Способ получения упругого и звукопоглощающего полимерного материала с термопластичными микросферами

Изобретение относится к технологии изготовления упругих, звукопоглощающих и звукоизолирующих композиций на основе полиуретанов и термопластичных микросфер. Способ получения композиции из полимерного материала и порошкообразного наполнителя содержит процессы смешения компонентов, удаления газовых включений и полимеризации композиции. Смешение компонентов производится в заливочной форме, выполненной в виде полого цилиндра и вращающейся вокруг своей оси. В качестве порошкообразного наполнителя используются расширенные микросферы в количестве 1-2 процента от веса композиции. Изобретение позволяет сократить время на очистку композиции от газовых включений, уменьшить эффект расслоения композиции за счет отверждения ее в процессе вращения. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к технологии изготовления упругих, звукопоглощающих и звукоизолирующих композиций на основе полимерного материала и порошкообразного наполнителя. В качестве порошкообразного наполнителя используются вспененные полимерные термопластичные микросферы (далее расширенные микросферы). Под действием гидростатического давления расширенные микросферы в полимерном материале не «схлопываются» полностью, обеспечивая наличие воздуха в композиции при высоких гидростатических давлениях. Благодаря этому образуется акустический слой упругодиссипативной среды, для которого характерна низкая скорость сдвиговых волн и значительное затухание в высокоэластичном материале. Среды с такими скоростями сдвиговых волн обладают хорошими звукопоглощающими и звукоизолирующими свойствами.

Задача получения звукопоглощающих и звукоизолирующих композиций актуальна для их применения в качестве гидроакустических экранов с целью повышения помехозащищенности приемных антенн.

Изобретение может быть применено для:

- чувствительных элементов волоконно-оптических датчиков давления;

- гидроакустических экранов преобразователей и антенн, предназначенных для формирования характеристик направленности, а также повышения помехозащищенности приемных антенн;

- гидроакустических покрытий, выполняемых из эластомеров, содержащих внутри себя сжимаемые воздушные полости, обеспечивающие интенсивные деформации сдвига вязкоупругого материала покрытия и послойно рассеивающие колебательную энергию корпусных металлоконструкций.

Известные способы изготовления композиций на основе полиуретанов и расширенных микросфер содержат процессы вакуумирования, которые предусматривают расширение воздушных включений, увеличение их плавучести и в результате преодоления сопротивления вязкой среды способствуют их всплытию на открытую поверхность композиции.

В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбран способ изготовления полимерных магнитов по патенту РФ №2057379, который заключается в том, что порошкообразный магнитный наполнитель смешивают под вакуумом с низковязким несшитым полимерным связующим и отвердителем, а затем производят формообразование путем разлива перемешанной массы в пресс-формы под давлением и полимеризации ее при определенной температуре.

Недостатками описанного способа являются сложность смешивания композиций в условиях вакуума и проведение формообразования изделия под давлением при обеспечении высокой температуры при полимеризации.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности очистки композиции от газовых включений, уменьшение эффекта расслоения композиции.

Особенность предлагаемого способа приготовления упругой композиции и удаления газовых включений заключается в послойном разделении неоднородных систем, различающихся по плотности, в процессе вращения при помощи центробежных сил. Такая технология предусматривает выдавливание газовых включений в результате формирования сред с различной плотностью и диаметром микросфер.

При воздействии центробежных сил и температуры одновременно происходит:

- извлечение газовых включений из полимерного материала;

- отделение газа, присоединенного к поверхности микросфер;

- извлечение газовых включений с поверхности заливочной формы;

- полимеризация композиции;

- послойное распределение микросфер в зависимости от их диаметров.

Сущность изобретения заключается в том, что расширенные микросферы, например «EXPACEL» 461 DET 80d25, смешиваются при вращении с полимерным материалом, например двухкомпонентным полиуретановым эластомером СПБ-ХП-80 ТУ 2224-001-20507988-2010, в течение времени, достаточного для смешения композиции, удаления газа и отверждения композиции. Приготовление композиции производится в заливочной форме (например, в виде полого цилиндра), вращающейся вокруг своей оси. Отвержденная композиция из полиуретана и микросфер, полученная при использовании такой заливочной формы, представляет собой упругое кольцо без газовых включений, обладающее упругостью и звукоизоляцией.

Известны способы получения полых изделий «разнообразных форм и размеров из термопластичных материалов, используемых в виде порошков или паст», путем ротационного и центробежного формований. (В.К. Крыжановский и др. Производство изделий из полимерных материалов // Санкт-Петербург, «Профессия», 2004, с. 348-352). В частности, эти методы подразумевают использование вращения вокруг собственной оси различных заливочных форм, включая и цилиндр. Однако данный способ применяется для изготовления полых изделий различной толщины, а не композиций с определенным распределением компонентов.

В предлагаемом способе используются жидкие полиуретаны холодного отверждения, смешение которых с расширенными микросферами позволяет при вращении заливочной формы вокруг горизонтальной оси сформировать композиционный материал, обладающий равномерной по длине изделия жесткостью.

Ниже рассмотрена последовательность действий при осуществлении заявленного способа:

- в каждую из двух емкостей технологической тары (при использовании двухкомпонентного полиуретана) заливают навеску компонента полиуретана, а в одну емкость засыпают навеску порошкообразного наполнителя (с соблюдением правил техники безопасности); оптимальное количество порошкового наполнителя применительно к микросферам «EXPACEL» составляет 1-2% от веса композиции, которое обеспечивает звукопоглощение и упругие свойства;

- смешивают навески полиуретана;

- микросферы «EXPACEL» засыпают в емкость с полиуретаном и смешивают композицию, например, с помощью лабораторной установки типа «Шнек»;

- устанавливают заливочную форму в центрифугу с горизонтальной осью вращения (заливочная форма имеет вид полого цилиндра, закрытого с торцов двумя крышками);

- через отверстие в одной из крышек (отверстие должно быть расположено вблизи от оси вращения формы) помещают смесь полиуретана и наполнителя в заливочную форму;

- вращают на центрифуге заливочную форму со смесью в течение времени, достаточного для смешения композиции, удаления газа и отверждения композиции;

- останавливают центрифугу, разбирают заливочную форму, извлекают деталь из композиционного материала в виде кольца.

Так, например, при вращении барабана центрифуги и находящегося в нем материала возникает центробежная сила С

C=mw2/R=Gw2/gR=Gn2R/900;

где: m - масса (кг);

w - окружная скорость, (м/с);

R - внутренний радиус барабана, (м);

g - ускорение свободного падения, (м/с2);

n - частота вращения барабана, (об/мин).

При вращении тела весом G=1 кг, C=n2/900 кгс.

Одним из основных критериев эффективности работы центрифуги является фактор разделения Фр:

Фр=w2R/g=n2R/900.

Фактор разделения показывает, во сколько раз центробежное ускорение, развиваемое в данной центрифуге, больше ускорения свободного падения. Чем больше фактор разделения, тем интенсивнее происходит процесс центрифугирования. На работу центрифуги существенно влияет вязкость жидкой фазы, снижающая ее производительность.

Способ разделения сред с помощью центрифуги позволяет:

- удалить газ из композиции;

- получить композиционный материал со стабильными упругими характеристиками. Этот эффект основывается, прежде всего, на том, что плотность полимерного материала в 30-50 раз больше плотности расширенных микросфер «EXPACEL» 461 DET 80 d25 (производства фирмы AkzoNobel).

Так, например, рассматривается полый цилиндр внутренним диаметром 35 мм, вращающийся вокруг горизонтальной оси со скоростью 5000 об/мин. Внутренняя полость цилиндра занята полиуретаном плотностью 1200 кг/м3 и микросферами плотностью 40 кг/м3 в количестве 2% к весу полиуретана. Масса полиуретана в цилиндре длиной 100 мм составит 0,120 кг, а вес микросфер - 0,0024 кг. Центробежное давление, действующее на стенку полого цилиндра от полиуретана, составит 0,5 кгс/см2, а давление со стороны микросфер - в 50 раз меньше.

Композиция с указанными плотностью и режимом вращения вокруг оси создает на газовом включении диаметром 1 мм радиальную выталкивающую силу (направленную к центру вращения) порядка 4×10-3 кгс.

Вакуумирование на таком же газовом включении в той же композиции создает выталкивающую силу порядка 1,2×10-6 кгс (без учета сопротивления вязкой среды).

Таким образом, «центробежный способ» удаления газовых включений из смеси полимерного материала с микросферами по сравнению с технологиями, использующими вакуумирование, позволяет осуществить более глубокую очистку композиционного материала от газа.

Микросферы в состоянии поставки представляют собой взвесь микросфер в некотором объеме воздуха, который неизбежно попадает при вводе микросфер в полиуретан. Для отделения микросфер от воздуха фирмой-поставщиком рекомендуется использование специализированных фильтров из спеченного полиэтилена. Однако данный способ не решает технологический вопрос ввода микросфер в полиуретан без газовых включений.

При воздействии центробежных сил используется комплексная технология:

- извлечения газовых включений из полимерного материала;

- отделения объема газа, присоединенного к микросферам;

- извлечение газовых включений от поверхности заливочной формы, в которой полимеризуется композиция.

Для получения пластин из колец, изготовленных в заливочной форме с горизонтальной осью вращения, композицию полимеризуют в течение 15 минут при температуре 20±2°C, после чего заготовка извлекается из заливочной формы, разрезается по образующей кольца, распределяется между двух жестких пластин, сжимается и отверждается в течение 20 минут при температуре 20±2°C.

Вышеизложенное позволяет осуществить достижение заявленного технического результата - существенно сократить время на очистку композиции от газовых включений, а также осуществить более широкий выбор рецептуры полимерного материала, уменьшить эффект расслоения композиции, отверждая ее в процессе вращения.

Смешение полиуретановой композиции холодной полимеризации «СПБ-ХП-80», имеющей твердость по шкале Шор А 75-80 ед., прочность при растяжении не менее 10,7 МПа и плотность 1300 кг/м3, производится в одноразовой емкости с использованием электропривода и лабораторной насадки типа «шнек» диаметром 25 мм при скорости вращения 250 об/мин. Добавление в полиуретановую смесь наполнителя из расширенных микросфер «EXPACEL» DET 100d25, имеющих размер частиц от 80 до 120 мкм с абсолютной плотностью 25±3 кг/м3. Расширенные микросферы были добавлены в полиуретановую композицию в количестве 1-2% от веса композиции.

Поскольку плотность микросфер гораздо ниже, чем у полиуретана (25 кг/м3 против 1300 кг/м3), необходимо соблюдение очередности смешения компонентов. При смешивании наполнитель подается порционно, исходя из объемов готовой смеси.

Для получения плоских пластин из композиционного материала изготавливают кольцевую деталь, сделанную по упомянутой технологии, разрезают кольцо по образующей, разворачивают кольцо по плоскости и зажимают между двумя параллельными плитами. При этом время полимеризации детали на центрифуге уменьшают до 20% по сравнению с полным временем отверждения полиуретана.

1. Способ получения композиции из полимерного материала и порошкообразного наполнителя, содержащий процессы смешения компонентов, удаления газовых включений и полимеризации композиции, отличающийся тем, что смешение компонентов производится в заливочной форме, выполненной в виде полого цилиндра и вращающейся вокруг своей оси, причем в качестве порошкообразного наполнителя используются расширенные микросферы в количестве 1-2 процента от веса композиции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расширенные микросферы смешивают с материалом полиуретановым двухкомпонентным СПБ-ХП-80.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что композицию полимеризуют при комнатной температуре в заливочной форме с горизонтальным расположением оси вращения.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к полиуретановому составу для получения голографических сред, включающему: (A) полиизоцианатную компоненту, содержащую по крайней мере один полиуретановый форполимер с концевой изоцианатной группой с функциональностью по изоцианатным группам от 1,9 до 5,0, у которого изоцианатная группа связана с первичным алифатическим остатком и который основан на соединениях с гидроксильными функциональными группами с функциональностью по гидроксильным группам от 1,6 до 2,05, (Б) реагирующие с изоцианатами простые полиэфирные полиолы, (B) уретановые акрилаты и/или уретановые метакрилаты с по меньшей мере одной ароматической структурной единицей и с коэффициентом преломления более 1,50 при 405 нм, которые свободны от изоцианатных групп и гидроксильных групп, (Г) радикальные стабилизаторы, (Д) фотоинициаторы на основе сочетаний боратных солей и одного или нескольких красителей с полосами поглощения, которые по крайней мере частично покрывают область спектра от 400 до 800 нм, (Е) в случае необходимости катализаторы и (Ж) в случае необходимости вспомогательные вещества и добавки.
Изобретение относится к химической технологии герметиков и заливочных компаундов и предназначено для использования в производстве пьезокерамических приемоизлучающих гидроакустических устройств, используемых для ультразвуковых систем визуализации подводных объектов и акустической микроскопии и других технологических и технических задач.
Изобретение относится к получению битумно-уретановых вяжущих для гидроизоляционных и антикоррозионных материалов и асфальтобетонных смесей. Вяжущее содержит битум, продукт алкоголиза отходов эластичных пенополиуретанов и изоцианатный компонент.
Изобретение относится к однокомпонентной полиуретановой пене с низким содержанием мономеров, пригодной для герметизации, изолирования и/или монтирования швов, поверхностей кровли, окон и дверей или для заполнения полостей.
Изобретение относится к способу получения термопластической композиции на основе крахмала, включающему следующие этапы, на которых: (a) выбирают, по меньшей мере, один гранулированный крахмал (компонент 1) и, по меньшей мере, один органический пластификатор (компонент 2) этого крахмала; (b) получают пластифицированную композицию путем термомеханического смешивания этого крахмала и этого органического пластификатора; (c) при необходимости включают в пластифицированную композицию, полученную на этапе (b), по меньшей мере, одно функциональное вещество (необязательный компонент 4), отличное от гранулированного крахмала, содержащее функциональные группы, имеющие активный водород, и/или функциональные группы, которые дают посредством гидролиза такие функциональные группы, имеющие активный водород; и (d) включают в полученную пластифицированную композицию, по меньшей мере, один связующий агент (компонент 3), имеющий молекулярный вес менее чем 5000, выбранный из органических двухосновных кислот и соединений, содержащих, по меньшей мере, две одинаковые или различные, свободные или скрытые функциональные группы, выбранные из функциональных групп изоцианата, карбамоилкапролактама, эпоксида, галогена, кислотного ангидрида, ацилгалогенида, оксихлорида, триметафосфата и алкоксисилана, причем указанный гранулированный крахмал представляет собой нативный крахмал, а указанный пластификатор выбирают из диолов, триолов и полиолов.

Изобретение относится к рецептурам жидких "гибридных" гидроксиламинных отвердителей для уретановых форполимеров с концевыми изоцианатными группами, применяющихся при получении напыляемых толстослойных полимочевинуретановых покрытий, предназначенных для защиты от коррозии металлических труб, фасонных соединительных деталей, запорной арматуры компрессорных и насосных станций, монтажных узлов магистральных и промысловых нефтегазопроводов, резервуаров подземного хранения сжиженного газа и нефтехранилищ в условиях заводского или трассового нанесения покрытий при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте.

Изобретение относится к технологической добавке, которая используется при переработке термопластичных полиуретанов, а также к ее получению и применению при переработке термопластичных полиуретанов в самонесущие пленки.

Изобретение относится к модифицированным полисилоксаном полигидроксиполиуретановым смолам. Предложена полигидрокси-полиуретановая смола, модифицированная полисилоксаном, отличающаяся тем, что ее получают взаимодействием соединения полисилоксана с пятичленным циклическим карбонатом формулы (1) и аминного соединения, причем содержание полисилоксановых сегментов в молекуле смолы составляет от 1 до 75 масс.%.

Настоящее изобретение относится к полиуретановому составу для получения голографических сред. Данный состав включает: A) полиизоцианатный компонент; B) изоцианат-реакционно-способный компонент, включающий, по меньшей мере, 50 вес.% в расчете на общую смесь B) полиэфирполиолов В1) со среднечисленными молекулярными весами больше 1000 г/моль, которые имеют показатель преломления nD 20<1,55 и содержат одно или несколько оксиалкильных звеньев формул (I)-(III): -СН2-СН2-О- (I) -CH2-CH(R)-O- (II) -СН2-СН2-СН2О- (III), при этом R является алкильным или арильным остатком, который может быть замещен или прерван гетероатомами; C) соединения, которые имеют показатель преломления nD 20>1,55 и содержат группы, реагирующие при действии актиничного излучения с этилен-ненасыщенными соединениями с полимеризацией (отверждаемые излучением группы), и сами не содержат NCO-групп; D) стабилизаторы радикалов; E) фотоинициаторы; F) при необходимости катализаторы; G) при необходимости вспомогательные вещества и добавки.

Изобретение относится к модифицированным полисилоксаном полигидроксиполиуретановым смолам. Предложена полигидроксиполиуретановая смола, модифицированная полисилоксаном, отличающаяся тем, что ее получают в реакции между пятичленным циклическим карбонатом и полисилоксановым соединением, модифицированным амином, причем содержание полисилоксановых сегментов в молекуле смолы составляет от 1 до 75 % масс.
Изобретение относится к композиции, которая обеспечивает активный барьер для газообразного кислорода с короткими периодами индукции поглощения кислорода. Композиция для изделия со сниженной газопроницаемостью содержит сложный полиэфир, сополимер простого эфира и сложного эфира и катализатор окисления, где сополимер простого эфира и сложного эфира содержит соединение цинка и по меньшей мере одно звено простого полиэфира, выбранное из группы, состоящей из поли(простого эфира тетраметилена) и поли(простого эфира тетраметилен-со-алкилена, где молекулярная масса указанного звена простого полиэфира находится в интервале от приблизительно 200 г/моль до приблизительно 5000 г/моль и указанное звено простого полиэфира присутствует в количестве от приблизительно 15 мас.% до приблизительно 95 мас.% указанного сополимера простого эфира и сложного эфира.

Изобретение относится к смеси полифенилсульфона (ПФСУ) и политетрафторэтилена (ПТФЭ) для изготовления формованных изделий из синтетического материала, к способу изготовления формованных изделий из синтетического материала и применению вышеуказанной смеси.

Изобретение относится к средствам для укупорки медицинских систем, в частности к пробке для укупорки медицинской системы. Пробка имеет две противоположные друг другу торцевые стороны.

Изобретение относится к композиции стабилизатора галогенсодержащих полимеров, не содержащей тяжелых металлов, и может быть использовано для стабилизации галогенсодержащих полимеров, в частности - для предотвращения появления нежелательного розового оттенка, а также к формованным изделиям, содержащим эту композицию стабилизатора.
Изобретение относится к листу, его применению и к полимерной композиции, используемой для получения пленки в виде листа. Лист характеризуется скоростью прохождения водяных паров (СПВП), равной, по меньшей мере, 100 г/м2·день при проведении измерения в соответствии с документом ISO 12572(B) при 1 бар, 23°C и 85%-ной относительной влажности.
Изобретение относится к эластомерной композиции. Композиция содержит гидрированный нитрильный каучук и 250-350 частей наполнителя на 100 частей каучука.
Изобретение относится к области полимерного материаловедения и может быть использовано в авиационной, аэрокосмической, автотранспортной и электронной промышленности.

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к получению композиционных материалов, используемых для изготовления резинотехнических изделий - кабелей, проводов, уплотнительных материалов.
Изобретение относится к композиции полимодального полиэтилена, имеющей улучшенное сопротивление растрескиванию под действием окружающей среды и более высокую скорость кристаллизации.

Изобретение может быть использовано для изготовления формованных изделий. Формованное изделие содержит формовочную композицую с модифицированной ударной прочностью, включающую ароматический поликарбонат, полиалкилентерефталат, привитой сополимеризат, модифицированный каучуком, и соль фосфиновой кислоты общей формулы , где Mm+ представляет собой катион металла.
Изобретение относится к получению формовочной массы или формованного изделия. Формовочную массу готовят на основе смеси полиамида и маточной смеси, содержащей сложный эфир угольной кислоты, особенно с фенолами или спиртами, и полиэфирамид. Полиамид имеет концевые группы, которые по меньшей мере на 50% находятся в виде концевых аминогрупп. Полиамид содержится в количестве от 10 до 99 масс.ч. Содержание полиэфирамида в маточной смеси составляет от 1 до 90 масс.ч. Концевые группы полиэфирамида по меньшей мере на 50% находятся в виде аминогрупп. Смесь, при необходимости, подвергают хранению и/или транспортированию. Смесь подвергают смешению в расплаве при сдвиговом воздействии. Расплавленную смесь выгружают и отверждают с получением формовочной массы или формованного изделия. Формованное изделие представляет собой профиль, пластину или пленку. Полученный продукт обладает повышенным содержанием концевых аминогрупп и в результате повышенной стойкостью к гидролизу. 2 н. и 7 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к технологии изготовления упругих, звукопоглощающих и звукоизолирующих композиций на основе полиуретанов и термопластичных микросфер. Способ получения композиции из полимерного материала и порошкообразного наполнителя содержит процессы смешения компонентов, удаления газовых включений и полимеризации композиции. Смешение компонентов производится в заливочной форме, выполненной в виде полого цилиндра и вращающейся вокруг своей оси. В качестве порошкообразного наполнителя используются расширенные микросферы в количестве 1-2 процента от веса композиции. Изобретение позволяет сократить время на очистку композиции от газовых включений, уменьшить эффект расслоения композиции за счет отверждения ее в процессе вращения. 2 з.п. ф-лы.

Наверх