CC BY
22
УДК 678.049.16:001.891
ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ КЛЕЕВОЙ КОМПОЗИЦИИ И САМОКЛЕЯЩЕГОСЯ МАТЕРИАЛА НА ЕЕ ОСНОВЕ
С. И. Левченко*, Н. А. Гаврилова, Г. А. Субоч, В. Р. Пен, Е. С. Семиченко
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: [email protected]
Разработана модифицированная клеевая композиция и самоклеящиеся материалы на ее основе, предназначенные для ремонта и эксплуатации в авиации, автомобиле-, судостроении и других областях техники.
Ключевые слова: термоэластопласты, модификаторы адгезии, клеевые композиции, самоклеящиеся материалы.
STUDY OF CHEMICAL MODIFICATION OF THE ADHESIVE COMPOSITION AND SELF-ADHESIVE MATERIAL BASED ON IT
S. I. Levchenko*, N. F. Gavrilova, G. A. Suboch, V. R. Pen, E. S. Semichenko
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: [email protected]
Developed a modified adhesive composition and self-adhesive materials based on it, intended for repair and exploitation in aviation, automobile, shipbuilding and other areas of technology.
Keywords: thermplastic elastomers, adhesion modifiers, adhesive compositions, self-adhesive materials.
Бутадиен- и изопрен-стирольные термоэластопласты (ТЭП) успешно применяются в промышленности адгезивов, для производства конфекционных и контактных клеев, герметиков, мастик, покрытий и других композиций.
Известно, что отечественные марки бутадиен-стирольных ТЭП: ДСТ-30-814 и ДСТ-30-01, могут соперничать с американскими Kraton и корейскими LG 611 и KTR 101 по ряду адгезионных характеристик: прочности связи, долговременной устойчивости клеевых швов к окислению, в том числе при повышенной температуре и др. Следует также отметить, что даже немодифици-рованные клеи из ТЭП определенной структуры могут обеспечить высокий показатель прочности связи [1-3].
Одним из путей повышения эксплуатационных свойств и прочности адгезионных соединений является модификация клеевых соединений, приводящая к образованию на границе раздела фаз адгезив-субстрат межфазных молекулярных связей физической и, наиболее энергитически прочных - химической природы. Клея на основе ТЭП, включающие модифицирующие добавки, обладают характеристиками, сравнимыми с клеями на основе полихлоропренов и полиуретанов [4; 5].
Целью работы являлось: расширение возможностей использования бутадиен-стирольных, изопрен-стирольных термоэластопластов в клеевых композициях и самоклеящихся материалах на их основе; модификация исследуемых композиций с целью регулирования процессов химического и физического взаимодействия на границе раздела адгезив-субстрат за счет использования новых промоторов адгезии.
Исследуемые клеевые композиции изготавливали на основе бутадиен-стирольных (линейный блок-сополимер на основе стирола и бутадиена ДСТ-30-01 и радиальный блок-сополимер на основе стирола и бутадиена ДСТ-30Р-01), или изопрен-стирольных термоэластопластов (с содер-
Секция ««ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ»
жанием стирола 5-9 %, с мол. массой 120-160 тыс). В композициях использовались: для повышения клеящей способности - соединения канифоли, кумарон-инденовая смола; пластификаторы - дибутилфталат, низкомолекулярный полибутадиен. В качестве добавки, обеспечивающей предлагаемой клеевой композиции улучшенные пленкообразующие свойства и высокую эластичность - самоклеящемуся материалу, применяли 3,4-полиизопреновый каучук с мол. массой 80-120 тыс. и содержанием винильных звеньев 83-88 %
Растворителями для клеевой композиции являлись различные углеводороды и их смеси, например, смесь бензина (БР-1, БР-2) и этилацетата в соотношении 1:1.
В качестве новых модификаторов адгезии, применяли К,№-бис-и-нитрозофенил-производные алкандиамина, такие как Кх,К2-бис(4-нитрозофенил)этан-1,2-диамин, или нитрозофенил)гексан-1,6-диамин.
Используя клеевые композиции, получали самоклеящиеся материалы. Самоклеящийся материал включал подложку с нанесенным на нее липким слоем. В качестве подложки применялись: стеклоткань, алюминиевая фольга (толщиной 50 мкм при соотношении слоев подложка: липкий слой = 1:1) и пленка на основе фторорганического полимера (при соотношении слоев подложка: липкий слой = 1:0,5). Из указанных самоклеящихся материалов затем изготавливали клеевые соединения с использованием образцов из алюминиевого сплава.
Эффективность клеевой композиции и самоклеящегося материала определяли по показателям прочности склеивания субстратов при расслаивании, прочности при динамическом сдвиге.
В результате проведенной работы подобраны ингредиенты для клеевых композиций. Проведена работа по оптимизации рецептур различных клеевых составов.
Установлено, что использование в качестве промоторов К,№-бис-и-нитрозофенилпроиз-водных алкандиамина приводит к существенному повышению адгезионных свойств клеевых композиций. Появление в клеевой композиции структуры с нитрозо- и аминными функциональными группами, имеющими высокую химическую активность, способствует образованию на границе раздела фаз адгезив-субстрат межфазных молекулярных связей (прежде всего, наиболее энергетически прочных связей химической природы), и более глубокой диффузии участков макромолекул полимера вглубь поверхности граничного слоя субстрата. Образование дополнительных связей влечет за собой повышение упруго-прочностных характеристик клеевой пленки и граничных слоев, образующихся из смеси субстрата и клея. Этим объясняется повышение прочности и теплостойкости клеевого соединения при склеивании различных субстратов. Наличие в применяемых модификаторах активных аминных группировок, оказывает стабилизирующее действие для полимерного соединения, повышая устойчивость к процессам старения.
Из полученных данных (см. таблицу) следует, что использование предлагаемой модифицированной клеевой композиции в составе самоклеящегося материала на различных подложках позволяет на порядок увеличить предел прочности при сдвиге и одновременно увеличить прочность при отслаивании в 1,3-1,5 раза. Кроме того, изучаемый материал имеет достаточно высокие демпфирующие свойства, что позволяет использовать его в условиях повышенной вибрации.
Результаты испытаний клеевых композиций
Показатели Клеевая композиция
Немодифицированная Модифицированная
Предел прочности при отслаивании, КН/м 6,4 10,5
Предел прочности при сдвиге, КПа 800 1200
Показатели клеевых соединений Самоклеющийся материал
Немодифицированный Модифицированный
Предел прочность при отслаивании, КН/м:
стеклоткань 6,5 10,0
фольга 6,0 8,5
полимерная пленка 5,7 7,8
Предел прочности при сдвиге, КПа:
стеклоткань 700 970
фольга 600 920
полимерная пленка 420 550
Таким образом, применение предлагаемых модификаторов адгезии в клеевой композиции и самоклеящемся материале на ее основе дает возможность эффективно использовать их при проведении ремонтных работ и эксплуатации в авиации, автомобиле- и судостроении и других областях техники.
Библиографические ссылки
1. Дорохова Т. Н., Люсова Л. Р., Наумова Ю. А. Клеящие материалы на основе бутадиен-стирольных термоэластопластов // Сборник докладов XXIII симпозиума «Проблемы шин и рези-нокордных композитов» Москва : НТЦ «НИИШП», 2012. Т. 1. С. 86-97.
2. Свойства клеевых композиций на основе термоэластопластов ДСТ-30-01 и ДСТ-30Р-01 / В. А. Евтушенко, Т. Н. Дорохова, Л. Р. Люсова и др. // Каучук и резина. 2010. № 4. С. 29.
3. Investigation of Physico-Chemical Properties and Structural Parameters of Diene-Vinyl Aromatic Thermoplastic Elastomers as a Polymeric Base of Adhesive Compositions / T. N. Dorokhova, L. R. Lyusova, A. A. Popov and oth. // Polymer Science Series D. Glue and Sealing Materials. 2012. Vol. 5, No. 3. Р. 141-144.
4. Модификация смолами клеев на основе бутадиен-стирольных термоэластопластов / Л. Р. Люсова, В. А. Евтушенко, Е. С. Старкова и др. // Промышленное производство и использование эластомеров. 2010. № 2. С. 24-26.
5. Люсова Л. Р., Дорохова Т. Н. Особенности клеев на основе бутадиен-стирольных термоэластопластов // Вестник МИТХТ им. М.В. Ломоносова. 2011. Т. 6, № 6. С. 109-112.
© Левченко С. И., Гаврилова Н. А., Субоч Г. А., Пен В. Р., Семиченко Е. С., 2019
