Разработка герметиков нового поколения

Как создать высококонкурентный продукт, не уступающий импортным аналогам?

Вопрос производства импортозамещающих продуктов становится все более значимым в различных отраслях промышленности, поскольку отечественные производители могут не только обеспечить внутренние потребности в качественной продукции, но и занять позиции на глобальном рынке.

При разработке новых герметизирующих материалов важными параметрами, которые следует определять и понимать причины и механизм их изменения, являются адгезионные и когезионные свойства, успешно измеряемые при помощи ротационных реометров серии DHR (производитель TA Instruments), а также модуль упругости и переход стеклования методом термомеханического анализа.

Самые последние достижения в исследовании герметиков были представлены на прошедшем 19-20 мая онлайн-форуме “Клеи и герметики: достижения, рынок, сырье” . С работами по разработке герметиков в соответствии с ГОСТами ГОСТ 32618.2 2014, ISO 11359 2 1999, ISO 6721 5 1996  можно ознакомиться в докладе к.х.н. Гладких Светланы Николаевны (ООО НПФ “Адгезив”): “Применение методов термического анализа для эффективной разработки клеев, герметиков”, посмотрев запись по ссылке (доклад С.Н. Гладких начинается в 3:47:03).

Вкратце, для оценки температурного интервала работоспособности герметиков можно использовать их термомеханические характеристики (модули упругости при изгибе (Е) при температуре 20 °С, температуры стеклования (Tg), определенные по максимуму пика тангенса угла механических потерь).  Полезно сравнивать их размягчения при нагревании на каждые 50 ?С, отнесенные к 1 градусу. Это позволяет использовать термомеханический анализатор (ТМА) для оценки теплостойкости материалов без длительных и трудоемких испытаний.

Установлено, что значения термомеханических показателей зависят от состава герметиков.

Когда проведение испытаний высокоэластичных герметизирующих материалов в режиме трехточечного изгиба невозможно, то используется метод пенетрации при динамическом нагружении. Пенетрация – один из видов деформации, применяемых в ТМА, когда в ходе исследования происходит постепенное внедрение в массу исследуемого образца нагруженного пуансона (зонда, индентора) с наконечником заведомо меньшего сечения, чем рабочая поверхность образца. Нагрузка, действующая через пуансон, вызывает деформацию образца, в частности его толщины, которая может измеряться. Пенетрационный метод позволяет измерять усилие, необходимое для внедрения цилиндрического зонда (индентора) в толщину продукта на заданную глубину. Величина этого усилия пропорциональна модулю упругости при пенетрации - показателю сопротивления материала внедрению в него зонда.

В докладе С.Н. Гладких представлены данные, полученные с использованием термомеханического анализатора TA Instruments TMA Q-400 ЕМ. В настоящее время компания TA Instruments выпускает термомеханические анализаторы нового поколения Discovery 450 и Discovery 450EM. Они позволяют с высокой точностью измерять линейные размеры образца в зависимости от температуры при контролируемой нагрузке, позволяют работать с различными режимами деформации (сжатие, растяжение, изгиб по двум и трем точкам, пенетрация, сдвиг, сжатие в жидкости, растяжение в жидкости) с использованием различных газовых сред, температур и режимов нагружения. В дополнении к этому анализатор Discovery 450 EM позволяет работать в режимах модулированной нагрузки (ДМА), модулированной температуры (МТМА).

С подробной информацией об исследовании клеев-герметиков можно ознакомиться в следующих литературных источниках:

• Гладких С.Н., Логинова С.Е. Кладов М.Ю., Белинский М.А Исследование уретановых герметиков методами термического анализа// Клеи. Герметики. Технологии.  – 2019.- № 1, С. 22-30.
• Логинова С.Е., Гладких С.Н., Курилова Е. А. , Никонова Н. В. Гибридные полиуретановые клеи-герметики с повышенными прочностными характеристиками // Клеи. Герметики. Технологии. - 2020. № 9, С. 2-5.
• S. N. Gladkikh, E. A. Kurilovaa, and N. V. Nikonova Hybrid Polyurethane Adhesive Sealants with Increased Strength Characteristics S //Polymer Science, Series D, 2021, Vol. 14, No. 2, pp. 156–159.
• Петлин И.А. Разработка герметиков на основе силилированных уретановых олигомеров. Диссертация канд. техн. наук, Казань, КНИТУ, 2016, с. 73, 95.

В данном материале затронута тема разработки герметиков нового поколения, но общий подход с применением аналитического оборудования может быть использован для разработки широкого круга материалов. За подробной информации об оборудовании обращайтесь в ближайший офис компании INTERTECH Corporation.