Вибропоглощающая мастика

Изобретение относится к материалам, покрытия из которых высокоэффективно снижают вибрационные нагрузки в широком интервале температур (от -40 до +90°С), и может быть использовано в качестве покрытий металлических конструкций, испытывающих повышенные вибрационные нагрузки, а также покрытий корпусов транспортных средств, судов, двигателей и т.п. Мастика содержит связующее, состоящее из четырех латексов: сополимера бутилакрилата со стиролом и метакриловой кислотой, сополимера 2-этилгексилакрилата со стиролом и метакриловой кислотой, сополимера бутилакрилата с акрилонитритом и метакриловой кислотой и сополимер стирола с метакриловой кислотой, пластификатор "Эдос", в качестве наполнителя - смесь каолина с наполнителем, выбранным из группы, включающей волластонит, перлит, кизельгур, пигмосил, диспергатор и антипирен. Технический результат - повышение вибропоглощающих свойств мастики, улучшение гигиенических характеристик покрытия и возможность использования заявленной мастики для более широкого класса изделий. 5 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к материалам, покрытия из которых высокоэффективно снижают вибрационные нагрузки в широком интервале температур (от -40 до +90°С), и может быть использовано в качестве покрытий металлических конструкций, испытывающих повышенные вибрационные нагрузки, а также покрытий корпусов транспортных средств, судов, двигателей и т.п.

Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.

Известна вибропоглощающая мастика, включающая 50-57%-ную поливинилацетатную дисперсию, 50%-ный латекс бутадиенового карбоксилсодержащего каучука с содержанием метакриловой кислоты 6-10% и наполнитель, которая дополнительно содержит 60-65%-ный водный раствор карбамидформальдегидной смолы, а в качестве наполнителя она содержит слюду мусковит с фракционным размером частиц 40-160 мкм и 500-750 мкм при соотношении фракций 5:1 или аспирационный минеральный композит, являющийся отходом при обогащении и помоле кварц-полевошпатной руды, поверхность которого модифицирована 2-3%-ным раствором кремнийорганической жидкости при следующем соотношении компонентов, мас.ч%:

50-57%-ная поливинилацетатная дисперсия - 30-70

50%-ный латексбутадиенового карбоксилсодержащего каучука с содержанием

метакриловой кислоты 6-10% - 3-10

60-65%-ный водный раствор карбамидформальдегидной смолы - 100

наполнитель - 40-90

Данная мастика защищена патентом РФ №2043377, C 09 D 131/04.

Известна вибропоглощающая мастика “ВПМ-1”, включающая поливинилацетатную пластифицированную дисперсию, хлорпарафин, нефелиновый антипирен и графит, см. ТУ 2068474-296-92.

Известна вибропоглощающая мастика, включающая водную поливинилацетатную дисперсию, пластифицированную дибутилфталатом в количестве 15% мас., нефелиновый антипирен и кристаллический графит, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

водная поливинилацетатная дисперсия,

пластифицированная дибутилфталатом 45,5-50,0

нефелиновый антипирен 14,0-18,0

кристаллический графит 36,0-40,0

Данная мастика защищена а.с. СССР №1451150, C 09 D 3/74.

Известна виброшумопоглощающая композиция на основе битума, включающая в качестве наполнителя графит, характеризующийся тем, что он дополнительно включает каолин и тальк при следующем соотношении компонентов, мас.%:

битум нефтяной - 100

графит - 8,0-12,0

каолин - 60-80

тальк - 40-60

Данная мастика защищена патентом РФ №2188214, C 08 L 95/00.

Известна вибропоглощающая мастика, включающая поливинилацетатную дисперсию, пластифицированную дибутилфталатом, хлорпарафин, нефелиновый антипирен и кристаллический графит, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

поливинилацетатная дисперсия, пластифицированная дибутилфталатом 100

хлорпарафин 12,5-30,0

нефелиновый антипирен 18,75-25,0

кристаллический графит 62,5-80,0

Данная мастика, защищенная а.с. СССР №685681, C 09 D 3/74, содержит пластификатор (дибутилфталат) имеющий повышенный II класс опасности.

Этого недостатка лишена вибропоглощающая мастика, включающая поливинилацетатную дисперсию, хлорпарафин, нефелиновый антипирен и графит, которая характеризуется тем, что в качестве пластификатора она содержит пластификатор “Эдос” и диспергатор при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

поливинилацетатная дисперсия - 100,0

пластификатор “Эдос” - 40,0-80,0

хлорпарафин - 25,0-70,0

нефелиновый антипирен - 15,0-60,0

графит - 100,0-300,0

диспергатор - 2,0-15,0

Данная мастика защищена патентом РФ №2181739, C 09 D 131/04, патентообладателями которого являются заявители данной заявки.

По наибольшему количеству сходных признаков данное техническое решение выбрано за прототип настоящего изобретения.

Недостатком прототипа и всех известных заявителей аналогов является недостаточно высокий и недостаточно стабильный по температуре уровень вибропоглощения, а также узкая температурная область эффективного вибропоглощения.

Задачей изобретения является обеспечение высокого и стабильного уровня вибропоглощения, а также расширения температурной области вибропоглощения.

Сущность заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата.

Согласно изобретению вибропоглощающая мастика, включающая полимерную связующую основу, пластификатор, диспергатор и смесь наполнителей, характеризуется тем, что ее полимерная связующая основа включает смесь четырех латексов, а именно, сополимера бутилакрилата со стиролом и метакриловой кислотой, сополимера 2-этилгексилакрилата со стиролом и метакриловой кислотой, сополимера бутилакрилата с акрилонитритом и метакриловой кислотой и сополимера стирола с метакриловой кислотой при следующем соотношении указанных компонентов, соответственно, 1:1:3:5.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Кроме этого, заявленное решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, конкретные формы его материального воплощения либо особые условия его использования, а именно:

- в качестве наполнителя может быть использован высокодисперсный наполнитель, представляющий собой композицию каолина с тонкодисперсным кварцполевошпатным наполнителем с рН 7,0-8,0,

- в качестве высокодисперсного кварцполевошпатного наполнителя может быть использован пегмосил,

- в качестве наполнителя может быть использован высокодисперсный наполнитель, представляющий собой композицию каолина с микроармирующим наполнителем CaSiO₃ игольчатого типа с рН 8,5-10,5,

- в качестве микроармирующего наполнителя СаSiO₃ игольчатого типа может быть использован природный силикат Са, например, волластонит,

- в качестве наполнителя может быть использован высокодисперсный наполнитель, представляющий собой композицию каолина с пористыми диатомитами SiO₂ с рН 10,0,

- в качестве пористых диатомитов могут быть использованы перлит или кизельгур,

- в качестве наполнителя может быть использован высокодисперсный наполнитель, представляющий собой композицию каолина с тонкодисперсным гидроксидом и оксидом алюминия, например, пигмоксалем,

- в качестве пластификатора может быть использован пластификатор "Эдос",

- в качестве диспергатора может быть использован триполифосфат натрия, гексаметафосфат натрия, а также любое другое вещество, способное обеспечить равномерное распределение наполнителя в смеси латексов,

- дополнительно может быть использован антипирен для понижения горючести композиции.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, существенные признаки которых идентичны признакам заявленного изобретения, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта. В предложенном техническом решении достигается повышение вибропоглощающих свойств мастики при одновременном расширении температурной области вибропоглощения, повышении ее адгезионных свойств, улучшении гигиенических и эстетических характеристик мастики. Достигаемые изобретением новые свойства мастики существенно расширяют ее функциональные возможности и позволяют использовать ее для более широкого класса изделий и сооружений.

Отдельные признаки заявленного изобретения порознь известны из уровня техники, однако заявителям не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Заявленную вибропоглощающую мастику готовят поэтапно. Сначала приготавливают связующее, состоящее из четырех латексов: сополимера бутилакрилата с содержанием стирола до 45% и метакриловой кислотой, сополимера 2-этилгексилакрилата со стиролом и метакриловой кислотой, сополимера бутилакрилата с акрилонитритом и метакриловой кислотой и сополимер стирола с метакриловой кислотой (выпускаемые по ТУ, например, ТУ 2241-001-47923137-01), добавляют пластификатор, например, пластификатор "Эдос" (ТУ 2493-003-13004749-93), который представляет собой смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, заправленную диспергатором, антипиреном.

Затем приготавливают смесь мелкодисперсных наполнителей на основе каолина со щелочной реакцией pH≥7 и одного из четырех вышеперечисленных вариантов наполнителя (гидроксаль, пегмосил, волластонит, вспученный перлит), а также раствора диспергатора, например, триполифосфата натрия (ТУ 2148-095-43499406-98) и антипирена, например, гексобромциклододекан (ТУ 6-08-340-76). Затем производят смешивание приготовленных компонентов в смесителе и хранят полученную таким образом мастику в закрытой таре.

Основной эксплуатационной характеристикой вибропоглощающих мастик является величина тангенса угла механических потерь, которая для данной композиции в широком температурном интервале сохраняет высокие значения в широком температурном интервале.

Для определения свойств заявленной мастики было приготовлено несколько составов (таблица 1).

Таблица 1
Компонент (мас.ч)	Образец 1	Образец 2	Образец 3	Образец 4	Образец 5
Сополимер бутилакрилата со стиролом и метакриловой кислотой	6,0	6,0	6,0	6,0	6,0
Сополимера 2-этилгексилакрилата со стиролом и метакриловой кислотой	6,0	6,0	6,0	6,0	6,0
Сополимера бутилакрилата с акрилонитритом и метакриловой кислотой	18,0	18,0	18,0	18,0	18,0
Сополимер стирола с метакриловой кислотой	30,0	30,0	30,0	30,0	30,0
Пластификатор “ЭДОС”	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0
Каолин	30,0	30,0	30,0	30,0	30,0
Пегмосил	15,0	-	-	-	-
Волластонит	-	15,0	-	-	-
Перлит	-	-	15,0	-	-
Кизельгур	-	-	-	15,0	-
Пигмоксаль	-	-	-	-	15,0

Зависимость вибропоглощающих свойств заявленной композиции от температуры приведены в таблице 2.

Из таблицы видно, что заявленная мастика имеет высокие вибропоглощающие свойства в широком интервале температур от -40°С до +80°С.

Использование в мастике четырех латексов в заявленном сбалансированном соотношении обеспечивает стабильно высокий уровень механических потерь в широком температурном интервале и высокий уровень адгезии практически ко всем субстратам. Различные варианты наполнителей обеспечивают достижение ряда дополнительных свойств мастики, что существенно расширяет ее функциональные возможности и области применения. Так использование пегмоксила приводит к облегчению диспергируемости, понижению вязкости мастики и улучшению ее тиксотропных свойств, приданию ей хим- и атмосфероизносостойкости, повышению когезионной прочности. Использование волластонита приводит к упрочнению, уменьшению усадки мастики. Использование перлита или кизельгура придает мастике свойство укрывистости, уменьшает плотность, сокращает время высыхания мастики, повышает порогазообмен через мастику, снижает усадку. Использование пигмоксоля повышает огнестойкость мастики и замедляет процесс расслоения.

Таким образом, мелкодисперсные наполнители на основе каолина со щелочной реакцией pH≥7 обеспечивают низкий уровень вязкости, высокую тиксотропность, химическую и атмосферную устойчивость, повышение уровня когезионной прочности и высокую адгезию, регулируемый уровень плотности.

В заявленной мастике использован пластификатор “Эдос”, который имеет III класс опасности. Это обеспечивает улучшение гигиенических характеристик покрытия и возможность использования заявленной мастики для более широкого класса изделий.

Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается успешными результатами опытного применения заявленной мастики, которая может быть изготовлена промышленным способом с использованием известных компонентов и технических средств, что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию “промышленная применимость”.

Использование заявленного решения обеспечивает повышение вибропоглощающих свойств мастики, улучшение гигиенических характеристик покрытия и возможность использования заявленной мастики для более широкого класса изделий.

1. Вибропоглощающая мастика, содержащая полимерную связующую основу, пластификатор, диспергатор и наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве полимерной связующей основы она содержит смесь четырех латексов - сополимера бутилакрилата со стиролом и метакриловой кислотой, сополимера 2-этилгексилакрилата со стиролом и метакриловой кислотой, сополимера бутилакрилата с акрилонитрилом и метакриловой кислотой и сополимера стирола с метакриловой кислотой при массовом соотношении 1:1:3:5 соответственно, а в качестве наполнителя - смесь каолина с наполнителем, выбранным из группы, включающей волластонит, перлит, кизельгур, пигмоксаль.

2. Мастика по п.1, отличающаяся тем, что смесь каолина с наполнителем произведена при массовом соотношении 30:15 соответственно.

3. Мастика по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пластификатора она содержит пластификатор “Эдос” на основе диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров.

4. Мастика по п.1, отличающаяся тем, что в качестве диспергатора она содержит триполифосфат натрия.

5. Мастика по п.1, отличающаяся тем, что в качестве диспергатора она содержит гексаметафосфат натрия.

6. Мастика по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит антипирен.