполненные сухим инертным газом.

Результаты испытаний показали, что оптимальные свойства могут быть получены при условии, что смесь содержит аминное соединение (5,0-30,0 мас.%) и органическую соль олова до 5,0 мас.%.

Только заявленная совокупность компонентов в приведенном количестве позволяет получить экономичную, малотоксичную отверждающую каталитическую смесь, стабильную в условиях длительного хранения при отсутствии коррозионной активности.

Заявляемая смесь не требует при изготовлении и использовании специальных устройств.

Заявитель просит рассмотреть представленные материалы на предмет выдачи патента РФ на изобретение.

Claims (1)

1. Каталитическая смесь для отверждения силоксановых каучуков, содержащая этилсиликат, органическую соль олова, выбранную из диэтилдикаприлата олова и дибутилдилаурината олова, и аминное соединение, выбранное из диэтиламина, гексаметилендиамина и полиэтиленполиамина, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
   аминное соединение 5,0-30,0 органическая соль олова до 5,0 этилсиликат остальное