Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2473582

(19)

RU

(11)

2473582

(13)

C1

(51) МПК C09J161/10 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 17.01.2013 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011145927/05, 11.11.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

11.11.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 11.11.2011

(45) Опубликовано: 27.01.2013

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2375402 C1, 10.12.2009. RU 2225425 С1, 10.03.2004. RU 2344032 С2, 08.03.2004. US 6734275 В2, 11.05.2004.

Адрес для переписки:

614014, г.Пермь, ул. Новозвягинская, 57, ОАО "УНИИКМ", генеральному директору В.Ю. Чунаеву

(72) Автор(ы):

Сыздыков Елдуган Кимашевич (RU),

Жаворонков Александр Вячеславович (RU),

Логинов Анатолий Иванович (RU),

Никитин Владимир Викторович (RU),

Удинцев Петр Геннадьевич (RU),

Чунаев Владимир Юрьевич (RU),

Воробьев Анатолий Сергеевич (RU),

Руденко Дарья Андреевна (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" (RU)

(54) КЛЕЙ-КОМПАУНД

(57) Реферат:

Изобретение относится к клею-компаунду для использования в производстве углеродных, углерод-карбидокремниевых композиционных материалов и изделий из них. Клей-компаунд содержит бакелит жидкий, отвердитель, диспергированное углеродное волокно и наполнитель, имеющий карбид кремния. В качестве отвердителя он содержит соляную кислоту в виде 10% раствора в изопропиловом спирте. В качестве наполнителя наряду с карбидом кремния клей-компаунд содержит кремний и аморфный углерод. Клеевое соединение на основе клея-компаунда обладает увеличенной прочностью и термостойкостью клеевого соединения. 1 табл.

Изобретение относится к клеевым композициям и может быть использовано в производстве углеродных, углерод-карбидокремниевых композиционных материалов и изделий из них.

Известен клей-компаунд (в дальнейшем - клей), содержащий бакелит жидкий (фенолформальдегидную смолу резольного типа), отвердитель, диспергированное углеродное волокно и наполнитель, имеющий карбид кремния - патент RU N 2375402 на «Клей-компаунд», опубликовано 10.12.2009. Клей применяется для склеивания деталей из углеродных, углерод-карбидокремниевых материалов, графита и т.д. По своим признакам и достигаемому результату этот клей наиболее близок к заявленному и принят за прототип. В этом клее, выполненном в виде компаунда, используют бакелит жидкий марки БЖ-3, в качестве отвердителя - 28% раствор бензолсульфокислоты в изопропиловом спирте, волоконного наполнителя - диспергированное углеродное волокно, порошкообразного наполнителя - карбид кремния.

Недостаток известного клея заключается в малой его надежности из-за недостаточно высоких прочностных и температурных характеристик в получаемых с его использованием клеевых соединениях, в частности, углерод-углеродных и углерод-карбидокремниевых композиционных материалов.

Невысокая прочность клеевых соединений объясняется недостаточной адгезией клея, в особенности, к углерод-карбидокремниевым материалам, для которых характерна очень высокая гидрофобность и низкая способность к смачиванию.

Низкая термостойкость клея объясняется тем, что в его основе содержится достаточно большая доля фенолформальдегидной смолы, которая при высоких температурах превращается в кокс, легкоокисляющийся кислородом воздуха, что влечет за собой выгорание клеевого шва и ослабление клеевого соединения.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности клея.

Названный технический результат достигается тем, что в клее-компаунде, содержащем бакелит жидкий, отвердитель, диспергированное углеродное волокно и наполнитель, имеющий карбид кремния, согласно изобретению в качестве отвердителя он содержит соляную кислоту в виде 10% раствора в изопропиловом спирте, а в качестве наполнителя - кремний, аморфный углерод и карбид кремния, с компонентами в массовых частях:

Бакелит жидкий марки БЖ-3

100

10% раствор соляной кислоты

10-25

в изопропиловом спирте

Диспергированное углеродное волокно

2-6

Кремний

20-50

Аморфный углерод

8-22

Карбид кремния

20-50

При этом использование бакелита жидкого позволяет связать все компоненты клея в единый монолитный материал; 10% спиртового раствора соляной кислоты - ускорить отверждение клея при нормальной температуре (20-25°С), регулировать время отверждения и обеспечить отсутствие излишков отвердителя в клеевом соединении. Наличие в составе клея диспергированного углеродного волокна обеспечивает армирование клеевой массы и, тем самым, повышение ее физико-механических характеристик. Наполнитель - кремний, аморфный углерод и карбид кремния - обеспечивает повышение термостойкости клея и увеличение ее в процессе эксплуатации клеевого соединения при высоких температурах.

При приготовлении предлагаемого клея сначала вводят бакелит жидкий, например, марки БЖ-3, затем отвердитель в виде 10% раствора соляной кислоты в изопропиловом спирте и тщательно перемешивают. Затем вводят наполнитель, представляющий собой смесь порошкообразного кремния, аморфного углерода (например, сажи газовой) и карбида кремния, тщательно перемешивают для равномерного распределения в объеме клея. В последнюю очередь вводят диспергированное (размолотое) углеродное волокно, тщательно перемешивают.

При этом полученный клей сохраняет жизнеспособность (время гелеобразования) в течение 4.0-5.0 часов, в отличие от прототипа (3.0-4.0 часа), за счет того, что отвердитель используются в виде 10% раствора соляной кислоты в изопропиловом спирте, а не в виде более концентрированного 28% раствора бензолсульфокислоты прототипа в том же растворителе.

По прошествии 4.0-5.0 часов после перемешивания компонентов клей затвердевает при нормальной температуре и отверждается через 26-32 часа.

Для проведения физико-механических испытаний клеевого соединения при равномерном отрыве изготавливают образцы в соответствии с ОСТ 92-1476-78. Ввиду летучести соляной кислоты обеспечивается отсутствие отвердителя в конечном клеевом соединении, что при высоких температурах эксплуатации (1500-2000°С) исключает его выгорание с образованием пор и обеспечивает повышенную монолитность клея. Введение в состав клея диспергированного углеродного волокна повышает химическое сродство к углеродным материалам, а карбида кремния - к углерод-карбидокремниевым материала, в частности. Это в свою очередь приводит к повышению адгезии клея к соединяемым деталям материала и увеличивает прочность клеевого соединения.

Использование в составе клея тугоплавкого компонента - карбида кремния, помимо увеличения прочности клеевого соединения, обеспечивает повышенную термостойкость (температуру окислительной термодеструкции). Использование же в составе клея таких компонентов, как кремний и аморфный углерод (сажа, кокс) при упомянутых выше высоких температурах эксплуатации приводит к увеличению содержания тугоплавкого компонента - карбида кремния - в соответствии с быстро протекающей химической реакцией:

Si+С=SiC,

что влечет за собой дополнительное увеличение прочности и термостойкости клеевого соединения. Все приведенные данные подтверждены результатами испытаний опытных образцов клеевых соединений, приведенными в таблице:

Испытания проводили по ОСТ 92-1476-78. Выход компонентов за указанные в формуле изобретения пределы содержания массовых частей ведет к ухудшению качества клея.

Клей-компаунд характеризуется по сравнению с прототипом большей надежностью.

Формула изобретения

Клей-компаунд, содержащий бакелит жидкий, отвердитель, диспергированное углеродное волокно и наполнитель, имеющий карбид кремния, отличающийся тем, что в качестве отвердителя он содержит соляную кислоту в виде 10%-ного раствора в изопропиловом спирте, а в качестве наполнителя - кремний, аморфный углерод и карбид кремния с компонентами, мас.ч.:

Бакелит жидкий БЖ-3

100

10%-ный раствор соляной кислоты

в изопропиловом спирте

10-25

Диспергированное углеродное волокно

2-6

Кремний

20-50

Аморфный углерод

8-22

Карбид кремния

20-50