Адгезивная полимерная композиция с магнитными свойствами

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ АДГЕЗИВНАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ С МАГНИТНЫМИ СВОЙСТВАМИ(71) Заявитель Учреждение образования Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого(72) Авторы Белый Дмитрий Иванович Павлов Виктор Иванович Подденежный Евгений Николаевич Бойко Андрей Андреевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого(57) Адгезивная полимерная композиция с магнитными свойствами, включающая полимерное связующее и наноразмерные частицы магнитного материала, стабилизированные поверхностно-активным веществом, отличающаяся тем, что в качестве полимерного связующего содержит смесь полиметилфенилсилоксанового лака с эпоксидной смолой, а в качестве наноразмерных частиц магнитного материала - частицы оксида железа 34,стабилизированные амином, при следующем соотношении компонентов, мас. ч. полиметилфенилсилоксановый лак 100 эпоксидная смола 10 частицы оксида железа 34, стабилизированные амином 15-20. Изобретение относится к составам полимерных композиций (клеев, компаундов, герметиков), обладающих магнитными свойствами, и может найти применение при производстве и ремонте электрооборудования, в частности при изготовлении магнитопроводов,для склеивания сердечников катушек дросселей, трансформаторов, электромагнитов и т.п. Известен ферромагнитный клей, содержащий эпоксидную диановую смолу, отвердитель (триэтаноламин), дибутилфталат и карбонильное железо 1. Однако ввиду того, что в качестве основы используется эпоксидная смола, композиция не является термостойкой и имеет малую пластичность. Известна ферромагнитная краска, содержащая олифу или лак на основе синтетического полимера (30-40 мас. ) и порошкообразное карбонильное железо или феррит помола от 30 до 80 мкм (60-70 мас. ) 2. Однако ввиду малой прочности и твердости, а также низкой термостойкости эта ферромагнитная краска используется практически только для покрытия ученических досок. 14233 1 2011.04.30 Известна магнитная композиция 3, состоящая из магнитных микро- или наночастиц,преимущественно ферритовых, по массе до 70 и полимерной матрицы, например, изготовленной из этилпропилового каучука, акрилового полимера и добавок, придающих материалу адгезионные свойства, гибкость, антиокислительные свойства и т.п., а также минеральных наполнителей, например частиц слюды или эластомера на основе сополимера изобутилена и -метилстирола. Однако подобные составы не являются термостойкими рабочие температуры - до 100-150 , после чего в результате размягчения резко ухудшаются механические свойства материалов. Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является адгезивная полимерная композиция с магнитными свойствами 4. Она содержит полимерное связующее термореактивный или термопластичный адгезив на основе эпоксидной, фенолформальдегидной, перхлорированной, кремнийорганической, акриловой смол, синтетического каучука порошок магнитного материала с частицами размером 1-1000 нм,стабилизированный жирными кислотами, технический углерод с размером частиц 0,20,3 мкм. Недостатками указанной композиции являются низкая механическая прочность невысокая адгезия к трансформаторному железу, длительный период затвердевания (полимеризации), пониженная твердость в связи с наличием в составе композиции частиц углерода, сложная технология подготовки поверхности подложки перед нанесением адгезивной композиции из-за необходимости ее предварительного нагрева. Задачей изобретения является создание адгезивной полимерной композиции с магнитными свойствами, обладающей высокими физико-механическими характеристиками адгезионной прочностью и микротвердостью. Поставленная задача решается тем, что заявляемая композиция, включающая полимерное связующее и наноразмерные частицы магнитного материала, стабилизированные поверхностно-активным веществом, согласно изобретению, в качестве полимерного связующего содержит смесь полиметилфенилсилоксанового лака с эпоксидной смолой, а в качестве наноразмерных частиц магнитного материала содержит частицы оксида железа 34, стабилизированные амином, при следующем соотношении компонентов, мас. ч. полиметилфенилсилоксановый лак 100 эпоксидная смола 10 частицы оксида железа 34, стабилизированные амином 15-20. Благодаря введению в состав композиции, состоящей из смеси полиметилфенилсилоксанового лака с эпоксидной смолой, наноразмерных частиц оксида железа, стабилизированных органическим амином, который является и стабилизатором и отвердителем, в объеме адгезива на атомно-молекулярном уровне образуются координационные связи, так как атомы азота в органическом амине и железа в магнетите 34 обладают неспаренными электронами. В результате наличия этих химических связей материал приобретает более высокие физико-механические характеристики высокую адгезионную прочность сцепления с металлом,1 баллу по ГОСТ 15140-78, и микротвердость до 200 . Помимо функций воспроизводства координационных связей, придающих данному материалу трехмерную структуру и соответствующие ей термореактивные свойства, присутствие в адгезиве оксида железа 34, стабилизированного органическим амином, придает композиции магнитные свойства, улучшающие магнитные характеристики клеевых соединений. Предлагаемую композицию готовят следующим образом. Полиметилфенилсилоксановый лак КО-916 К помещают в емкость, добавляют эпоксидную смолу и тщательно перемешивают 0,5 часа, далее добавляют наноразмерный оксид железа 34 размером частиц 100-200 нм, стабилизированный органическим амином (например, моноэтаноламином или гексаметилентетрамином), и тщательно перемешивают суспензию еще в течение 15 мин до образования однородной смеси. 2 14233 1 2011.04.30 Примеры получения магнитной адгезивной композиции. Пример 1. Навеску 50 г полиметилфенилсилоксанового лака КО-916 К, 5 г эпоксидной смолы тщательно перемешивают 0,5 ч, затем добавляют 7,5 г наноразмерного оксида железа(34), стабилизированного моноэтаноламином, и приготовленную таким образом суспензию перемешивают еще в течение 15 мин до получения однородного состава. Затем композицию наносят кистью на пластины трансформаторного железа без покрытия, сдавливают и нагревают до 180 С в сушильном шкафу в течение 1 ч. Клеящий состав затвердевает в течение этого времени и пригоден для склеивания пластин трансформаторного железа. Адгезионная прочность клеевого соединения 1 баллу по ГОСТ 15140-78, микротвердость - 190 , время затвердевания - 1 ч. Пример 2. Навеску 50 г полиметилфенилсилоксанового лака КО-916 К, 5 г эпоксидной смолы тщательно перемешивают 0,5 часа, затем добавляют 7,5 г наноразмерного оксида железа(34), стабилизированного гексаметилентетрамином, и приготовленную таким образом суспензию перемешивают еще в течение 15 мин до получения однородного состава. Затем композицию наносят кистью на пластины трансформаторного железа без покрытия, сдавливают и нагревают до 180 в сушильном шкафу в течение 1 ч. Клеящий состав затвердевает в течение этого времени и пригоден для склеивания пластин трансформаторного железа без покрытия. Адгезионная прочность клеевого соединения 1 баллу по ГОСТ 15140-78, микротвердость - 200 , время затвердевания - 1 ч. Пример 3. Навеску 50 г полиметилфенилсилоксанового лака КО-916 К, 5 г эпоксидной смолы тщательно перемешивают. Далее добавляют 7,5 г наноразмерного порошка оксида железа(34), стабилизированного моноэтаноламином. Приготовленную таким образом суспензию перемешивают еще в течение 15 мин до получения однородной смеси. Затем смесь наносят кистью на пластины трансформаторного железа с алюмофосфатным покрытием,сдавливают и нагревают до 180 в сушильном шкафу. Клеящий состав затвердевает в течение 1 ч и пригоден для склеивания пластин трансформаторного железа с алюмофосфатным покрытием. Адгезионная прочность клея на алюмофосфатном покрытии - не более 1 балла по ГОСТ 15140-78, микротвердость - 160 , время затвердевания - 1 ч. Пример 4. Навеску 50 г полиметилфенилсилоксанового лака КО-916 К, 5 г эпоксидной смолы тщательно перемешивают. Далее добавляют 7,5 г наноразмерного порошка оксида железа(34), стабилизированного гексаметилентетрамином. Приготовленную таким образом суспензию перемешивают еще в течение 15 мин до получения однородного состава. Затем наносят кистью на пластины трансформаторного железа с алюмофосфатным покрытием,сдавливают и нагревают до 180 С в сушильном шкафу. Клеящий состав затвердевает в течение 1 ч и пригоден для склеивания пластин трансформаторного железа с алюмофосфатным покрытием. Адгезионная прочность клея на алюмофосфатном покрытии - не более 1 балла по ГОСТ 15140-78, микротвердость - 180 , время затвердевания - 1 час. Изготовление материала по прототипу. Пример 5. Навеску 50 г полиметилфенилсилоксанового лака КО-916 К и 5 г углерода технического тщательно перемешивают 2 ч, затем добавляют 50 г наноразмерного -феррита, стабилизированного олеиновой кислотой. Приготовленную таким образом суспензию перемешивают еще в течение 15 мин до получения однородного состава. Композицию наносят кистью на предварительно нагретые до 120-130 С пластины трансформаторного железа, покрытые слоем алюмофосфатного связующего, и сдавливают. Клеящий состав не затвердевает полностью и не пригоден для склеивания пластин трансформаторного железа. При нагреве пластин до 210 С в течение 3,5 ч адгезионный состав затвердевает полно 3 14233 1 2011.04.30 стью. Адгезионная прочность клея по прототипу на алюмофосфатном покрытии - не более 2 баллов по ГОСТ 15140-78, микротвердость - 67 . Таким образом, заявляемый материал наносится на подложки без подогрева, в то время как композиция прототипа требует их предварительного нагрева до 120-130 С и дальнейшей сушки в сушильном шкафу. Адгезионное сцепление с металлом у заявляемого материала значительно выше - менее 1 балла по ГОСТ 15140-78, против 2 баллов для прототипа. Микротвердостьпокрытия на основе заявляемого материала выше в среднем в 3 раза. Время полного затвердевания заявляемого материала в 3,5 раза меньше. Источники информации 1. Хрулев В Синтетические клеи и мастики. - . Высшая школа, 1970. 2. Патент РФ 2090585, 1997. 3. Патент США 6774171, МПК 08 3/10, 2004. 4. Патент РФ 2225425, МПК 09 9/00, 2004. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4