КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АМОРТИЗИРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2002 года по МПК C08L83/04 C08K13/02 C08K13/02 C08K3/20 C08K3/30 C08K5/55 

Предлагаемое изобретение относится к композициям на основе полиорганосилоксанов, используемых для получения амортизирующего материала, который применяют в качестве полимерного заполнителя в демпфирующих и поглощающих ударную механическую энергию аппаратах.

Известна композиция на основе борметилсилоксанового полимера, перекиси бензоила и оксида цинка (пат. США NN 2541851, 1951 г. , НКИ: 260/37 и 3177176, 1965 г. , НКИ: 260/37). Эта композиция обладает невысокими амортизирующими свойствами, резко изменяет вязкость в зависимости от температуры и неработоспособна при низких температурах (Т замерзания композиции -40^oC).

Защищена патентом также композиция, включающая полиалкиларилсилоксан, алкил(арил)силоксановое масло, борсодержащее вещество и наполнители (пат. США N 4339339, 1982 г. , НКИ: 252/75). Однако процесс получения композиции, приведенный в описании изобретения, на наш взгляд, весьма нетехнологичен: продолжается 6 часов и требует высоких энергозатрат. При этом полученный материал имеет значительную адгезию к металлам и низкие показатели сжимаемости.

Наиболее близкой к предлагаемой нами является композиция, состоящая из полидиметилметилэтилоксана (основа), борной кислоты или ее эфира, инертных наполнителей и простого перфторполиэфира. придающего составу антиадгезионные свойства (пат. РФ N 2130471, 1999 г. , 6МКИ: C 08 L 83/040). Материал, полученный на базе этой композиции, отличается высокой сжимаемостью, пониженной адгезией к металлам, выдерживает низкие (до -90^oC) температуры, что подтверждено натурными испытаниями на предприятиях МПС РФ. Указанные свойства позволяют использовать его в качестве заполнителя амортизирующих аппаратов, в том числе в транспортных средствах для работы в условиях Крайнего Севера.

К сожалению, композиция не может быть применена и широких масштабах из-за дефицита и дороговизны перфторполиэфира и ограничивается использованием только полиметилэтилсилоксанов.

Цель предлагаемого изобретения - создание композиции, не содержащей дефицитного сырья, для получения амортизирующего материала, обеспечивающего упругие и демпфирующие характеристики в поглощающих аппаратах, работающих в условиях низких температур.

Конкретной задачей стало расширение класса полидиорганосилоксанов и замена дефицитного перфторполиэфира на сравнительно дешевый и доступный антиадгезив, который бы сочетался со всеми компонентами состава.

В результате исследований нами установлено, что в качестве полидиорганосилоксана можно использовать также полидиметилметилфенил- или дифенилсилоксаны, а задача снижения адгезии к металлу решается путем введения в композицию полиоксиалкиленгликоля или его простого эфира общей формулы

где R-H, CH₃, C₂H₅, n = 15-25, m = 0-15.

Указанная цель достигнута тем, что предложенная и испытанная нами композиция для получения амортизирующего материала, которая может быть широко использована в поглощающих аппаратах, в том числе автосцепного устройства, имеет следующий качественный и количественный состав:
1 - полидиметилдиорганосилоксан с вязкостью (21-60)³Па•с, общей формулы
HO{ [(CH₃)₂SiO] _n(R₂SiO)_m, } ₁H,
где R - метил, этил в сочетании с другими радикалами: этил, фенил n = 30-50, m = 1-10, 1 = 50-150
содержится в количестве 100 мас. ч. ;
2 - борная кислота или ее эфир 0,1 - 10,0 мас. ч. ;
3 - инертные наполнители (оксиды или сульфиды металлов, графит) 0,1 - 30,0 мас. ч. ;
4 - полиоксилалкиленгликоль или его простой эфир общей формулы

где R-Н, CH₃, С₂H₅, n = 15-25, m = 0-15
содержится в количестве 0,1-5,0 мас. ч.

Процесс смешения компонентов проводят в смесителе или на вальцах. В начале загружают полидиорганосилоксан. После десятиминутного перемешивания добавляют борсодержащее вещество, затем наполнитель или его смеси и в заключение полиоксилалкилен или его простой эфир. Процесс завершают в течение получаса.

Пример 1. На вальцы подают 100 г полидиметилдиэтилсилоксана с вязкостью 21000 Па•с, смешивают его с 0,1 г метилового эфира борной кислоты, 0,2 г оксида цинка и 0,1 г оксида железа, после чего вводят 0,1 г полиоксиэтиленгликоля формулы I (см. таблицу).

Пример 2. На вальцах перемешивают 100 г полидиметилдиэтилсилоксана (вязкостью 30000 Па•с) с 1,0 г борной кислоты (H₃BO₃), 0,1 г дисульфида молибдена и 1,0 г полиоксиэтиленоксипропиленгликоля формулы II (см. таблицу).

Пример 3. Готовят смесь из полидиметилметилфенилсилоксана (вязкость 35000 Па•с) в количестве 100 г, борной кислоты 5,0 г, оксида цинка 10,0 г, оксида железа 5 г, полиоксиэтиленгликоля в количестве 2,0 г, которую перемешивают в смесителе в течение часа.

Остальные составы композиции готовят в соответствии с примерами, приведенными в таблице.

Свойства материалов, полученных при использовании предложенной нами композиции, также показаны в таблице.

Как следует из таблицы, адгезионные характеристики предлагаемой композиции снижены в два раза, показатель сжимаемости, характеризующий амортизационные свойства композиции, остается на достигнутом ранее уровне (см. прототип).

Натурные испытания материала показали, что гарантийный срок эксплуатации композиции в качестве рабочего тела в поглощающем аппарате повышается по сравнению с прототипом на 6-8 лет.

Таким образом, предложенная нами и испытанная на практике композиция обладает несколькими преимуществами: пониженной адгезией к металлу, увеличенным гарантийным сроком эксплуатации, отсутствием дефицитного и дорогостоящего сырья.

На настоящий момент нам не известны изобретения, содержащие признаки, обеспечивающие решение поставленной задачи. Предложенное техническое решение не было очевидным и, по мнению авторов, соответствует критериям патентоспособности (новизне, изобретательскому уровню и промышленной применимости).

Описывается композиция для получения амортизирующего материала, заключающаяся в том, что в качестве основы используется полидиметилорганосилоксан вязкостью (21-60)•10³ Па•с общей формулы ОН{ [(CH₃)₂SiO] _n(R₂SiO)_m} _lН, где R - метил, этил в сочетании с другими радикалами: этил, фенил, n= 30-50, m= 1-10, l= 50-150, в качестве антиадгезива - полиоксиалкиленгликоль или его простой эфир, а также композиция содержит борную кислоту или ее эфир и инертные наполнители. Техническим результатом является понижение адгезии к металлу, увеличение гарантийного срока эксплуатации. 1 табл.

Композиция для получения амортизирующего материала на основе полидиорганосилоксана вязкостью (21-60)•10³ Па•с, содержащая борную кислоту или ее эфир, инертные наполнители - оксиды или сульфиды металлов, графит и антиадгезив, отличающаяся тем, что в качестве основы используют полидиметилдиорганосилоксан вязкостью (21-60)•10³ Па•с общей формулы
ОН{ [(CH₃)₂SiO] _n(R₂SiO)_m} _lН,
где R - метил, этил в сочетании с другими радикалами: этил, фенил
n= 30-50;
m= 1-10;
l= 50-150,
в качестве антиадгезива - полиоксиалкиленгликоль или его простой эфир общей формулы

где R - водород, метил, этил
n= 15-25;
m= 0-15,
при следующем соотношении компонентов, мас. ч. :
Полидиметилдиорганосилоксан - 100,0
Борная кислота или ее эфир - 0,1 - 10,0
Инертные наполнители - 0,1 - 30,0
Полиоксиалкиленгликоль или его простой эфир - 0,1 - 5,0