КОМПОЗИЦИОННЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ВИБРОПОГЛОЩАЮЩИХ ПОКРЫТИЙ И СПОСОБ ИХ МОНТАЖА Российский патент 2014 года по МПК C08L9/00 C08L9/02 C08L27/06 C08K3/22 C08K3/36 C08K5/02 C08K5/44 C08J5/12 

Описание патента на изобретение RU2534242C2

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.

Похожие патенты RU2534242C2

название год авторы номер документа
ПОЛИУРЕТАНОВЫЙ ЭЛАСТОМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ВИБРОПОГЛОЩАЮЩИХ ПАЛУБНЫХ ПОКРЫТИЙ 2020
  • Лисенков Николай Михайлович
  • Кузьменко Павел Александрович
  • Попов Юрий Николаевич
  • Крылов Андрей Владимирович
  • Евстратова Юлия Викторовна
RU2775548C2
КОМПОЗИЦИОННЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПАЛУБНЫХ И НАПОЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ 2012
  • Ионов Алексей Владимирович
  • Старостин Александр Петрович
  • Лисенков Николай Михайлович
  • Киюц Неля Филипповна
  • Евстратова Юлия Викторовна
  • Титова Нина Сергеевна
RU2507223C2
КОМПОЗИЦИОННАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ВИБРОДЕМПФИРУЮЩИХ ПОКРЫТИЙ 2022
  • Михайлов Юрий Михайлович
  • Резников Михаил Сергеевич
  • Лесенков Николай Михайлович
  • Сандалов Сергей Иванович
  • Ушмарин Николай Филиппович
  • Старухин Леонид Петрович
RU2796369C1
ОГНЕСТОЙКАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ 2012
  • Резников Михаил Сергеевич
  • Петрова Надежда Петровна
  • Ушмарин Николай Филиппович
  • Старухин Леонид Петрович
  • Кольцов Николай Иванович
RU2513628C1
МАТЕРИАЛ МНОГОСЛОЙНЫЙ ОГНЕСТОЙКИЙ АНТИСТАТИЧЕСКИЙ ТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ 2023
  • Ястребов Артём Александрович
RU2810017C1
Резиновая смесь 2023
  • Егоров Евгений Николаевич
  • Сандалов Сергей Иванович
  • Кольцов Николай Иванович
RU2813472C1
МНОГОСЛОЙНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕНТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ 2022
  • Ястребов Артём Александрович
  • Дмитриев Михаил Сергеевич
RU2812519C1
КОМПОЗИЦИОННАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ (ВАРИАНТЫ) 2004
  • Русецкий Валерий Викторович
  • Жирмонт Михаил Павлович
  • Пасько Вера Борисовна
  • Сковородцев Владимир Сергеевич
  • Забашта Алла Ивановна
  • Бенько Татьяна Евгеньевна
  • Максимова Валентина Петровна
RU2300538C2
ВИБРОДЕМПФИРУЮЩИЙ ЭЛАСТОМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ И ЕГО СОСТАВ 2014
  • Выборов Анатолий Николаевич
  • Кукушкин Сергей Юрьевич
  • Исаев Юрий Владимирович
  • Санкин Сергей Владимирович
RU2572409C1
КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ГИДРИРОВАННОГО БУТАДИЕН-НИТРИЛЬНОГО И АКРИЛАТНОГО КАУЧУКОВ 2011
  • Русецкий Валерий Викторович
  • Кротова Татьяна Валентиновна
  • Русецкий Денис Валерьевич
  • Лейзеронок Марина Евгеньевна
  • Коровина Юлия Владимировна
  • Михедов Николай Николаевич
  • Марусова Софья Николаевна
  • Касперович Виктор Иосифович
  • Максимова Валентина Петровна
RU2492193C2

Реферат патента 2014 года КОМПОЗИЦИОННЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ВИБРОПОГЛОЩАЮЩИХ ПОКРЫТИЙ И СПОСОБ ИХ МОНТАЖА

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.

Формула изобретения RU 2 534 242 C2

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2534242C2

ВИБРОПОГЛОЩАЮЩИЙ МАТЕРИАЛ 1998
  • Воскун М.Д.
  • Егоров П.Г.
  • Милонова Н.А.
  • Швейкина А.Ю.
RU2148497C1
ГЕРМЕТИЗИРУЮЩАЯ МАСТИКА И ВИБРОПОГЛОЩАЮЩИЙ ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ НА ЕЕ ОСНОВЕ 2009
  • Воскун Михаил Дмитриевич
  • Здорикова Галина Александровна
  • Швейкина Альбина Юрьевна
  • Вагин Сергей Юрьевич
  • Буданова Татьяна Вениаминовна
RU2421497C2
РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОГО СЛОЯ ПОКРЫТИЯ 2003
  • Алексеев А.Г.
  • Старостин А.П.
  • Старостина Т.В.
  • Клиодт М.Ф.
  • Жукова Е.В.
RU2258718C1
ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ПОЛОВ 1995
  • Брайан Роберт Симпсон
  • Роберт Эшли Мейн
  • Дейвид Хайфилд
  • Ричард Майкл Копчик
RU2143506C1
CA 224053 A1,22.01.1999

RU 2 534 242 C2

Авторы

Ионов Алексей Владимирович

Старостин Александр Петрович

Хинская Ольга Владимировна

Артамонова Елена Анатольевна

Киюц Неля Филипповна

Евстратова Юлия Викторовна

Титова Нина Сергеевна

Даты

2014-11-27Публикация

2012-12-29Подача