Способ получения антивибрационной магнитной эластичной композиции Российский патент 2022 года по МПК H01F1/113 

Изобретение относится к способам получения композиционных материалов, в частности магнитных эластичных композиций, обладающих повышенными демпфирующими свойствами, для использования в виброзащитной технике, а также в нано- и космических технологиях, где необходимо контролировать и поддерживать минимальный уровень вибраций.

Известен способ получения эластичного магнита, содержащего магнитный наполнитель, полимер, пластификатор и добавки, в котором эластичный магнит получают по технологии переработки термопластов, при этом гомогенизацию смеси осуществляют при перемешивании при температуре 50±5°С до достижения вязкости 100-250 пуаз, а полимерную основу получают в процессе изготовления совмещением через пластификатор термопласта поливинилхлорида с полярным каучуком, при этом компоненты берут в следующем соотношении, мас. %:

Порошкообразные магнитные наполнители (карбонильное железо, магнетит, феррит, пермалои) 19,0-80,0 Поливинилхлорид 5,0-31,5 Полярные каучуки (бутадиен-нитрильный,
хлоропреновый, карбоксилатный) 0,3-10,0 Пластификаторы (эфиры адипиновой, себациновой, фталевой кислот) 12,0-60,0 Наполнители (технический углерод, мел, каолин) 5,0-11,0 Эпоксидная смола 3,0 Стабилизаторы (стеараты кальция, бария, кадмия) 0,5-1,0 [RU2316073, МПК H01F 1/113 H01F 1/117, опубл. 27.01.2008]

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ изготовления полимерных магнитов, в котором порошкообразный магнитный наполнитель смешивают с низковязким несшитым полимерным связующим и отвердителем под вакуумом, затем ведут формование путем разлива перемешанной массы в пресс-формы под избыточным давлением и полимеризуют ее при 60 – 120 °С. [RU2057379, МПК H01F 1/053, H01F 1/113, опубл. 27.03.1996 - прототип]

Недостатком вышеуказанных способов является то, что полученные композиции не обладают достаточными демпфирующими свойствами.

Техническим результатом является увеличение характеристики демпфирования антивибрационной магнитной эластичной композиции.

Технический результат достигается тем, что способ получения антивибрационной магнитной эластичной композиции включает приготовление состава, содержащего, по меньшей мере, магнитный наполнитель и связующий компаунд, при этом магнитный наполнитель предварительно обрабатывают пластификатором, связующий компаунд для приготовления состава берут в количестве 10-90 мас. %, а также готовят, по меньшей мере, два состава с последующим их смешением, вакуумированием и полимеризацией, причем связующий компаунд для приготовления каждого состава выбирают таким образом, что при смешении составов связующие компаунды не растворяются друг в друге и образуют эмульсию.

Существует вариант, в котором состав дополнительно содержит пластификатор.

Существует вариант, в котором в качестве связующего компаунда используют жидкий фенильный силиконовый компаунд, жидкий метильный силиконовый компаунд или жидкий уретановый компаунд.

Существует вариант, в котором в качестве пластификатора используют фенильное силиконовое масло, метильное силиконовое масло или дибутилфталат.

Существует вариант, в котором готовят два состава, при этом соотношение фенильного силиконового компаунда и метильного силиконового компаунда при смешении составов составляет 1:1.

Существует вариант, в котором готовят два состава, при этом соотношение метильного силиконового компаунда и уретанового компаунда при смешении составов составляет 1:1.

Существует вариант, в котором готовят три состава, при этом соотношение метильного силиконового компаунда, фенильного силиконового компаунда и уретанового компаунда при смешении составов составляет 3:3:4.

Существует вариант, в котором в качестве магнитного наполнителя используют карбонильное железо, никель или пермаллой.

Изобретение подтверждается следующими примерами осуществления.

Пример 1. Первый состав, содержащий магнитный наполнитель и связующий компаунд, готовят следующим образом.

Готовят жидкий фенильный силиконовый компаунд путем смешения двух компонентов А, Б в соотношении 10:1. Компонент А содержит винильные группы, а сама силиконовая цепочка содержит фенильные группы. Компонент Б содержит фенильные и гидридные группы. Далее к жидкому фенильному силиконовому компаунду, взятому в количестве 10 мас. %, добавляют карбонильное железо, предварительно обработанное фенильным силиконовым маслом с образованием гидрофобной оболочки.

Второй состав, содержащий магнитный наполнитель, связующий компаунд и пластификатор, готовят следующим образом.

Готовят жидкий метильный силиконовый компаунд путем смешения двух компонентов А, Б в соотношении 10:1. Компонент А содержит винильные группы, а сама силиконовая цепочка содержит метильные группы. Компонент Б содержит метильные и гидридные группы. Далее к жидкому метильному силиконовому компаунду, взятому в количестве 35 мас. %, добавляют метильное силиконовое масло и карбонильное железо, предварительно обработанное метильным силиконовым маслом c образованием гидрофобной оболочки.

Затем первый и второй составы смешивают между собой таким образом, чтобы соотношение жидких фенильного и метильного силиконовых компаундов составило 1:1, интенсивно перемешивают мешалкой, вауукумируют, выливают в заливочную форму и ставят в термошкаф на полимеризацию.

Свойства антивибрационной магнитной эластичной композиции, полученной по настоящему примеру, представлены в таблице 1 (стр. 7, образец № 4).

Аналогичным образом были получены остальные образцы антивибрационной магнитной эластичной композиции, свойства которых представлены в таблице 1.

Пример 2.

Первый состав, содержащий магнитный наполнитель и связующий компаунд, готовят следующим образом.

Берут жидкий метильный силиконовый компаунд марки СКТН, который содержит гидроксильные группы. В него добавляют катализатор отверждения № 18, представляющий собой раствор диэтилдикаприлата олова в этилсиликате-32. К жидкому метильному силиконовому компаунду, взятому в количестве 30 мас. %, добавляют и карбонильное железо, предварительно обработанное метильным силиконовым маслом с образованием гидрофобной оболочки.

Второй состав, содержащий магнитный наполнитель, связующий компаунд и пластификатор, готовят следующим образом.

Готовят жидкий уретановый компаунд путем смешения толуилендиизоционата и полипропиленгликоля ПП-2000 в соотношении 1:2. Далее к жидкому уретановому компаунду, взятому в количестве 70 мас. %, добавляют дибутилфталат и пермаллой, предварительно обработанный дибутилфталатом с образованием гидрофобной оболочки.

Затем первый и второй составы смешивают между собой таким образом, чтобы соотношение жидких метильного силиконового и уретанового компаундов составило 1:1, интенсивно перемешивают мешалкой, вакуумируют, выливают в заливочную форму и ставят в термошкаф на полимеризацию.

Свойства антивибрационной магнитной эластичной композиции, полученной по настоящему примеру, представлены в таблице 2 (стр. 8, образец № 4).

Аналогичным образом были получены остальные образцы антивибрационной магнитной эластичной композиции, свойства которых представлены в таблице 2.

Пример 3

Первый состав, содержащий магнитный наполнитель, связующий компаунд и пластификатор, готовят следующим образом.

Готовят жидкий метильный силиконовый компаунд путем смешения двух компонентов А, Б в соотношении 10:1. Компонент А содержит винильные группы, а сама силиконовая цепочка содержит метильные группы. Компонент Б содержит метильные и гидридные группы. Далее к жидкому силиконовому компаунду, взятому в количестве 80 мас. %, добавляют метильное силиконовое масло и никель, предварительно обработанный метильным силиконовым маслом c образованием гидрофобной оболочки.

Второй состав, содержащий магнитный наполнитель, связующий компаунд и пластификатор, готовят следующим образом.

Готовят жидкий фенильный силиконовый компаунд путем смешения компонентов А и Б в соотношении 10:1. Компонент А содержит винильные группы, а сама силиконовая цепочка содержит фенильные группы. Компонент Б содержит гидридные группы. Далее к жидкому силиконовому компаунду, взятому в количестве 65 мас. %, добавляют фенильное силиконовое масло и никель, предварительно обработанный фенильным силиконовым маслом с образованием гидрофобной оболочки.

Третий состав, содержащий магнитный наполнитель и связующий компаунд, готовят следующим образом.

Готовят жидкий уретановый компаунд путем смешения толуилендиизоционата и полипропиленгликоля ПП-2000 в соотношении 1:2. Далее к жидкому уретановому компаунду, взятому в количестве 90 мас. %, добавляют никель, предварительно обработанный дибутилфталатом с образованием гидрофобной оболочки.

Затем первый, второй и третий составы смешивают таким образом, чтобы соотношение фенильного и метильного силиконовых, а также уретанового компаундов составило 3:3:4, соответственно, интенсивно перемешивают мешалкой, вакуумируют, выливают в заливочную форму и ставят в термошкаф на полимеризацию.

Свойства антивибрационной магнитной эластичной композиции, полученной по настоящему примеру, представлены в таблице 2 (стр. 8, образец № 7).

В каждом из вышеприведенных примеров связующие компаунды подбирают таким образом, что при смешении они не растворяются друг в друге и образуют эмульсию. По завершении процесса полимеризации эмульсия превращается в твердую композиционную структуру, имеющую границу раздела фаз.

Структура антивибрационной магнитной эластичной композиции, полученной в соответствии с примерами осуществления изобретения, приведена на фиг. 1.

Полученные образцы антивибрационной магнитной эластичной композиции исследовались на демпфирующие свойства путём измерения тангенса угла механических потерь tgδ (tgδ представляет собой отношение вязкостной и упругой составляющих комплексной величины (Е), tgδ=E”/E’, где Е – отношение напряжения к деформации) на реометре Physica MCR 302 (фирма-производитель Anton Paar) в режиме осциляций.

Проведено сравнение демпфирующих свойств образцов антивибрационной магнитной эластичной композиции с различными соотношениями связующих компаундов при заданных величинах деформации 0,2% и 8%.

В таблице 1 приведены данные по значениям tgδ для образцов, полученных при смешении двух составов с использованием жидких метильного (Me) и фенильного (Ph) силиконовых компаундов при различных соотношениях, а также увеличению демпфирующей характеристики указанных выше образцов относительно образца, приготовленного с использованием одного фенильного компаунда (образец № 1).

Таблица 1

№ образца Соотношение связующих компаундов Тангенс угла механических потерь для деформации 0,2% Тангенс угла механических потерь для деформации 8% Эффект относительно образца 1 для 0,2% деформации Эффект относительно образца 1 для 8% деформации 1 - 0,229 0,301 1 1 2 Ph:Me = 19:1 0,236 0,315 1,03 1,05 3 Ph:Me = 3:1 0,277 0,422 1,20 1,40 4 Ph:Me = 1:1 0,369 0,547 1,61 1,81 5 Ph:Me = 2:3 0,348 0,564 1,52 1,87 6 Ph:Me=1:3 0,338 0,485 1,47 1,61 7 Ph:Me=1:3*² 0,388 0,515 1,69 1,71

Примечание:

№ 1– образец для сравнения, приготовленный с использованием одного жидкого фенильного компаунда

№ 7- образец № 6 в магнитном поле 200 мТл

В Таблице 2 представлены данные по значениям tgδ для образцов, полученных при смешении двух или трех составов с использованием жидких метильного (Me) и фенильного (Ph) силиконовых, а также уретанового (Ur) компаундов, а также увеличению демпфирующей характеристики указанных выше образцов относительно образца на основе одного состава с использованием одного жидкого метильного компаунда (образец № 1).

Таблица 2

№ образца Соотношение связующих компаундов tgδ при деформации 0,2% tgδ при деформации 8% Эффект относительно 100 % композиции при 0,2% деформации Эффект относительно 100 % композиции при 8% деформации 1 - 0,339 0,418 1 1 2 Me:Ur = 19:1 0,342 0,428 1,01 1,02 3 Me:Ur = 3:1 0,348 0,469 1,02 1,12 4 Me:Ur = 1:1 0,439 0,615 1,29 1,47 5 Me:Ur = 2:3 0,438 0,69 1,29 1,50 6 Me:Ur = 1:3 0,474 0,63 1,39 1,50 7 Me:Ph:Ur = 3:3:4 0,494 0,71 1,45 1,69

Примечание:

№ 1– образец, приготовленный с использованием одного жидкого метильного компаунда.

Из таблиц 1, 2 следует, что зависимость значений tgδ композиции от различных соотношений связующих компаундов в образцах при различных деформациях имеет нелинейный характер.

Из таблиц 1, 2 для образцов, полученных при смешении двух связующих компаундов по мере разбавления одного компаунда другим tgδ увеличивается и достигает максимального значения при соотношении компаундов 1:1.

Кроме того, из таблицы 1 видно, что при приложении магнитного поля 200 мТл к образцу № 6, тангенс потерь также возрастает (см. образец № 7).

Из таблицы 2 видно, что для антивибрационной магнитной эластичной композиции на основе трех связующих компаундов при их соотношении 3:3:4 (см. образец 7) характерны наибольшие значения tgδ относительно других образцов из таблиц 1, 2.

Особенностью антивибрационной магнитной эластичной композиции, полученной вышеописанным способом, является зависимость tgδ от величины ее деформации.

Таким образом, способ, характеризующийся, в том числе, совокупностью признаков, отличающих его от прототипа, а именно:

- магнитный наполнитель предварительно обрабатывают пластификатором, связующий компаунд для приготовления состава берут в количестве 10-90 мас. %;

- готовят, по меньшей мере, два состава, с последующим их смешением, вакуумированием и полимеризацией, причем связующий компаунд для приготовления каждого состава выбирают таким образом, что при смешении составов связующие компаунды не растворяются друг в друге и образуют эмульсию;

позволяет получить антивибрационную магнитную эластичную композицию, имеющую улучшенную характеристику демпфирования, и тем самым позволяет осуществить изобретение с достижением заявленного технического результата.

Изобретение относится к способам получения композиционных материалов, в частности магнитных эластичных композиций, обладающих повышенными демпфирующими свойствами, для использования в виброзащитной технике, а также в нано- и космических технологиях, где необходимо контролировать и поддерживать минимальный уровень вибраций. Способ получения антивибрационной магнитной эластичной композиции включает приготовление состава, содержащего, по меньшей мере, магнитный наполнитель и связующий компаунд. Магнитный наполнитель предварительно обрабатывают пластификатором. Связующий компаунд для приготовления состава берут в количестве 10-90 мас. %. Готовят, по меньшей мере, два состава, с последующим их смешением, вакуумированием и полимеризацией. Связующий компаунд для приготовления каждого состава выбирают таким образом, что при смешении составов связующие компаунды не растворяются друг в друге и образуют эмульсию. Изобретение позволяет увеличить характеристики демпфирования антивибрационной магнитной эластичной композиции. 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

1. Способ получения антивибрационной магнитной эластичной композиции, включающий приготовление состава, содержащего, по меньшей мере, магнитный наполнитель и связующий компаунд, отличающийся тем, что магнитный наполнитель предварительно обрабатывают пластификатором, связующий компаунд для приготовления состава берут в количестве 10-90 мас. %, при этом готовят, по меньшей мере, два состава с последующим их смешением, вакуумированием и полимеризацией, причем связующий компаунд для приготовления каждого состава выбирают таким образом, что при смешении составов связующие компаунды не растворяются друг в друге и образуют эмульсию.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит пластификатор.

3. Способ по пп. 1, 2, отличающийся тем, что в качестве связующего компаунда используют жидкий фенильный силиконовый компаунд, жидкий метильный силиконовый компаунд или жидкий уретановый компаунд.

4. Способ по пп. 1, 2, отличающийся тем, что в качестве пластификатора используют фенильное силиконовое масло, метильное силиконовое масло или дибутилфталат.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что готовят два состава, при этом соотношение фенильного силиконового компаунда и метильного силиконового компаунда при смешении составов составляет 1:1.

6. Способ по п. 3, отличающийся тем, что готовят два состава, при этом соотношение метильного силиконового компаунда и уретанового компаунда при смешении составов составляет 1:1.

7. Способ по п. 3, отличающийся тем, что готовят три состава, при этом соотношение метильного силиконового компаунда, фенильного силиконового компаунда и уретанового компаунда при смешении составов составляет 3:3:4.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве магнитного наполнителя используют карбонильное железо, никель или пермаллой.