ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2013 года по МПК C08L23/16 

Описание патента на изобретение RU2486215C1

Изобретение относится к теплозащитным материалам на основе теплостойких этиленпропилендиеновых каучуков, которые могут использоваться в авиа- и ракетостроении.

Известен теплозащитный материал АР-998 (ТУ 38.1051211-83), который представляет собой композицию, включающую армирующий теплостойкий наполнитель из асбестовой ткани с двухсторонней обкладкой резиновой смесью на основе синтетического этиленпропилендиенового каучука.

Существенным недостатком этого материала является то, что асбестовая ткань обладает более высоким коэффициентом теплопроводности, чем резиновая смесь, что в свою очередь приводит к увеличению скорости прогрева теплозащитного материала и, как следствие, снижению его теплозащитных характеристик.

Наиболее близким является теплозащитный материал (Пат. 2404209 РФ, МПК C08L 23/16, В32В 25/10, F16L 59/00, F02К 9/34, - 20.11.2010), выполненный из сформированного слоя арамидного волокна нетканой структуры, проложенного между двумя слоями резиновой смеси марки 51-2110 (ТУ 38.10551177-88) на основе этиленпропилендиенового каучука с последующей вулканизацией в составе изделия.

Недостатком данного теплозащитного материала является то, что в процессе его работы происходит разрушение резинового слоя и унос вещества с поверхности теплозащитного материала, что, в свою очередь, приводит к увеличению скорости прогрева теплозащитного материала, снижению его теплозащитных характеристик и уменьшению ресурса работоспособности изделия или узла в целом.

Таким образом, известные композиции не позволяют получать материалы с высоким уровнем теплозащитных характеристик, что снижает их потребительские и эксплуатационные качества.

Задачей предлагаемого изобретения является получение материалов с высокими теплозащитными характеристиками.

Техническим результатом заявленного изобретения является снижение скорости прогрева теплозащитного материала на основе этиленпропилендиенового каучука с сохранением физико-механических и теплофизических характеристик на уровне прототипа.

Технический результат достигается тем, что теплозащитный материал на основе этиленпропилендиенового каучука, включающий вулканизующую группу, наполнитель и технологические добавки, дополнительно содержит модифицирующую добавку поливинилиденхлорид или адамантан, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Каучук СКЭПТ 100 Сера 2,0 Дитиодиморфолин 1,5 Тиурам Д 0,75 Альтакс 0,5 Оксид цинка 5,0 Стеарин 1,0 Триэтаноламин 2,0 Технический углерод 2,0 Смола инден-кумароновая 10,0 Канифоль сосновая 3,0 Белая сажа 10-30 Указанная модифицирующая добавка 5-25

Сущность изобретения заключается в том, что в процессе работы теплозащитного материала происходит абляция поливинилиденхлорида (или адамантана), которая протекает в интервале температур 150-200°С (для поливинилиденхлорида) или 150-300°С (для адамантана) с эндотермическим эффектом. В результате абляции, во-первых, снижается тепловая нагрузка на теплозащитный материал, так как процесс протекает с эндотермическим эффектом. Во-вторых, газообразные продукты абляции создают между газопламенной струей и поверхностью теплозащитного материала теплоизоляционный слой. В результате этих двух процессов замедляется разрушение резинового слоя, что, в свою очередь, приводит к уменьшению скорости прогрева теплозащитного материала и повышению его теплозащитных характеристик и, как следствие, увеличению ресурса работоспособности изделия или узла в целом.

В предлагаемом материале используют следующие компоненты:

Этиленпропилендиеновый каучук СКЭПТ-50, содержащий в качестве диенового сополимера дициклопентадиен дициклопентадиен (ТУ 2294-022-05766801-2002).

Вулканизующая группа:

вулканизующие агенты - сера (ГОСТ 127-76), дитиодиморфолин (ТУ 2478-033-05807983-2002);

ускорители вулканизации - тиурам Д (ТУ 6-14-943-79), альтакс (ТУ 6-14-851-86);

активаторы вулканизации - оксид цинка (ГОСТ 202-84), стеарин (ГОСТ 6484-96), триэтаноламин (ТУ 6-09-2448-91).

Наполнитель - белая сажа БС-120 (ГОСТ 18307-78).

В качестве технологических добавок используются смола инден-кумароновая (ТУ 14-6-72-89), канифоль сосновая (ГОСТ 19113-84) и технический углерод К-354 (ГОСТ 7885-86).

В качестве модифицирующей добавки используется поливинилиденхлорид (ТУ 2212-015-00203275-2003) или адамантан (ТУ 6-02-7-39-87).

Образцы теплозащитного материала на основе этиленпропилендиенового каучука испытываются по ГОСТ 270-75 «Резина. Метод определения упругопрочностных свойств при растяжении», ГОСТ 263-75 «Резина. Метод определения твердости по Шору А», ГОСТ 267-73 «Резина. Методы определения плотности», ГОСТ 23630.2-79 «Пластмассы. Метод определения теплопроводности».

Оценку скорости прогрева теплозащитного материала при высокотемпературном нагреве проводили с помощью специального приспособления, состоящего из основания с закрепленным на нем металлическим стаканом с водяной рубашкой и газовоздушной горелкой. Образец теплозащитного материала, выполненный в виде цилиндра диаметром 30 мм и высотой 20 мм, закрепляли в стакане и нагревали пламенем горелки одну из его поверхностей в течение 150 секунд. С помощью заделанной в образец термопары определяли температуру внутри образца по мере его прогрева. Расстояние от спая термопары до нагреваемой поверхности составляло 5 мм. Оценку скорости прогрева материала образца проводили по времени от начала нагрева до достижения температуры 100°С в слое с термопарой.

Теплозащитный материал на основе этиленпропилендиенового каучука, включающий вулканизующую группу, наполнитель, технологические и модифицирующую добавки, получают следующим способом. Изготовление резиновой смеси производится на вальцах, например, типа ЛБ 450 225/225. Процесс смешения на вальцах на стадии подготовки каучука для смешения (роспуск) и введения ингредиентов осуществляется в течение времени не менее 20 минут. Режим ввода ингредиентов представлен в табл.1. Вулканизация резиновой смеси производится при температуре 150°С в течение 60 минут. Затем полученные образцы подвергают необходимым испытаниям.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1. Готовят резиновую смесь состава 1 (табл.2). Смешение ингредиентов резиновой смеси производят на вальцах ЛБ 450 225/225. Режим ввода ингредиентов представлен в табл.1. Затем из приготовленных резиновых смесей вулканизуют образцы, обеспечивающие соответствующие испытания. Вулканизация резиновой смеси производится при температуре 150°С в течение 60 минут. Физико-механические, теплофизические и теплозащитные свойства предлагаемого теплозащитного материала приведены в табл.3.

Таблица 1 Режим приготовления резиновых смесей Технологическая операция Время начала операции после окончания первой загрузки, мин Загрузка и роспуск каучука 0 Загрузка технологических добавок 5 Загрузка наполнителя и модифицирующей добавки 8 Загрузка вулканизующей группы 18 Съем резиновой смеси 20

Резиновые смеси по примерам 2-9 и резиновая смесь марки 51-2110 по прототипу, составы которых приведены в табл.2, готовятся аналогично примеру 1. Физико-механические, теплофизические и теплозащитные свойства резины марки 51-2110 по прототипу и теплозащитного материала по примерам 2-9 приведены в табл.3.

Как видно из представленных данных, предлагаемые теплозащитные материалы, во-первых, обладают комплексом физико-механических показателей, сопоставимым с уровнем физико-механических показателей резины марки 51-2110 прототипа (за исключением примера 6). Во-вторых, теплофизические характеристики теплозащитных материалов по примерам 1-9 находятся на уровне теплофизических свойств резины марки 51-2110 прототипа. В-третьих, теплозащитные свойства предлагаемых материалов, оцениваемые по времени прогрева до температуры 100°С (за исключением примеров 3, 6), выше, чем у резины марки 51-2110, на 10-20%. Теплозащитные свойства материалов по примерам 1, 4, 9 находятся на уровне прототипа, что позволяет установить оптимальное содержание модифицирующей добавки (для поливинилиденхлорида 5-25 мас.ч., для адамантана 5-15 мас.ч.).

Таблица 2 Составы по примерам Наименования компонентов, мас.ч. по примерам Прототип (резина марки 51-2110) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Каучук СКЭПТ-50 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 Сера 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 Дитиодиморфолин 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 Тиурам Д 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 Альтакс 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Оксид цинка 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 Стеарин 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Триэтаноламин 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 Технический углерод К-354 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 Смола инден-кумароновая 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 Канифоль сосновая 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 Белая сажа БС-120 10 30 10 30 20 10 30 20 30 30 Поливинилиденхлорид 5 5 25 25 15 - - - - - Адамантан - - - - - 5 5 10 15 -

Таблица 3 Свойства теплозащитных материалов Прототип (резина марки 51-2110) по примерам Наименования показателей 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Условная прочность при растяжении, МПа 9,0 4,8 9,6 6,5 7,0 5,7 1,7 9,0 4,8 6,5 Относительное удлинение при разрыве, % 420 770 830 690 510 940 240 670 650 600 Остаточная деформация после разрыва, % 25 33 30 60 20 65 0 16 42 30 Твердость по Шору А, усл.ед. 61 48 52 57 52 55 61 53 42 51 Плотность, кг/м3 1090 1160 1240 1130 1120 1210 1260 1160 1160 1150 Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К) 0,23 0,20 0,23 0,19 0,22 0,21 0,20 0,23 0,21 0,22 Время прогрева до температуры 100°С, с 122 127 144 115 126 134 121 146 137 128

Таким образом вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:

теплозащитный материал на основе этиленпропилендиенового каучука, включающий вулканизующую группу, наполнитель, технологические добавки и модифицирующую добавку поливинилиденхлорид или адамантан, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении, обеспечивает повышение теплозащитных характеристик композиции за счет снижения скорости прогрева теплозащитного материала;

заявленное изобретение позволяет получать теплозащитные материалы на основе этиленпропилендиенового каучука для использования в авиационной и ракетной технике;

для заявляемого изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Похожие патенты RU2486215C1

название год авторы номер документа
ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ МАТЕРИАЛ 2014
  • Каблов Виктор Федорович
  • Новопольцева Оксана Михайловна
  • Кейбал Наталья Александровна
  • Кочетков Владимир Григорьевич
  • Гаращенко Анатолий Никитович
RU2563036C1
Теплозащитный материал 2023
  • Каблов Виктор Федорович
  • Новопольцева Оксана Михайловна
  • Кейбал Наталья Александровна
  • Кочетков Владимир Григорьевич
  • Крюкова Дарья Алексеевна
  • Мальнева Анастасия Дмитриевна
RU2813982C1
Теплозащитный материал 2020
  • Каблов Виктор Федорович
  • Новопольцева Оксана Михайловна
  • Кочетков Владимир Григорьевич
  • Залыбина Анастасия Игоревна
RU2750160C1
Теплозащитный материал 2023
  • Каблов Виктор Федорович
  • Новопольцева Оксана Михайловна
  • Кейбал Наталья Александровна
  • Кочетков Владимир Григорьевич
  • Крюкова Дарья Алексеевна
  • Ольховиков Юрий Александрович
RU2814173C1
ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ МАТЕРИАЛ 2015
  • Каблов Виктор Федорович
  • Новопольцева Оксана Михайловна
  • Кейбал Наталья Александровна
  • Кочетков Владимир Григорьевич
  • Руденко Константин Юрьевич
  • Гаращенко Анатолий Никитович
RU2600063C1
ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ МАТЕРИАЛ 2016
  • Каблов Виктор Федорович
  • Новопольцева Оксана Михайловна
  • Кейбал Наталья Александровна
  • Кочетков Владимир Григорьевич
  • Лапина Анна Геннадьевна
RU2616006C1
ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ МАТЕРИАЛ 2016
  • Каблов Виктор Федорович
  • Новопольцева Оксана Михайловна
  • Кейбал Наталья Александровна
  • Кочетков Владимир Григорьевич
  • Лапина Анна Геннадьевна
RU2632442C2
ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ МАТЕРИАЛ 2017
  • Каблов Виктор Федорович
  • Кейбал Наталья Александровна
  • Варфоломеева Светлана Петровна
RU2656864C1
ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ МАТЕРИАЛ 2017
  • Каблов Виктор Федорович
  • Кейбал Наталья Александровна
  • Новопольцева Оксана Михайловна
  • Руденко Константин Юрьевич
  • Кочетков Владимир Григорьевич
RU2637519C1
ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ МАТЕРИАЛ 2017
  • Каблов Виктор Федорович
  • Кейбал Наталья Александровна
  • Новопольцева Оксана Михайловна
  • Руденко Константин Юрьевич
  • Мотченко Артём Олегович
RU2637913C1

Реферат патента 2013 года ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к теплозащитным материалам на основе теплостойких этиленпропилендиеновых каучуков, которые могут использоваться в авиа- и ракетостроении. Теплозащитный материал на основе этиленпропилендиенового каучука, включающий вулканизующую группу, наполнитель и технологические добавки, дополнительно содержит модифицирующую добавку поливинилиденхлорид или адамантан. Техническим результатом заявленного изобретения является снижение скорости прогрева теплозащитного материала на основе этиленпропилендиенового каучука. 3 табл., 9 пр.

Формула изобретения RU 2 486 215 C1

Теплозащитный материал на основе этилен-пропилендиенового каучука, включающий вулканизующую группу, наполнитель и технологические добавки, отличающийся тем, что дополнительно содержит модифицирующую добавку поливинилиденхлорид или адамантан при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Каучук СКЭПТ 100 Сера 2,0 Дитиодиморфолин 1,5 Тиурам Д 0,75 Альтакс 0,5 Оксид цинка 5,0 Стеарин 1,0 Триэтаноламин 2,0 Технический углерод 2,0 Смола инден-кумароновая 10,0 Канифоль сосновая 3,0 Белая сажа 10-30 Указанная модифицирующая добавка 5-25

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2486215C1

ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ МАТЕРИАЛ 2008
  • Шайдурова Галина Ивановна
  • Каримов Владислав Закирович
  • Шатров Владимир Борисович
  • Бурдюгов Сергей Иванович
RU2404209C2
ОГНЕСТОЙКАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2006
  • Трибельский Иосиф Александрович
  • Ходакова Светлана Яковлевна
  • Брейтер Юрий Лазаревич
RU2333226C2
РЕЗИНОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ И ИЗДЕЛИЯ, ПОЛУЧЕННЫЕ НА ЕЕ ОСНОВЕ, И СПОСОБ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2007
  • Романюк Надежда Афанасьевна
  • Иванов Валерий Викторович
  • Родионова Людмила Кузьминична
  • Дистрянов Евгений Михайлович
  • Пылев Юрий Иванович
RU2358627C2
ОЗОНОСТОЙКАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ БОКОВИН РАДИАЛЬНЫХ ШИН 2008
  • Андриасян Юрик Оганесович
  • Бобров Анатолий Павлович
  • Москалев Юрий Германович
RU2365602C1
JP 2007332358 A, 27.12.2007
Резиновая смесь на основе этиленпропилендиенового каучука 1983
  • Огрель Адольф Михайлович
  • Каблов Виктор Федорович
  • Малышев Сергей Юрьевич
  • Хардин Александр Павлович
  • Каргин Юрий Николаевич
  • Кубанцев Сергей Борисович
SU1142487A1

RU 2 486 215 C1

Авторы

Гайдадин Алексей Николаевич

Петрюк Иван Павлович

Гаращенко Анатолий Никитович

Чичерина Галина Владимировна

Анкудинов Александр Владимирович

Костерин Дмитрий Валерьевич

Даты

2013-06-27Публикация

2012-01-10Подача