Композиционный полимерный материал для вибропоглощающих покрытий и способ их монтажа


 


Владельцы патента RU 2534242:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к наполненным композиционным полимерным материалам, предназначенным для напольных вибропоглощающих покрытий и может быть использовано в судостроении, гражданском и промышленном строительстве и других отраслях. Композиционный полимерный материал представляет собой резиновую смесь разнообразной цветовой гаммы на основе комбинации бутадиен-нитрильного каучука и цис-изопренового каучука, перерабатываемую формовым способом. Резиновая смесь включает сульфенамид, тиурам, N,N'-дитиодиморфолин, оксид цинка, стеариновую кислоту, смолу стирольно-инденовую, 2,5-ди-третбутилгидрохинон, антипирен - триоксид сурьмы - и хлорпарафин ХП-1100, водопоглотитель - кальцийнафт. Способ монтажа покрытия включает нанесение водостойкого клеевого состава на основе полиуретана с обеспечением прочности при отслаивании до 8-10 кН/м. Изобретение позволяет улучшить динамические показатели, эластичность, уменьшить изнашиваемость, увеличивает герметизирующую способность и эксплуатационные свойства материала. Материал обеспечивает покрытиям токсикологическую безопасность, является огнестойким, имеет высокую прочность крепления с монтажной поверхностью. 2 н.п. ф-лы, 3 табл.

 

Изобретение относится к наполненным композиционным полимерным материалам (КПМ), предназначенным для напольных покрытий, обладающих высокой износостойкостью и способностью выдерживать высокие нагрузки, и может быть использовано в судостроении, гражданском строительстве и других областях техники. Кроме того, КПМ устойчивы к механическим повреждениям, являются огнестойкими и токсикологически безопасными. Способность поглощать при деформации большое количество колебательной энергии позволяет использовать их в качестве элементов вибропоглощающих покрытий. Эффективность вибропоглощающих свойств КПМ определяется их вязкоупругими параметрами. Изменяя тип образованных в процессе вулканизации поперечных связей и параметры вулканизационной сетки можно практически изменять динамические характеристики материала, динамический модуль, модуль внутреннего трения, спектр времени релаксации, ответственные за борьбу с шумом и звуковой вибрацией. Таким образом, используя принципы построения рецептуры при создании КПМ с низким динамическим модулем и высоким коэффициентом механических потерь и анализ результатов предшествующих работ, осуществляется выбор оптимальной вулканизационной системы и плотности поперечных связей.

Известны различные технические решения по созданию КПМ, предназначенных для традиционных напольных покрытий и соответствующих самым высоким требованиям по качественным характеристикам и функциональности.

До настоящего времени в качестве напольных покрытий традиционно используются линолеумы (патенты РФ №2281962, №02156266, №02051933, №02148497, №99124375, №2258718), полимерной основой которых является поливинилхлорид - полимер линейного строения с и жесткой структурой пространственной сетки, которая определяет низкое акустическое сопротивление и низкую динамическую упругость композиционного материала. Коэффициент механических потерь составляет величину не более 0,03. На основании вышеуказанного, линолеумы не обеспечивают требуемую защиту от вибрации современных конструкций и механизмов. Кроме того, введение в линолеумы в качестве стабилизаторов, пластификаторов и других технологических добавок (эпоксифталатов, крезилдифенилфосфатов, хлорпарафинов, сульфатов свинца и др.) не позволяет осуществлять процесс производства по экологически чистой технологии. Наиболее эффективными полимерными материалами для виброзащиты являются резины на основе высокомолекулярных полимеров (каучуков).

Представленный в виде резиновой смеси КПМ обеспечивает вулканизатам и изделиям, изготовленным из него, высокие прочностные характеристики и стабильные эксплуатационные свойства.

Динамические характеристики КПМ косвенно характеризуются следующими показателями: модулем сдвига (изгиба), коэффициентом механических потерь, модулем потерь, а эффективность защиты от шума и вибрации (вибродемпфирование) оценивают на макетах - имитаторах покрытия.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению по составу, способу изготовления и уровню технических параметров является «Композиционный полимерный материал для палубных и напольных покрытий» (заявка на изобретение №2012108977 от 12.03.2012) - прототип. Содержит бутадиеннитрильный каучук СКН-26 ПВХ-30, вулканизующую систему из альтакса, сульфенамида, серы и тиурама, активаторы вулканизации - оксид цинка и стеариновую кислоту, в качестве антискорчинга N-циклогексилтиофталимид, противостаритель - 2,2,4-триметил 1,2-дигидрохинолин и «реакционный» пластификатор - олигоэфиракрилат ТГМ-3, комбинацию наполнителей из диоксида кремния, диоксида титана и мела при их массовом соотношении 35÷115:4÷20:5÷50 соответственно, а в качестве антипиренов - триоксид сурьмы и борат цинка в соотношении 3÷20:5÷25 и красители (пигменты) в количестве 3÷50 мас.% от доли полимера.

Представленный КПМ прототипа обеспечивает покрытиям, изготовленным из него, высокие значения прочностных показателей, стабильные эксплуатационные свойства и хорошие динамические характеристики. Однако по ряду технических и эксплуатационных свойств он уступает предлагаемому материалу. КПМ-прототип имеет низкое значение показателя, относительное удлинение при разрыве 8р - не более 150% и высокую твердость по Шору А - 97÷98 относительных единиц Шора А. Низкие значения εp и высокие значения твердости по Шору А свидетельствуют о снижении вязкоупругих параметров композиции и в связи с этим - динамической упругости материала. Жесткий КПМ приводит к снижению до предельного уровня эффективности вибро- и звукопоглощения.

В прототипе коэффициент механических потерь в частотном диапазоне 7,8-1000 Гц при механическом смещении 1,0 мкм не превышает 0,3, а в низкочастотной области - 0,1-0,13, тогда как динамический модуль сдвига (изгиба) достигает высоких значений: 19÷30 ГПа. При этом коэффициент механических потерь и его динамический модуль находятся в обратно пропорциональной зависимости. Высокие значения показателя «твердость» КПМ и потеря гибкости сужают области его применения, затрудняя нанесение на технические конструкции сложной формы. КПМ имеет и ряд недостатков эстетического плана: присутствие в составе КПМ 2,2,4-триметил 1,2-дигидрохинолина в дозировках 0,5÷1,5 мас.ч. вызывает неустойчивость окрашивания материала светлых тонов. Проявляется это небольшим изменением первоначального цвета КПМ после вулканизации, что ограничивает выбор цветовой палитры в части светлых тонов. Низкие адгезионные свойства не позволяют осуществлять монтаж покрытия с надежной прочностью крепления, что особенно важно для условий эксплуатации в морской среде.

Задачей предлагаемого изобретения является создание нового КПМ, перерабатываемого формовым способом, предназначенного для вибропоглощающих покрытий, применяемых в судостроении, гражданском и промышленном строительстве и других отраслях, также в изобретение включен способ монтажа покрытий. Это достигается тем, что предлагаемый композиционный материал разнообразной цветовой гаммы на основе бутадиеннитрильного каучука, модифицированного ПВХ, перерабатываемый формовым способом, включает вулканизующие агенты, противостарители, антиоксиданты, пластификаторы, пигменты и наполнители. В качестве полимерной основы используется комбинация бутадиеннитрильного каучука, модифицированного ПВХ и содержащего 35÷41 мас.% нитрила акриловой кислоты. При этом дополнительно включает N,N'-дитиодиморфолин, смолу стирольно-инденовую, гидроксид алюминия, каолин и в качестве антипиренов - комбинацию триоксида сурьмы и хлорпарафина ХП-1100 в соотношении 4,4:13 мас.%, для комплексной защиты от теплового и озонного старения - 2,5-ди-третбутилгидрохинон. Введение в рецептуру КПМ влагопоглотителя в виде пасты кальцийнафт в дозировке 0,5÷2,0 мас.% обеспечивает прочность крепления покрытий при монтаже конструкций не менее 8÷10 кН/м. Способ монтажа покрытия включает в себя подготовку монтажной поверхности и нанесение клеевого состава; для обеспечения адгезионной прочности используют клеевой состав на основе полиуретана.

Предлагаемый композиционный полимерный материал представляет собой многокомпонентную систему. Введение в состав предлагаемого материала вышеперечисленных компонентов в перечисленных дозировках позволяет создать в материале прочную структуру при сохранении динамической упругости материала и получить динамический модуль сдвига в пределах 200÷500 кгс/см2, а показатель «твердость по Шору А» - в пределах 65÷80 относительных единиц Шора А. При этом величина коэффициента механических потерь на низких частотах (7,8-100 Гц) возрастает до значений 0,25÷0,3, а на высоких частотах (до 1000 Гц) составляет 0,5÷0,6. Таким образом, предлагаемый КПМ обеспечивает более эффективную защиту от низкочастотных вибраций по сравнению с КПМ прототипа. Покрытия из данного материала отличаются стабильной упругостью и сочетают в себе высокую комфортабельность при ходьбе с отличным шумопоглощением - до 25÷35 дБ. Материал технологичен, передает сложные изгибы любой поверхности при монтаже, соответствует требованиям европейского стандарта к напольным покрытиям по износостойкости, долговечности, антистатическим и огнестойким свойствам.

Новизна технических решений в предлагаемом изобретении заключается в том, что в результате ее реализации решается поставленная техническая задача, а именно - создание композиционного полимерного материала с улучшенными динамическими показателями, высокой эластичностью и уменьшенной изнашиваемостью при трении. Это достигается значительным сокращением содержания высокодисперсного наполнителя, что приводит к увеличению герметизирующей способности и эксплуатационной жизни материала. КПМ обладает улучшенными особенностями обработки, сохраняя низкий показатель абсолютной остаточной деформации при вдавливании. Кроме того, структура данного КПМ и введение в его состав влагопоглотителя обеспечивает высокую прочность крепления покрытия из КПМ при монтаже. Применение для комплексной защиты 2,5-ди-третбутилгидрохинона позволяет существенно улучшить цветоустойчивость, а по совокупности предлагаемых решений увеличивает ресурс работы покрытий.

Техническая сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется экспериментальными данными. В таблице 1 приведены примеры составов композиционных полимерных материалов - прототипа и заявляемой композиции. В таблице 2 приведены физико-механические и эксплуатационные характеристики прототипа и предлагаемых композиционных полимерных материалов. В таблице 3 приведены адгезионные характеристики КПМ, полученные на лабораторных образцах, изготовленных с применением клеевых материалов.

Таблица 1
Составы композиционного полимерного материала - прототипа и варианты заявляемой композиции
Компоненты композиционного полимерного материала Содержание в составе, масс.ч.
Прототип Примеры конкретного выполнения предлагаемого материала
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5 6 7
Бутадиеннитрильный каучук СКН-26 ПВХ-30 100,0 - - - - -
Бутадиеннитрильный каучук СКН-40 ПВХ-30 - 80,0 80,0 80,0 80,0 80,0
Цис-изопреновый каучук СКИ-3 - 20,0 20,0 20,0 20,0 20,0
Тиурам 1,0 0,6 1,1 1,55 2,0 2,5
Альтакс 1,0 - - - - -
Оксид цинка 5,7 5,0 8,75 12,5 16,25 20
Стеариновая кислота 1,0 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Сера 1,5 - - - - -
Сульфенамид Ц 1,5 2,0 1,625. 1,25 0,875 0,5
N-циклогексил-тиофталимид 0,5 ОД 0,2 0,3 0,4 0,5
Полимеризован-ный 2,2,4-триметил 1,2-дигидрохинолин 1,0 - - - - -
Продолжение таблицы 1
1 2 3 4 5 6 7
Диоксид кремния БС-100 100,0 40,0 45 50 55 60
Диоксид титана 10,0 20,0 16,425 12,85 9,3 5,7
Мел гидрофобный 15,0 - - - - -
Олигоэфиракрилат ТГМ-3 12,5 - - - - -
Триоксид сурьмы 15,0 5,0 7,5 10,0 12,5 15
Борат цинка 10,0 - - - - -
Паста
кальцийнафт
- 3,1 3,4 3,7 4,0 4,3
2,5-Ди-третбутилгидрохинон (дибуг) - 0,5 0,875 1,25 1,625 2,0
Смола
стирольно-
инденовая
- 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Каолин обогащенный - 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0
Хлорпарафин ХП1100 - 10,0 11,25 12,5 13,75 15,0
Гидроксид алюминия - 30 25,0 20,0 15,0 10,0
N,N'-
Дитиодиморфолин
- 2,0 1,725 1,45 1,175 0,9
Таблица 2
Физико-механические и эксплуатационные характеристики предлагаемых композиционных полимерных материалов в сравнении с прототипом
Показатели композиционных полимерных материалов после переработки по формовой технологии (145±5)°C×(40±1) мин Составы из таблицы 1 по примерам
Прототип 1 2 3 4 5
1 2 3 4 5 6 7
Температурный диапазон эксплуатации, °C -20÷50
Условная прочность при растяжении, МПа при температуре (20±5) °C 14,5 10,2 10,5 10,8 11,1 13,0
Продолжение таблицы 2
1 2 3 4 5 6 7
Относительное удлинение при разрыве, %, при температуре (20±5)°С 130 330 320 350 390 300
Твердость по Шору А, ед.Шор А 96÷98 65 70 72 74 78
Сопротивление раздиру, кгс/см 65,8 52,5 57,3 60,0 58,4 65,1
Набухание (до равновесного) в среде, %
бензин «галоша», 1 сут. 0,84 0,8÷0,83
вода пресная, 30 сут. 3,21 3,0
вода морская (10% NaCl), 30 сут. 3,25 3,1
масло АИ-20, 30 сут. 0,69 0,51
вода дезинфицирующая (10% ПВА), 30 сут. 3,89 2,8
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом·м Менее 5×1010
Огнестойкость:
индекс распространения пламени <20 <17
по поверхности
показатель горючести K≤1 K<1
Озоностойкость 244
Концентрация O3~0,1%, (трещин нет)
растяжение 20% (время до
появления трещин), мин
Водопоглощение, г/см2 0,0031 0,0033
Истираемость, м3/ТДж 138,9÷ 58,6÷85,0
68,5
Динамические свойства
Динамический модуль 1000÷ 210÷ 250÷ 280÷ 400÷ 100÷
сдвига, МПа 1400 400 550 500 700 350
Коэффициент механических 0,128÷ 0,3÷ 0,25÷ 0,31÷ 0,26÷ 0,33÷
потерь, tgδ в частотном 0,334 0,58 0,55 0,51 0,54 0,6
диапазоне 7,8-1000 Гц при механическом смещении 1,0 мкм
Таблица 3
Адгезионные характеристики предлагаемых композиционных полимерных материалов в сравнении с прототипом
Показатели композиционных полимерных материалов после переработки по формовой технологии (145±5)°C×(40±1) мин Составы из таблицы 1 по примерам
Прототип 1 2 3 4 5
1 2 3 4 5 6 7
Прочность связи КПМ с металлом при отслаивании с использованием полиуретанового клея UK 8103 3,5-5,0 9,8 9,6 10,3 10,2 10,3
Прочность связи КПМ с металлом при отрыве с использованием полиуретанового клея UK 8103 1,8-3,0 Более 5,0 Более 5,0 Более 5,0 Более 5,0 Более 5,0
Прочность связи КПМ с металлом при сдвиге с использованием полиуретанового клея UK 8103 2,5-3.5 4,4 5.3 4.2 4.5 5,2

В заявленных составах достигаются прочностные показатели: прочность при растяжении, сопротивление раздиру, твердость и другие (таблица 2), соответствующие уровню требований европейского стандарта к напольным покрытиям. Заявленный КПМ является трудновоспламеняемым, обеспечивает шумо- и виброзащиту в составе различных конструкций 25÷35 дБ. При этом адгезионные характеристики соединения покрытия на основе заявленного КПМ с металлом превышают аналогичные характеристики прототипа.

КПМ составов 1-5 соответствуют уровню требований для решения поставленной задачи.

Создание новой структуры КПМ с целью улучшения адгезии материала к поверхности конструкции и монтажным составам позволяет повысить прочность крепления покрытия на объект до 8-10 кН/м при отслаивании (таблица 3). Покрытия, изготовленные из предлагаемых КПМ обладают высокой износостойкостью и, соответственно, долговечностью, составляющей не менее 10 лет.

1. Композиционный полимерный материал разнообразной цветовой гаммы для вибропоглощающих покрытий, представляющий собой резиновую смесь на основе комбинации бутадиен-нитрильного каучука, модифицированного поливинилхлоридом, и цис-изопренового каучука, перерабатываемую формовым способом, включающую сульфенамид, тиурам, NN′-дитиодиморфолин, оксид цинка, стеариновую кислоту, смолу стирольно-инденовую, 2,5-дитретбутилгидрохинон, антипирен - триоксид сурьмы и хлорпарафин ХП-1100, водопоглотитель - пасту кальцийнафт.

2. Способ монтажа покрытия из композиционного полимерного материала по п.1, включающий подготовку монтажной поверхности, нанесение водостойкого клеевого состава на основе полиуретана на поверхность с обеспечением прочности крепления на объект при отслаивании до 8÷10 кН/м.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к морозостойкой резиновой смеси и может быть использовано в автомобильной и резинотехнической промышленности для изготовления уплотнительных деталей, эксплуатирующихся в условиях низких температур.
Изобретение относится к химической промышленности, в частности, к производству резиновых смесей, предназначенных для использования в производстве резинотехнических изделий.

Изобретение относится к производству вулканизуемой резиновой смеси на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, используемой для изготовления резиновых технических изделий, предназначенных для нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности, машиностроения.
Изобретение относится к высокопрочным композиционным полимерным материалам для палубных и напольных покрытий. Композиционный полимерный материал, представляющий собой резиновую смесь, перерабатываемую по формовой технологии, включающую полимерную матрицу, вулканизующую систему, состоящую из тиурама, альтакса, оксида цинка и стеариновой кислоты, наполнитель и технологические добавки.
Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано при изготовлении резиновых износостойких изделий конструкционного назначения, работающих в условиях интенсивного изнашивания, низких температур и агрессивных сред.

Изобретение относится к вулканизующейся полимерной композиции, полимерному вулканизату, полученному из полимерной композиции, и способу его получения. Вулканизующаяся полимерная композиция содержит (i) гидрированный полимер, обладающий главной полимерной цепью, образованной из (ia) от 25 до 89,5 мас.%, предпочтительно от 30 до 80 мас.% и более предпочтительно от 45 до 75 мас.% в пересчете на полимер первого мономера, который вводит по меньшей мере один из вторичных атомов углерода и третичный атом углерода в главную полимерную цепь, такого как по меньшей мере один диеновый мономер, и (ib) от 10 до 74,9 мас.%, предпочтительно от 10 до 60 мас.%, более предпочтительно от 15 до 55 мас.%, особенно предпочтительно от 20 до 50 мас.% в пересчете па полимер по меньшей мере второго мономера, такого как мономер α,β-этиленненасыщенного нитрила; (ic) от 0,1 до 20 мас.%, предпочтительно от 0,5 до 20 мас.%, более предпочтительно от 1 до 15 мас.%, особенно предпочтительно от 1,5 до 10 мас.% в пересчете на полимер по меньшей мере одного мономера моноэфира α,β-этиленненасыщенной дикарбоновой кислоты, мономера α,β-этиленненасыщенной дикарбоновой кислоты, мономера ангидрида α,β-этиленненасыщенной дикарбоновой кислоты или диэфира α,β-этиленненасыщенной дикарбоновой кислоты в качестве третьего мономера, где сумма содержаний всех мономерных звеньев, указанных в (ia), (ib) и (ic), равна 100 мас.%; (ii) по меньшей мере один сшивающий реагент-полиамин и (iii) по меньшей мере один би- или полициклический амин-основание, который выбран из группы, содержащей 1,5-диазабицикло[4.3.0]-5-нонен (ДБН), 1,4-диазабицикло[2.2.2]октан (ДАБЦО), 1,5,7-триазабицикло[4.4.0]дец-5-ен (ТБД), 7-метил-1,5,7-триазабицикло[4.4.0]дец-5-ен (МТБД) и их производные.
Изобретение относится к полимерным композициям и может быть использовано для изготовления полимерных труб, предназначенных для транспортировки воды, газа, нефтепродуктов и т.д.
Изобретение относится к производству вулканизуемой резиновой смеси на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука и может быть использовано для изготовления резиновых технических изделий для нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности, машиностроения.

Изобретение относится к области композиций на основе органических высокомолекулярных соединений, конкретнее, к твердому полимерному электролиту для литиевых аккумуляторов.
Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к производству резиновых смесей, используемых для изготовления изделий различного целевого назначения, в том числе пакерующих элементов (резиновых уплотнителей в нефтяных или газовых скважинах), используемых в производстве пакерно-якорного оборудования.
Изобретение относится к полимерным строительным материалам пониженной пожарной опасности, не поддерживающим горение, применяемым для герметизации и гидроизоляции стен, кровли, фундамента, подвалов, бассейнов, резервуаров для хранения горючего на АЗС.
Изобретение относится к способу получения сопряженного диенового каучука, пригодного к использованию в качестве исходного материала для сшитого каучука, который может использоваться в беговых дорожках протектора.

Изобретение относится к сополимеру сопряженного диенового соединения и несопряженного олефина. Сополимер сопряженного диенового соединения и несопряженного олефина содержит сополимер с монотонным изменением состава по цепи, включающий: по меньшей мере одного представителя, выбранного из блочной последовательности, содержащей мономерные звенья сопряженного диенового соединения, и блочной последовательности, содержащей мономерные звенья несопряженного олефина; и статистическую последовательность, содержащую статистически расположенные мономерные звенья сопряженного диенового соединения и мономерные звенья несопряженного олефина, при этом компонент несопряженного олефина включает структуру цепи, которая не содержит множества длинноцепочечных блочных компонентов несопряженного олефина с абсолютной молекулярной массой большей чем 10000, в то время как она содержит множество короткоцепочечных блочных компонентов несопряженного олефина с абсолютной молекулярной массой меньшей чем 10000.

Изобретение относится к конструкции автомобильной пневматической шине. Две боковины шины соединяются в коронной зоне, содержащей усилитель коронной зоны, который проходит в аксиальном направлении между двумя определяемыми в аксиальном направлении концами и поверх которого расположен протектор.
Изобретение относится к огнестойкой резиновой смеси и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, горнодобывающей и резинотехнической промышленности.
Изобретение относится к вулканизуемым композициям и к способу приготовления мультимодальной полимерной композиции, входящей в состав вулканизируемой композиции.

Изобретение относится к резиновой смеси для усиливающего слоя боковины или боковины самонесущей шины. Резиновая смесь для армирующего слоя боковины или боковины включает диеновый каучук, содержащий от 10 до 80 масс.% бутадиенового каучука, и углеродное волокно на основе каменноугольной смолы.

Изобретение относится к резиновой смеси для производства пневматических шин. Резиновая смесь содержит, по меньшей мере, один вулканизующийся диеновый каучук, 35-300 частей, по меньшей мере, одного активного наполнителя, выбранного из сажи, диоксида кремния, наполнителей на основе кремния и оксидов металлов, от 0,1·10-3 до 42·10-3 молей на сто частей каучука вулканизующего агента, который сшит с функциональностью более 4, и от 0,1 до 20 частей, по меньшей мере, одного ускорителя вулканизации.
Изобретение относится к области получения огнестойкой резиновой смеси и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и горнодобывающей промышленности.

Изобретение относится к резиновой смеси. Резиновая смесь включает предназначенную для смешивания с резиновой смесью сажу.

Изобретение относится к медицинской промышленности и касается пластиката поливинилхлоридной (ПВХ) композиции медицинского назначения двух типов, предназначенных для переработки методами экструзии и литья под давлением.
Наверх