Силоксановая композиция, поглощающая механическую энергию

 

Использование: для поглощения механической энергии в амортизационных и тормозных устройствах. Сущность изобретения: композиция содержит, мас.ч.: диметилдиэтилсилоксановый каучук 100, аэросил 10-30, асбест 7-23, олигодиэтилсилоксановая жидкость с вязкостью 1,5 - 5,0 пуаз 75 - 150, метил-3,3,3-трифторпропилсилоксандиол с 3 - 10 мас.% гидроксильных групп или диметилметилфенилсилоксандиол, содержащий не менее 3 мас.% гидроксильных групп и 4 - 20 мас.% метилфенилсилоксизвеньев. 2 табл.

Изобретение относится к области получения эластомерных композиций для поглощения механической энергии на основе диметилдиэтилсилоксанового каучука и может быть использовано в амортизационных и тормозных устройствах в железнодорожной, авиационной и др. отраслях народного хозяйства.

Известны силоксановые композиции для поглощения механической энергии, содержащие помимо кремнийорганических олигомеров алифатические спирты с различным содержанием гидроксильных групп, минеральные масла, полиизобутилены с молекулярной массой 5000 50000, наполнители различной природы [Япония, заявка N 54-41957, публикация от 03.04.79] однако их энергоемкость не превышает 60 кДж.

Наиболее близкой по составу композицией, соответствующей данному изобретению, является композиция на основе борсодержащих сополимеров полидиметил-, метилфенил-, метилвинилсилоксандиолов, содержащая в качестве наполнителя силикагель с удельной поверхностью 10 400 м²/г, пигмента титановые белила, пластифицирующей добавки метилсилоксановое масло или глицерин, вулканизующего агента пероксид бензоила [патент Польши N 108635, С 08 L 83/12, 1981 г.

Недостатком этой композиции является сравнительно низкая энергоемкость. Указанная композиция используется в амортизационном устройстве железнодорожных вагонов (амортизатор KZE), работоспособность которого ограничена энергоемкостью 72 кДЖ при скорости соударений 10 12 км/ч и массе вагона 80-90 тонн [Проспект ф. Kolmex Co. LTd, Польша, Амортизатор KZE] Однако для условий дальних перевозок с целью снижения их стоимости требуется значительно большая грузоподъемность транспортных средств и увеличение скорости движения и, следовательно, увеличение энергоемкости эластомерных композиций, поглощающих механическую энергию.

В связи с вышеизложенным задачей настоящего изобретения является создание эластомерной композиции с энергоемкостью до 200 кДж, работоспособной в интервале температур от минус 60 до плюс 130^oC.

Эта задача решается таким образом, что в качестве эластомерной основы силоксановой композиции, поглощающей механическую энергию, используется диметилдиэтилсилоксановый каучук СКТЭМ-1, в качестве наполнителя аэросил и асбест, композиция содержит антиструктурирующую и пластифицирующую добавки при следующем соотношении компонентов: диметилдиэтилсилоксановый каучук 100 аэросил 10 30 асбест 7 23 антиструктурирующая добавка 1 4 метил-3,3,3-трифторпропилсилоксандиол или диметилметилфенилсилоксандиол пластифицирующая добавка олигодиэтилсилоксановая жидкость 75 150 При получении композиции используют следующие компоненты: каучук СКТЭМ-1, содержащий 25 35% мол. диэтисилоксановых звеньев (ТУ 38.403441-82), высокодисперсный оксид кремния аэросил А-300 (ГОСТ 14922-77), асбест (ТУ 6-05-1379-86), антиструктурирующую добавку - метил-3,3,3-трифторпропилсилоксандиол (ТУ 38.403674-90) или диметилметилфенилсилоксандиол, содержащий не менее 3 мол. гидроксильных групп и от 4 до 20 мол. метилфенилсилоксановых звеньев, пластифицирующую добавку олигоэтилсилоксановую жидкость ПЭС-5 (ГОСТ 13004-77).

Процесс смешения осуществляют в тихоходном лопастном смесителе 3Ш-4ВРК-01 при температуре (23 ± 5)^oC в течение 20 минут, вводя последовательно каучук, аэросил А-300, антиструктурирующую добавку, пластифицирующую добавку, асбест.

По истечении указанного времени смешения полученную композицию извлекают из смесителя, выдерживают на воздухе в течение 3 часов при температуре (23 ± 5)^oC и определяют реологические и низкотемпературные характеристики композиции, а также ее энергоемкость под действием сжимающего напряжения.

Дополнительно определяют реологические характеристики композиции после выдержки в течение 3 суток при (23 ± 5)^oC и 130^oC.

Пример 1. Композиции изготавливают вышеописанным образом, варьируя ингредиенты в количествах, указанных в таблице 1 под шифрами 2 6, в пределах заявляемой формулы. Низкотемпературные, реологические характеристики композиций и их энергоемкость приведены в таблице 2 под шифрами 2 6.

Пример 2. Композиции изготавливают аналогично примеру 1, варьируя количество фторсилоксанового диола от нуля до 5,0 масс. частей на 100 масс. частей каучука (таблица 1, шифры 7 8). Низкотемпературные, реологические характеристики композиций, энергоемкость приведены в таблице 2, шифры 7 8.

Исключение фторсилоксанового диола или увеличение его содержания в рецептуре приводит к нестабильности реологических характеристик, снижению энергоемкости композиции и ухудшению ее низкотемпературных свойств.

Пример 3. Композиции изготавливают аналогично примеру 1, варьируя содержание олигоэтилсилоксановой жидкости (ПЭС-5) в количествах, указанных в таблице 1 под шифрами 9 10. Низкотемпературные, реологические характеристики композиций, их энергоемкость приведены в таблице 2, шифры 9 10.

Изменение содержания ПЭС-5 выше и ниже оптимального (по предлагаемой формуле) приводит к снижению энергоемкости композиции и ухудшению низкотемпературных свойств.

Пример 4. Композиции изготавливают по примеру 1, варьируя содержание аэросила А-300 и асбеста в количествах, указанных в таблице 1 под шифрами 11 14. Характеристики композиций приведены в таблице 2, шифры 11 14.

Изменение содержания наполнителей аэросила А-300 и асбеста за пределами предлагаемой рецептуры приводит к нестабильности реологических характеристик и снижению энергоемкости композиции.

Из приведенных данных следует, что совокупность требуемых свойств композиции достигается при использовании рецептур шифров 2 6. Изменение содержания компонентов (рецептуры шифров 7 14) приводит к нестабильности реологических показателей композиции, ухудшению низкотемпературных свойств (рецептуры шифров 7, 8, 9, 10) и снижению энергоемкости.

Предлагаемая композиция, соответствующая рецептурам 2 6, для поглощения механической энергии обеспечивает работоспособность тормозных и амортизационных устройств транспортных средств при температурах от минус 60^o до 130^oC при энергоемкости в 2,8 ^oC 3,0 раза превышающей энергоемкость прототипа.

Формула изобретения

Силоксановая композиция, поглощающаяся механическую энергию, включающая органосилоксановый полимер, наполнитель и пластифицирующую добавку, отличающаяся тем, что в качестве органосилоксанового полимера она содержит диметилдиэтилсилоксановый каучук с 25 35 мол. диэтилсилоксановых звеньев, в качестве наполнителя аэросил и асбест, в качестве пластифицирующей добавки - олигодиэтилсилоксановую жидкость с вязкостью 1,5 5,0 Пуаз и дополнительно антиструктурирующую добавку метил-3,3,3-трифторпропилсилоксандиол с 3 10 мол. гидроксильных групп или диметилметилфенилсилоксандиол, содержащий не менее 3 мол. гидроксильных групп и 4 20 мол. метилфенилсилоксизвеньев при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Диметилдиэтилсилоксановый каучук 100
Аэросил 10 30
Асбест 7 23
Олигодиэтилсилоксановая жидкость 75 150
с вязкостью 1,5 5,0 Пуаз
Антиструктурирующая добавка метил-3,3,3-трифторпропилсилоксандиол с 3 - 10 мол. гидроксильных групп или диметилметилфенилсилоксандиол, содержащий не менее 3 мас. гидроксильных групп и 4 20 мас. метилфенилсилоксизвеньев 1 4

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4