RU2732909C2 - Высокотемпературная клеевая композиция до 1000 градусов Цельсия - Google Patents
Высокотемпературная клеевая композиция до 1000 градусов Цельсия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2732909C2 RU2732909C2 RU2019105056A RU2019105056A RU2732909C2 RU 2732909 C2 RU2732909 C2 RU 2732909C2 RU 2019105056 A RU2019105056 A RU 2019105056A RU 2019105056 A RU2019105056 A RU 2019105056A RU 2732909 C2 RU2732909 C2 RU 2732909C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- adhesive
- adhesive composition
- boron carbide
- mpa
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J163/00—Adhesives based on epoxy resins; Adhesives based on derivatives of epoxy resins
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к высокотемпературным композициям комнатного отверждения для склеивания углерод-углеродных композиционных материалов, теплоизоляционных материалов и металлов между собой. Предложена клеевая композиция, включающая в себя, мас. ч.: модифицированную эпоксидную смолу - 25-35, полиамидную смолу Л-20 - 5-15, 3-аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9 - 10-15, карбид бора - 50-70. Технический результат: повышение эластичности клеевых соединений при кратковременном воздействии температуры не менее 1000°С. 6 табл.
Description
Группа изобретений относится к высокотемпературным клеевым композициям комнатного отверждения на основе активного наполнителя - порошка карбида бора - и предназначенным для склеивания композиционных, металлических материалов, а также их разнообразных комбинаций, обеспечивающим работоспособность полученных соединений при температуре от минус 60 до 1000°С (кратковременно в инертной среде) для применения в ракетно-космической технике (РКТ), машиностроении, авиастроении и других отраслях техники.
Известны различные клеевые композиции для склеивания разнообразных композиционных и металлических материалов на основе фенолоформальдегидных смол (патенты РФ №2508306, 2268282 и др.), предназначенные для эксплуатации в условиях как нормальных (20°С), так и высоких (свыше 1000°С) температур. Композиции обеспечивают достаточно высокую прочность на отрыв в указанном диапазоне температур, однако являются недостаточно эластичными - имеют низкое относительное удлинение при разрыве. В изделиях РКТ клеевые соединения подвергаются воздействию вибрационных, ударных и др. нагрузок. Эластичность позволяет нивелировать внутренние напряжения в клеевом шве, возникающие при транспортировке, а также из-за разности коэффициентов линейного термического расширения (КЛТР) склеиваемых материалов в процессе хранения и эксплуатации. Кроме того, применение композиций горячего отверждения (патент РФ №2508306) не всегда представляется возможным при склеивании крупногабаритных узлов.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является клей для склеивания разнообразных композиционных материалов и металлов К-800 ОСТ 6-06-5100-96 (ОСТ 6-05-5100-77), в состав которого входит (мас.ч.): эпоксисилоксановая модифицированная смола СЭДМ-3 - 100, полиамидная смола Л-20 или ПО-300 - 35, карбид бора - 200. Высокотемпературная прочность обеспечивается за счет тугоплавких карбидных соединений, образованных путем взаимодействя продуктов пиролиза (как правило, аморфного оксида кремния и др.) и активного наполнителя - карбида бора. Клей обеспечивает следующие значения прочности на сдвиг полученных соединений, к примеру, из нержавеющей стали:
при 20°С | 13,0 МПа |
при 400°С | 0,5 МПа |
при 800°С | 0,3 МПа |
Однако указанная клеевая композиция (хотя и находит широкое применение из-за отсутствия в отечественной промышленности клеев) ограничивается диапазоном рабочих температур до 800°С, низкой прочностью при температуре 800°С (не более 0,34 МПа для металлов, не более 0,1 МПа для УУКМ) и повышенной хрупкостью после отверждения.
Задачей предлагаемой группы изобретений является разработка высокотемпературных клеевых композиций комнатного отверждения с повышенной эластичностью (относительным удлинением при растяжении не менее 3,0%), обеспечивающим работоспособность (предел прочности на сдвиг) полученных клеевых соединений металлических материалов при температуре 800°С свыше 0,5 МПа и при температуре 1000°С в инертной среде не менее 0,3 МПа, а для соединений из различных комбинаций композиционных материалов и металлов при температуре 800°С свыше 0,3 МПа и при температуре 1000°С в инертной среде не менее 0,2 МПа. Технический результат - обеспечение работоспособности и эластичности полученных клеевых соединений при кратковременном воздействии температуры не менее 1000°С.
Поставленная задача решается за счет использования в предлагаемых двух вариантах композиций в качестве основных компонентов соединений на основе полиуретанов и эпоксидных смол.
В качестве компонентов первого варианта композиции (на основе полиуретана) используются:
Продукт «Лапрол ЭФ-1004» ТУ 2226-389-10488057-2015 на основе ароматического олигоэфира, отвердитель «Лапрол ПП-2281 Т» ТУ 20.59.59-094-10488057-2017 (на основе сложного полиэфира и полиизоцианата) и порошок карбида бора размером частиц до 65 мкм при следующем соотношении компонентов:
ароматический олигоэфир Лапрол ЭФ-1004 - 20-30;
уретановый предполимер Лапрол ПП-2281 Т - 20-30;
порошок карбида бора - 50-70 (до 65 мкм).
Ароматический олигоэфир «Лапрол ЭФ-1004» представляет собой продукт на основе фенолоформальдегидной смолы и этиленгликоля (см. статья ФГУП «ВИАМ» Всероссийская научно-техническая конференция «Фундаментальные и прикладные исследования в области создания клеев, клеевых связующих и клеевых препрегов», стр. 175, изд-во ФГУП «ВИАМ», Москва 2018 год).
В качестве отвердителя клеевой композиции 1 используют уретановый предполимер «Лапрол ПП-2281 Т» на основе ароматического полиэфира и полиизоцианата. Эластичность - относительное удлинение при разрыве - достигается путем введения длинноцепочечных фрагментов сложного полиэфира, а наличие ароматических групп увеличивает коксовый остаток клеевой композиции, что приводит к повышению прочности клеевого соединения при температуре более 800°С.
В качестве компонентов второго варианта композиции (на основе эпоксидной смолы) используются:
Модифицированная эпоксидная смола, отвердитель - полиамидная смола и 3-аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9, порошок карбида бора размером частиц до 40 мкм при следующем соотношении компонентов:
модифицированная эпоксидная смола - 25-35;
полиамидная смола - 5-15;
3 - аминопропилтриэтоксисилан - 10-15;
порошок карбида бора - 50-70 (до 40 мкм).
В качестве модифицированной эпоксиноволачной смолы используют смолу ЭЛАД марки ТТ-27 (ТУ 2225-066-10488057-2011) с добавлением низкомолекулярного дифункцонального олигоэфирэпоксида «Лапроксид Э-181» (ТУ 2225-058-10488057-2010). В качестве отвердителя клеевой композиции используют полиамидную смолу марки Л-20 (например, ТУ 6-06-1123-98), а в качестве связующего используют 3-аминопропилтриэтоксисилан марки АГМ-9 - разветвленное кремнийорганическое соединение с концевой аминогруппой, позволяющее повысить термостойкость клеевого соединения, а также улучшить смачиваемость и распределение наполнителя в полимерном связующем и повысить адгезию с поверхностями металлов. Повышенная эластичность обеспечивается за счет снижения плотности сшивки полимерной сетки путем введения дифункцональных гибкоцепных фрагментов.
Клеи готовят следующим образом. Вариант 1 - «Лапрол ЭФ-1004» в отвешенных количествах смешивают с предполимером «Лапрол ПП-2281 Т», затем в полученный состав добавляют карбид бора и снова тщательно перемешивают до получения однородной массы. Вариант 2 - в отвешенных количествах смешивают эпоксидную новолачную смолу ТТ-27 и Лапроксид Э-181, прогревают при температуре 60°С, периодически перемешивая до полного совмещения компонентов, остужают; в отвешенных количествах смешивают полиамидную смолу Л-20 с 3-аминопропилтриэтоксисиланом АГМ-9, затем добавляют охлажденную модифицированную эпоксидную смолу и снова перемешивают. После чего в три этапа добавляют порошок карбида бора, причем при каждом добавлении смесь перемешивают до однородной массы. Склеиваемые поверхности изделий предварительно подготавливают - зашкуривают в двух взаимно перпендикулярных направлениях, дважды обезжиривают ацетоном. Клей наносится шпателем на обе склеиваемые поверхности тонким слоем при помощи металлического шпателя. Далее поверхности соединяют, придают удельное давление от 0,05 до 0,10 МПа и отверждают при температуре (20±5)°С в течение 3 сут.
Жизнеспособность приготовленных композиций в зависимости от выбранного варианта составляет от 30 до 120 мин. Время отверждения 72 ч.
Испытания заявляемых клеевых композиций осуществлялось при склеивании пространственно-армированных углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ) с матрицей на основе коксо-каменноугольного пека, теплоизоляционных материалов (ТИМ) на основе кварцевой стеклоткани и хромалюмофосфатного связующего и нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т.
Предел прочности клеевых соединений из УУКМ на сдвиг при температурах 20, 250°С определяли по ГОСТ 14759-69, при температурах 500, 800, 1000°С по МВИ №02262-11. Скорость нагрева образцов до указанных температур составляла 2 мин, выдержка при температуре испытания - 40-50 сек, среда испытания - аргон. Скорость перемещения активного захвата испытательной машины - 10 мм/мин. Относительное удлинение при разрыве определяли по ГОСТ 11262. Показатели для композиций варианта 1 и 2 составляют порядка 3,0%.
Получение предела прочности при 1000°С более 0,2 МПа свидетельствует о работоспособности клеевых соединений при данной температуре кратковременно в инертной среде.
Примеры состава первого варианта предлагаемого клея с количественными характеристиками компонентов при испытаниях на различных материалах приведены в таблицах 1-3, второго варианта - в таблицах 4-6.
Claims (5)
- Клеевая композиция, включающая в себя, мас. ч.:
- модифицированную эпоксидную смолу - 25-35,
- полиамидную смолу Л-20 - 5-15,
- 3-аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9 - 10-15,
- карбид бора - 50-70.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019105056A RU2732909C2 (ru) | 2019-02-22 | 2019-02-22 | Высокотемпературная клеевая композиция до 1000 градусов Цельсия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019105056A RU2732909C2 (ru) | 2019-02-22 | 2019-02-22 | Высокотемпературная клеевая композиция до 1000 градусов Цельсия |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2019105056A3 RU2019105056A3 (ru) | 2020-08-24 |
RU2019105056A RU2019105056A (ru) | 2020-08-24 |
RU2732909C2 true RU2732909C2 (ru) | 2020-09-24 |
Family
ID=72233735
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019105056A RU2732909C2 (ru) | 2019-02-22 | 2019-02-22 | Высокотемпературная клеевая композиция до 1000 градусов Цельсия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2732909C2 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993023794A1 (en) * | 1992-05-21 | 1993-11-25 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Organometallic monomers and polymers with improved adhesion |
RU2125510C1 (ru) * | 1993-10-19 | 1999-01-27 | Миннесота Майнинг Энд Мэнюфекчуринг Компани | Абразивные изделия, в состав которых входит фиксирующее покрытие, нанесенное ламинированием |
RU2647045C2 (ru) * | 2013-12-06 | 2018-03-13 | Сен-Гобен Абразивс, Инк. | Абразивное изделие с покрытием, содержащее нетканый материал |
-
2019
- 2019-02-22 RU RU2019105056A patent/RU2732909C2/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993023794A1 (en) * | 1992-05-21 | 1993-11-25 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Organometallic monomers and polymers with improved adhesion |
RU2125510C1 (ru) * | 1993-10-19 | 1999-01-27 | Миннесота Майнинг Энд Мэнюфекчуринг Компани | Абразивные изделия, в состав которых входит фиксирующее покрытие, нанесенное ламинированием |
RU2647045C2 (ru) * | 2013-12-06 | 2018-03-13 | Сен-Гобен Абразивс, Инк. | Абразивное изделие с покрытием, содержащее нетканый материал |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2019105056A3 (ru) | 2020-08-24 |
RU2019105056A (ru) | 2020-08-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101374439B1 (ko) | 섬유 강화 복합 재료용 에폭시 수지 조성물 | |
Mangalgiri | Polymer-matrix composites for high-temperature applications | |
WO2019098028A1 (ja) | 熱硬化性樹脂組成物、プリプレグ、ならびに繊維強化複合材料およびその製造方法 | |
US4476285A (en) | Rubber modified epoxy adhesive | |
JP2022084774A (ja) | 炭素繊維プリプレグ及び樹脂組成物 | |
Niazi et al. | A new latent accelerator and study of its effect on physical, mechanical and shelf-life of carbon fiber epoxy prepreg | |
RU2732909C2 (ru) | Высокотемпературная клеевая композиция до 1000 градусов Цельсия | |
CN113999637B (zh) | 一种单组份低温环氧胶黏剂及其制备方法 | |
Razack et al. | The effect of various hardeners on the mechanical and thermal properties of epoxy resin | |
CN114207024B (zh) | 储存稳定的环氧树脂组合物 | |
KR101962932B1 (ko) | N,n’-(디메틸)-우론의 용도 및 에폭시 수지 조성물의 경화 방법 | |
US10577455B2 (en) | Epoxy resin composition, prepreg for fiber-reinforced composite material, and fiber-reinforced composite material | |
CN114561152B (zh) | 一种室温固化耐温400℃无机有机复合胶粘剂及其制备方法 | |
TW202244102A (zh) | 可穩定儲存之環氧樹脂組成物(ii) | |
CN111320965B (zh) | 一种耐高温胶粘剂、其制备方法及应用 | |
JP2016050301A (ja) | 熱伝導性樹脂組成物 | |
CN105377936A (zh) | 用于复合物粘合的结构pu粘着剂 | |
KR102552871B1 (ko) | 에폭시계 조성물 및 이를 포함하는 높은 전단 강도를 가지는 이액형 에폭시 접착제 조성물 | |
JP7080672B2 (ja) | 構造接着剤用エポキシ樹脂組成物、及びこれを用いた構造物 | |
US10077359B2 (en) | Flame-retardant, high temperature resistant thermosets on the basis of naphthalene-based epoxy resins and cyanate esters | |
Aronovich | A Review of Modern Adhesive Materials Operating in a Wide Temperature Range. Epoxy Adhesives | |
Aronovich et al. | Modern Phenolic Adhesives for Aviation and Engineering. Part 1. The Effect of Modifying Additives | |
KR102671884B1 (ko) | 연성 방열 시트의 제조방법 및 이에 따라 제조된 연성 방열 시트 | |
Sanborn et al. | Effects of thermal cycling on the mechanical and physical properties of a space qualified epoxy adhesive | |
Garaeva et al. | One-package epoxy adhesive materials with high heat resistance |