ВИБРОПОГЛОЩАЮЩАЯ МАСТИКА Российский патент 1995 года по МПК C09D131/04 C09D131/04 C09D113/00 C09D161/24 

Изобретение относится к получению вибропоглощающих материалов для гашения вибрации и порождаемого ею шума и используемых в виде покрытия в машинах и механизмах, работающих в диапазоне повышенных температур.

Известна вибропоглощающая мастика на основе пластифицированной поливинилацетатной дисперсии следующего состава, мас.ч.

Пластифицированная
поливинилацетатная дисперсия 100 Хлорпарафин 12,5-30,0
Кристаллический графит 62,5-80,0
Нефелиновый анти- пирен 18,75-25,0 (1)
Мастика имеет эффективный коэффициент потерь 0,16-0,45, адгезионную прочность при отрыве 2,0-3,0 МПа, тангенс угла механических потерь составляет 0,25-0,30.

К недостаткам данного материала можно отнести то, что значения этих величин проявляются только в диапазоне 10-40^оС. Кроме того, при повышенных температурах адгезионные и вибропоглощающие свойства заметно снижаются.

Известна также вибропоглощающая мастика аналогичного компонентного состава (2), отличающаяся от предыдущей соотношением компонентов и большим содержанием пластификатора-дибутилфталата. Указанный материал также имеет узкий диапазон эффективного демпфирования, лежащий в области умеренных температур 20-50^оС и невысокие адгезионные характеристики в области повышенных температур.

Для диапазона повышенных температур 100-160^оС разработан вибропоглощающий материал на основе эпоксидно-наволочного блок-олигомера (ЭНБО) следующего состава, мас.ч. ЭНБО 100
Карбоксилсодержащий латекс БК/6 10,0 Уротропин 1,0 Графит кристаллический 65,0 Нефелиновый антипирен 10,0 Аэросил 13,5 (3)
Недостатками материала является ограниченная область применения, связанная с невозможностью его нанесения на поверхности любой конфигурации и сложным аппаратурным оформлением. Кроме того, его поглощающая способность невысока. Тангенс угла механических потерь составляет 0,07-0,1 при 120-160^оС.

Наиболее близкой по технической сущности является вибропоглощающая мастика следующего состава, мас.ч.

50-57% поливинилацетатная дисперсия, включающая 10-30
мас. аминофенольной смолы 100
Полиэтилен- полиамин 8,0-10,0
50%-ный карбоксилсодержащий
латекс бутадиенового каучука с содержанием 6-10 мас.

метакриловой кислоты 7,0-12,0
Нефелиновый антипирен 18,0-21,0 Хлорпарафин 15,0-20,0 Графит 60,0-80,0 (4)
Такая композиция обладает достаточно высокими вибропоглощающими характеристиками, тангенс угла механических потерь составляет 0,30-0,40, однако диапазон рабочих температур данного материала лежит в области 60-90^оС, что не дает возможности использовать его для снижения шума и вибрации оборудования, работающего при более высоких температурах (двигатели внутреннего сгорания, горячие воздуховоды, компрессора и др.) в связи с резкой потерей физико-механических и виброакустических свойств покрытия при температуре свыше 90^оС.

Целью изобретения является создание композиции вибропоглощающей мастики с повышенными физико-механическими и виброакустическими характеристиками в диапазоне температур 90-140^оС.

Поставленная задача достигается тем, что вибропоглощающая мастика, включающая 50-57% -ную поливинилацетатную дисперсию, 50%-ный латекс карбоксилсодержащего бутадиенового каучука с содержанием 6-10 мас. метакриловой кислоты и наполнитель, дополнительно содержит 60-65%-ный водный раствор мочевиноформальдегидной смолы, а в качестве наполнителя содержит мусковит с размером частиц 40-160 мкм и 500-750 мкм при соотношении фракций 5:1, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Мочевиноформальдегидная
смола (60-65%-ный водный раствор) 100
Поливинилацетатная
дисперсия (50-75%-ная) 30-70
Латекс карбоксилсодержащего
бутадиенового каучука с
содержанием 6-10 мас. метакриловой кислоты 3-10
Слюда мусковит с фракционным
размером частиц 40-160 и
500-750 мкм при соотношении
фракций 5:1 или аспирационный
минеральный композит (АМК),
поверхность которого
модифицирована 2-3%
раствором кремнийорганической жидкости 40-90
Введение в состав композиции мочевиноформальдегидной смолы позволяет использовать вибропоглощающее покрытие в диапазоне повышенных температур. Применение в одной композиции наполнителей определенного фракционного состава 40-160 и 500-750 мкм при соотношении фракций 5:1 позволяет достичь более высоких значений вибродемпфирующих свойств по сравнению с материалом, в котором используется наполнитель с нерегулируемым фракционным составом в широком диапазоне. Использование кремнийорганического модификатора для обработки поверхности наполнителя позволило дополнительно получить повышение значений физико-механических свойств за счет регулируемого взаимодействия между гибридной полимерной основой и поверхностью наполнителя.

Мочевиноформальдегидная смола марки КФ015-М ТУ 6-06-12-88 представляет собой 60-65% -ный водный раствор олигомеров белого цвета с содержанием массовой доли свободного формальдегида 0,15%
Поливинилацетатная дисперсия по ГОСТ 18992-80 представляет собой водную дисперсию белого цвета с 50-57% содержанием сухого вещества без комков и посторонних включений, условная вязкость по стандартной кружке ВМС 11-25 с.

Латекс БК-6 ТУ 38-103-405-78 50%-ная эмульсия статистического сополимера бутадиена и метакриловой кислоты (6-10 мас.).

Слюда мусковит дробленая по ГОСТ 19571-74 представляет собой частицы чешуйчатой формы белого или бело-перламутрового цвета.

Аспирационный минеральный композит паспортизированный отход горнодобывающей промышленности, порошок светло-серого цвета, содержащий оксиды различных элементов, в том числе металлов, является отходом при обогащении и помоле кварц-полевошпатной руды. Содержит, SiO₂ 68,4-70,5; Al₂O₃ 15,3-17,6; CaO 0,67-0,87; MgO 0,3-0,62; K₂O 8,0-8,2; Na₂O 2,2-2,75; Fe₂O₃ до 2% кварц в несвязанном виде 20-22% Состав может незначительно изменяться. Размер частиц, мм: 0,1-0,2% 0,1-0,63-18,8% 0,063-80%
В результате использования в одной композиции различных типов полимерных связующих, как реакто-, так и термопластов образуется гибридная полимерная основа, имеющая более широкий температурный диапазон эффективного демпфирования по сравнению с монополимерной матрицей каждого из компонентов.

В качестве реактопласта использовали мочевиноформальдегидные реакционноспособные олигомеры, которые отличаются дешевизной, доступностью, легкостью совмещения с полимерами других типов и способностью к модификации. При отверждении мочевиноформальдегидная смола образует сетчатую структуру с малой длиной межузлового фрагмента, что обеспечивает температурный диапазон эксплуатации материала до 140^оС.

Поливинилацетат не вступает в химическое взаимодействие с реакционными группами мочевиноформальдегидной смолы, обеспечивая физический характер модификации, при этом образуется структура типа полу-ВПС (взаимопроникающая сетка).

Гибридная полимерная основа обеспечивает температурный диапазон эффективного демпфирования 90-140^оСМ, высокие значения физико-механических и вироакустических характеристик.

В большинстве случае жесткие наполнители увеличивают механические потери в полимерных композитах.

Среди чешуйчатых наполнителей наибольшим эффектом дополнительных потерь обладают наполнители типа слюд, по сравнению с графитовыми, стеклянными, базальтовыми чешуйками.

В случае использования порошкообразного наполнителя (аспирационный минеральный композит) целесообразно применение модификации поверхности в целях создания поверхностных функциональных групп, обеспечивающих регулируемое взаимодействие в системе полимер-наполнитель и создающих оптимальный по толщине граничный слой.

Композиции готовят следующим образом. В мочевиноформальдегидную смолу при постоянном перемешивании вводят последовательно поливинилацетатную дисперсию и карбоксилсодержащий латекс БК-6, после 10-минутного перемешивания полимерной основы, порционно за 3-4 приема добавляют наполнитель. Композицию перемешивают 10-15 мин, наносят на поверхность демпфируемой конструкции, отверждают и сушат до постоянного веса по режиму: 70^оС 2 ч, 90^оС 2 ч, 120^оС 1 ч.

В композицию может вводиться наполнитель с модифицированной поверхностью. Для обработки поверхности наполнителя используют 2-3%-ный раствор гидрофобизирующей жидкости ГКЖ-94 в четыреххлористом углероде. Модификацию поверхности наполнителя проводят по следующей методике: наполнитель обрабатывают в специальной кювете при полном погружении порошка наполнителя в раствор модификатора до полной смачиваемости, затем производят удаление избытка растворителя в сушильном шкафу при 60-70^оС в течение 2-3 ч. Количество привитого на поверхность наполнителя модификатора контролируют по привесу.

Режим отверждения и сушки композиции при введении наполнителя с модифицированной поверхностью сохраняется, как указано выше.

Эффективность составов вибропоглощающей композиции подтверждается примерами.

П р и м е р ы 1-10. Образцы вибропоглощающего материала в составах, массовое содержание которых представлено в табл.1, испытывают на определение предела прочности при разрыве на разрывной машине ТМ-1000, виброакустические испытания проводят на приборе ИЧ3-9 при различных температурах. Полученные результаты представлены в табл.1.

Как видно из данных табл.1, тангенс угла механических потерь (демпфирующая характеристика) в 2,7-3,9 раза, а предел прочности при разрыве в 1,5 раза выше, чем в известном составе.

П р и м е р ы 12-15. Образцы из вибропоглощающего материала, содержащие, как вариант, аспирационный минеральный композит (АМК) с модифицированной поверхностью в составах, массовое содержание которых представлено в табл.2.

Таким образом предлагаемый состав вибропоглощающей мастики обладает повышенными физико-механическими и виброакустическими характеристиками и может использоваться в виде покрытия в машинах и механизмах, работающих в диапазоне повышенных температур.

Использование: область вибропоглощающих материалов. Сущность изобретения: вибропоглощающая мастика содержит следующие компоненты мас.ч. 50-57%-ная поливинилацетатная дисперсия 30-70; 50%-ный латекс бутадиенового карбоксилсодержащего каучука с содержанием метакриловой кислоты 6-10% 3-10; 60-65%-ный водный раствор мочевинформальдегидной смолы 100; наполнитель 40-90. В качестве наполнителя мастика содержит слюду мусковит с фракционным размером частиц 40-160 мкм и 500-750 мкм при соотношении фракции 5:1 или аспирационный минеральный композит, являющийся отходом обогащения и помола кварцполевошпатной руды. Аспирационный минеральный композит по поверхности модифицирован 2-3 мас. раствором кремнийорганической жидкости. 2 табл.

ВИБРОПОГЛОЩАЮЩАЯ МАСТИКА, включающая 50 57%-ную поливинилацетатную дисперсию, 50%-ный латекс бутадиенового карбоксилсодержащего каучука с содержанием метакриловой кислоты 6 10% и наполнитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит 60 65% -ный водный раствор мочевиноформальдегидной 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 Латекс бутадиенового карбоксилсодержащего каучука с содержанием метакриловой кислоты 6 10% 3 10
60 65%-ный Водный раствор мочевиноформальдегидной смолы 100
Указанный наполнитель 40 90