Резиновая композиция и демпфер вибраций с использованием резиновой композиции
Изобретение относится к этилен-альфа-олефиновой резиновой композиции с улучшенными характеристиками демпфирования, к демпферу крутильных колебаний, также к изделию, выбранному из ремня, шланга и устройства управления колебаниями, содержащему вулканизированную резиновую композицию. Вулканизированная резиновая композиция содержит 100 частей этилен-альфа-олефинового эластомера и в основном полимер изобутилена или бутена, имеющий средневязкостную молекулярную массу от около 50000 до около 1250000 и ненасыщенность менее около 1 мол.%. При этом указанный полимер присутствует в количестве, эффективном для существенного увеличения характеристик демпфирования вибраций композиции, проявляющегося в увеличении tanδ, по меньшей мере на 100%. Технический результат состоит в увеличении характеристики демпфирования вибрации резины, 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.
Данное изобретение относится к этилен-альфа-олефиновой резиновой композиции с улучшенными характеристиками демпфирования, которую можно также отливать в форму, соединять с металлом и использовать в качестве поглощающего колебания элемента в демпферах крутильных колебаний, в подвесках двигателей ил других таких устройствах управления колебаниями. Данное изобретение относится также к демпферу коленчатого вала для поглощения крутильных и изгибных колебаний с использованием улучшенной резиновой композиции в качестве поглощающего вибрации элемента.
Уровень техники
В патенте США № 6386065, полное содержание которого включается в данное описание, раскрыт пример выполнения демпфера крутильных колебаний, к которому применим предмет данного изобретения. Дополнительные примеры выполнения демпферов коленчатого вала и примеры резиновых композиций, к которым также применимо данное изобретение, раскрыты в публикации US 2002/0162627, полное содержание которой включается в данное описание.
Резиновые композиции широко используются в устройствах управления вибрацией. Обычно используются диеновые эластомеры, такие как NR, BR, SBR, IIR, CR и NBR из-за их низкой стоимости. Они обычно вулканизируются с помощью активируемых нагреванием систем вулканизации, содержащих серные или основанные на сере ускорители вулканизации. Резина, изготовленная на основе этих эластомеров, имеет обычно очень ограниченные параметры теплостойкости и озонной стойкости. Поскольку во многих применениях повышаются требования к параметрам, таким как повышенные температуры под капотом при применении в автомобилях, то увеличилось применение эластомеров с более высокими параметрами, таких как EPM, EPDM, HNBR, AEM, фторсодержащий и силиконовый каучук. EPM и EPDM, элементы этилен-альфа-олефинового семейства эластомеров, желательно использовать в качестве демпферов вибрации за счет их высокой теплостойкости, легкости включения наполнителей и относительно низкой стоимости. EPM и EPDM являются также желательными, поскольку их можно вулканизировать с помощью пероксидных систем вулканизации, которые, как известно, обеспечивают лучшую комбинацию свойств остаточного сжатия, лучшую теплостойкость и лучшую совместимость с определенными соагентами склеивания с металлом, чем системы серной вулканизации. К сожалению, для некоторых случаев демпфирования колебаний этилен-альфа-олефиновые эластомеры являются слишком эластичными и имеют низкие характеристики демпфирования.
Для демпфирования колебаний наиболее важным свойством резиновой композиции является степень демпфирования. Одним способом характеристики демпфирования резины является измерение отношения модуля потерь к модулю сохранения, известного как "tan δ", с помощью динамического механического испытания. Типичные величины tan δ для композиций EPDM лежат в диапазоне от 0,05 до 0,1. Тем, что требуется в некоторых устройствах урегулирования вибрации, является подвергаемая пероксидной вулканизации этилен-альфа-олефиновая композиция с улучшенным, более высоким демпфированием и величинами tan δ, например, около 0,2 или выше. Желательно увеличение демпфирования на около 100% или больше.
В статье «Low Modulus, High Damping, High Fatigue Life Elastomer Compounds for Vibration Isolation», Rubber Chemistry & Technology, 57(4) 792-803 (1984), авторы M.A. Lemieux и P.C.Killgoar, Jr. описывают их попытки увеличения демпфирования композиций NR и композиций смеси NR/BR, подвергаемых серной вулканизации, для применений в автомобильной подвеске. Известные способы увеличения демпфирования включают добавление большего количества наполнителя, уменьшение количества вулканизаторов, изменение количества пластификаторов и изменение эластомеров. За счет ограниченности каждого из этих известных подходов и отрицательного воздействия на общий баланс свойств резины часто приходится испытывать другие менее предсказуемые способы. Они фокусируются на смесях эластомеров. Было установлено, что добавление различных классов полиизобутилена (PIB), имеющих средневязкостную молекулярную массу около 900000 или больше, в композиции NR и NBR совсем не увеличивает демпфирование, а добавление BIIR приносит желаемый эффект.
В патенте США № 5310777 раскрыта резиновая композиция с очень высоким демпфированием. В этой раскрытой композиции PIB является первичным эластомерным компонентом, к которому добавляются довольно большие количества белого наполнителя и сажи для получения tan δ в диапазоне от 0,4 до 1,5. Средневязкостная молекулярная масса PIB в этой раскрытой композиции должна быть свыше 300000, предпочтительно свыше 1000000, для приема большого количества наполнителя, необходимого для получения большого демпфирования.
Поскольку PIB не способен к сшиванию, то предлагается добавлять способный к сшиванию вторичный эластомер и подходящие вулканизаторы в композицию. Смешивание эластомеров является в высокой степени непредсказуемым и не приводится предсказуемых данных, какой уровень tan δ можно получать при добавлении сшиваемого эластомера в PIB.
В патенте США № 6225401 раскрыта композиция с увеличенными гистерезисными потерями для беговой дорожки протектора, в которой PIB или сополимер изобутилена и изопрена (IIR) или сополимер изобутилена и стирола (SIR), имеющие среднемассовую молекулярную массу в диапазоне от 2000 до 50000, добавляли в NR или SBR или другие эластомеры для увеличения гистерезисных потерь. Предполагается, что среднемассовая молекулярная масса для этих материалов близка средневязкостной молекулярной массе. Предлагаются лишь подвергаемые серной вулканизации композиции и демонстрируются лишь относительно небольшие улучшения величины tan δ (увеличения до 18%).
Другой аналогичный пример раскрыт в патенте США № 6060552. Приведенные здесь примеры показывают, что IIR со средневязкостной молекулярной массой около 500000 или PIB со средневязкостной молекулярной массой около 2000000, добавленные в SBR до уровней вплоть до 1:1 относительно массы, увеличивают величину tan δ лишь на 20%. Снова предлагаются или упоминаются лишь примеры серной вулканизации.
Неудивительно, что в уровне технике не предлагается смешивать PIB или IIR с подвергаемым серной вулканизации эластомером, таким как EPDM. Хорошо известно, что PIB и IIR сильно разрушаются свободными радикалами.
После экстенсивной оценки многих ингредиентов и смесей заявители данного изобретения неожиданно столкнулись с потребностью в этилен-альфа-олефиновой резиновой композиции, вулканизируемой с помощью свободнорадикальной вулканизации, с увеличенным демпфированием для использования в демпферах вибрации в других устройствах управления колебаниями и в резиновых изделиях, подвергаемых динамическим нагрузкам, таких как ремни и шланги. Желаемое увеличение для демпферов вибрации должно соответствовать двойному увеличению нормальной величины tan δ.
Сущность изобретения
Данное изобретение направлено на создание этилен-альфа-олефиновой резиновой композиции, подвергаемой свободнорадикальной вулканизации, с достаточно улучшенными характеристиками демпфирования для использования в демпферах крутильных колебаний и других поглощающих колебания устройствах.
Изобретение направлено также на создание поглощающего колебания устройства, содержащего поглощающий колебания элемент из резины, подвергаемой свободнорадикальной вулканизации, в котором резиновый элемент содержит 100 частей этилен-альфа-олефинового эластомера, такого как сополимер этилена и пропилена (ЕРМ) или каучука на основе сополимера этилена, пропилена и мономера диена (EPDM), и от 20 до 100 частей по существу полимера изобутилена или бутена, имеющего средневязкостную молекулярную массу более примерно 5000.
Изобретение также направлено на создание резиновой композиции, применяемой для поглощения вибрации или в устройстве управления колебаниями, содержащей 100 частей этилен-альфа-олефинового эластомера и эффективное количество по существу полимера изобутилена или бутена, имеющего средневязкостную молекулярную массу более примерно 5000, для существенного увеличения характеристик демпфирования вибрации композиции.
Изобретение направлено также на создание ремня, шланга или устройства управления колебаниями, содержащих сформированную посредством отливки в форму или экструзии, подвергаемую свободно-радикальной вулканизации, этилен-альфа-олефиновую резину, при этом указанная резина содержит по существу полимер изобутилена или бутена, имеющего молекулярную массу более примерно 5000, в количестве, эффективном для существенного увеличения характеристик демпфирования резины.
Краткое описание чертежей
На чертежах изображено:
фиг. 1 - разрез демпфера крутильных колебаний согласно данному изобретению;
фиг. 2 - частичный разрез шланга согласно данному изобретению в изометрической проекции;
фиг. 3 - частичный разрез ремня с несколькими V-образными ребрами согласно данному изобретению в изометрической проекции;
фиг. 4 - график значений tan δ, измеренных при нескольких температурах для резины EPDM, изготовленной согласно данному изобретению, в зависимости от средневязкостной молекулярной массы полимера бутена, добавленного в количестве 50 частей полимера бутена на 100 частей EPDM.
Подробное описание изобретения
Как показано на фиг. 1, двойной кольцевой демпфер 10 содержит внутреннее кольцо 20 и инерционное наружное кольцо 30 и слоистое эластомерное кольцо 8.
Внутреннее кольцо 20 содержит ступицу 1 и диск 2 и обод 3. Ступица 1 имеет размер для крепления на валу (не изображен, но обычный), таком как коленчатый вал. Показанная на фиг. 1 конфигурация предназначена для прессовой посадки ступицы 1 на вал, хотя можно также использовать фланец, шпоночную канавку или другую систему, известную из уровня техники, для фиксации ступицы на приемном валу.
Инерционное наружное кольцо 30 содержит обод 6 и часть 4 для размещения ремня. Часть 4 для размещения ремня может содержать любой известный профиль ремня, включая профиль 5 ремня с несколькими V-образными ребрами, показанный на фиг. 3.
Обода 3, 6 описывают кольцевые пространства, имеющие зазор между ними. Обода 3, 6 могут быть плоскими. В качестве альтернативного решения обода 3, 6 могут иметь каждый сложную форму, которая позволяет механически фиксировать эластомерное кольцо 8 в кольцевом пространстве, как показано на фиг. 1. Обода 3, 6 могут быть покрыты клеями для склеивания резины с металлом, известными из уровня техники, для облегчения соединения эластомерного кольца 8 с поверхностями ободов. В качестве альтернативного решения эластомерное кольцо может находиться в кольцевом зазоре со сжатием на основе лишь сил трения для предотвращения проскальзывания между эластомерным кольцом 8 и ободами 3, 6. Ободы 3, 6 могут содержать выступы, шероховатость поверхности или любую другую форму случайной нерегулярности поверхности или вызывающую трение форму. Клей, добавленный в состав эластомера, можно использовать для облегчения непосредственного соединения эластомерного кольца 8 с ободами 3, 6. Демпферы можно также собирать с использованием различных увеличивающих трение веществ на поверхностях ободов или в смазке узла. В качестве альтернативного решения резиновый элемент может быть сформирован непосредственно на части или частях демпфера с или без предварительного покрытия металла клеем или же может быть собран, как раскрыто в публикации US 2002/0162627, соответствующие части которой включаются в данное описание.
На фиг. 2 показан шланг 11, выполненный в соответствии с одним вариантом выполнения данного изобретения. Шланг 11 содержит эластомерную внутреннюю трубу 12, арматурный элемент 14, телескопически нанесенный сверху и предпочтительно приклеенный к внутренней трубе 12, и эластомерное наружное покрытие 16, телескопически нанесенное сверху и предпочтительно приклеенное к арматурному элементу 14. Арматурный элемент 14 выполнен из подходящего арматурного материала, который может содержать органические и неорганические волокна или покрытую латунью стальную проволоку. Арматурный материал предпочтительно является органическим волоконным материалом, таким как нейлон, сложный полиэфир, арамид, хлопок или вискоза. Арматурная конструкция может быть любого подходящего типа, такого как плетеная, спиральная, тканая или свернутая, однако в показанном варианте выполнения - это плетеная конструкция.
Внутренняя труба 12 может состоять из нескольких эластомерных или пластмассовых слоев, которые могут иметь или же могут не иметь одинаковый состав. Эластомерное наружное покрытие 16 выполнено из подходящих материалов, предназначенных для выдерживания возможных наружных условий. Внутренняя труба 12 и наружное покрытие 16 могут быть выполнены из одинакового материала. Шланг 11 можно формировать посредством отливки или экструзии. По меньшей мере, один эластомерный слой внутренней трубы 12 или наружного покрытия 16 может быть выполнен с большим демпфированием согласно данному изобретению, что улучшает характеристики демпфирования вибрации шланга.
На фиг. 3 показан имеющий несколько V-образных ребер ремень 32, выполненный в соответствии с одним вариантом выполнения данного изобретения. Ремень 32 включает основную часть 33 тела эластомерного ремня, а также включает эластичный арматурный элемент 31, предпочтительно в виде корда 22. Несколько приподнятых зон или вершин 36, чередующихся с несколькими ложбинными зонами 38, задают между ними противоположные стороны 34, которые служат в качестве приводных поверхностей ремня 32 при контакте с принимающей ремень частью 4 наружного кольца 30, описание которого приведено выше, или с любым другим аналогичным шкивом для ремня. Основная часть 33 тела ремня может быть сформирована из резиновой композиции, которая может быть улучшена, как будет подробно описано ниже. Другие типы ремней, известные из уровня техники, такие как синхронные ремни или V-образные ремни, могут также иметь основную часть тела ремня, сформированную из резиновой композиции, которая может быть улучшена, согласно данному изобретению, как будет описано ниже.
Приведенное ниже описание фокусируется на эластомерном кольце 8, однако для специалистов в данной области техники понятно, что детали относятся также к шлангу 11 или к основному телу 33 ремня или к резиновым компонентам других устройств управления колебаниями.
Эластомерное кольцо 8 согласно данному изобретению содержит, по меньшей мере, один этилен-альфа-олефиновый эластомер и может, не обязательно, включать любые из наполнителей, размягчителей, антиоксидантов, коагентов и вулканизаторов, известных из уровня техники. Списки ингредиентов и их обычного использования свободно доступны в уровне техники. Смотри, например, Robert F. Ohm «The Vanderbilt Rubber Handbook», R.T. Vanderbilt Co., Inc., CT, (13-е издание, 1990); Maurice Horton «Rubber Technology», Van Nostrand Reinhold, NY (3-е издание, 1987); Th. Kempermann, S. Koch, J. Sumner «Manual for the Rubber Industry», Bayer AG (2-е издание, 1993). Подходящие этилен-альфа-олефиновые эластомеры включают тройные сополимеры, состоящие из этилена, альфа-олефина и ненасыщенного компонента, такого как 1,4-гексадиен, дициклопентадиен или этилиденнорборнен (ENB). В одном варианте выполнения данного изобретения первичный эластомер является EPDM с ENB в качестве ненасыщенного компонента.
Создающие свободные радикалы вулканизующие агенты, используемые в данном изобретении, являются вулканизующими агентами, подходящими для вулканизации этилен-альфа-олефиновых эластомеров, и включают, например, органические пероксиды и ионизирующее излучение. Примеры органических пероксидных вулканизующих агентов включают, но не ограничиваются этим, 1,1-ди-(трет-бутилперокси)-3,3,5-триметилциклогексан, 2,5-диметил-2,5-ди-(трет-бутилперокси)-3-гексин, дикумилпероксид, бис-(трет-бутилпероксидиизопропилбензол), α-α-бис(трет-бутилперокси)диизопропилбензол, ди-трет-бутилпероксид, 2,5-диметил-2,5-ди-трет-бутилпероксигексан и трет-бутилпербензоат. Пероксиды обычно включены в количестве около 2-10 частей на 100 частей каучука (phr). Может быть, не обязательно, добавлена сера в пероксид в качестве части системы вулканизации в количестве около 0,1-1 phr.
Эластомерная композиция согласно одному варианту выполнения данного изобретения, дополнительно содержит полиизобутилен (PIB), полибутен (PB) или изобутилен-изопреновый каучук (IIR), имеющий средневязкостную молекулярную массу (MW) свыше примерно 5000, в количестве, эффективном для получения желаемого уровня демпфирования. Например, подходящие материалы PB включают, но не ограничиваясь этим, материалы, продаваемые под торговой маркой NAPVIS, классы 600 и 2000, фирмой BP-Amoco Chemicals. Примерами подходящих материалов PIB являются: материалы, продаваемые под торговой маркой VISTANEX, MM, классы L-80, L-100, L-120 и L-140 фирмы ExxonMobile Chemical Company, материалы, продаваемые под торговой маркой VISTANEX, LM, классы MS, MH и H фирмы ExxonMobile Chemical Company, материалы, продаваемые под торговой маркой OPPANOL, классы B10-B100 фирмы BASF Corporation, и материалы, продаваемые под торговой маркой EFROLEN, классы P10-P100 фирмы Alcan Rubber&Chemical, Inc. Примерами подходящих эластомеров IIR являются различные классы бутилового каучука, такие как продаваемые под торговой маркой BAYER, классы Бутил 100 и Бутил 101-3 фирмы BAYER AG, и продаваемые под торговой маркой EXXON, классы Бутил 077, 068 и 065 фирмы ExxonMobile Chemical Company. Наиболее предпочтительными классами IIR являются классы с низкой ненасыщенностью, т.е. меньше примерно 1 мол.%. Если уровень ненасыщенности в IIR больше 1 мол.%, то демпфирование увеличивается, но не настолько, как желательно. Предполагается, что средневязкостная молекулярная масса бутилового каучука находится в диапазоне от около 300000 до около 500000. Для простоты в последующем сокращение "BP" используется для обозначения в целом бутилена или полимером бутена, включая PIB, PB IIR, если контекст не требует уточнения.
Предполагается, что полимеры бутена (ВР), используемые в данном изобретении, все являются по существу полиизобутиленом. Бутиловый каучук является сополимером около 97-99% изобутилена и около 1-3 мол.% изопрена. Полибутены получают из смесей изобутилена, 1-бутена и 2-бутена в процессе с образованием полимера, содержащего около 80% изобутилена.
В обычной практике получения резины можно разрабатывать эластомерную композицию, которая имеет адекватные параметры во многих аспектах, однако имеет недостаточные характеристики демпфирования. Обычно такая композиция включает какое-либо технологическое масло, пластификатор или другой размягчитель. Было установлено согласно одному варианту выполнения данного изобретения, что посредством замены некоторых или всех из технологического масла, пластификатора или другого размягчителя на ВР, имеющего молекулярную массу около 5000, можно значительно увеличить демпфирование эластомерной композиции. В другом варианте выполнения молекулярная масса ВР находится в диапазоне от около 50000 до около 1250000. Было установлено что замена около 20 до около 100 phr технологического масла на ВР может быть достаточной для обеспечения желаемого уровня демпфирования. Как будет показано в приведенных ниже примерах, 50 phr ВР с молекулярной массой в диапазоне от около 50000 до около 1250000 является достаточной для увеличения примерно в два раза tan δ резиновой композиции EPDM. Если меньше чем примерно 20 phr ВР включено в резину EPDM, то в результате получается небольшое увеличение демпфирования. Свыше 100 phr приводит к деградации физических свойств резиновой композиции. При молекулярной массе около 5000 ВР действует аналогично любому другому технологическому маслу, размягчая резину без увеличения демпфирования. При молекулярной массе около 1400000 ВР не оказывает желаемого большого воздействия на демпфирование. При молекулярной массе в диапазоне от около 50000 до около 1250000 демпфирование EPDM можно примерно удвоить посредством добавления 50 phr ВР. Могут дополнительно присутствовать технологическое масло или пластификатор без отрицательного воздействия. Если необходимо большее количество ВР для получения желаемого уровня демпфирования, чем количество технологического масла, доступного для замещения в исходной формуле, то полученная резиновая композиция может быть мягче, чем желательно. Резину можно сделать более жесткой посредством увеличенной добавки армирующего наполнителя, такого как сажа или двуокись кремния.
Другие свойства можно балансировать или регулировать по потребности с помощью известных способов получения резины, не выходя за объем раскрытия данного изобретения.
Можно использовать в резиновой композиции другие ингредиенты, известные для специалистов в данной области техники, в обычных количествах для различных целей. Для улучшения определенных свойств и/или для приклеивания к металлу или другим материалам можно добавлять соагенты, такие как триаллиизоцианурат, диметакрилат цинка или другие соли металлов альфа-бета ненасыщенных органических кислот, N,N'-м-фенилендималеимид и триметилолпропантриметакрилат или другие акрилаты или метакрилаты. Можно использовать сажу или другие наполнители для усиления или наполнения эластомера. Можно по необходимости использовать антиоксиданты, антиозонанты, красители, пластификаторы, технологические масла и/или технологические вспомогательные добавки.
Демпфер крутильных колебаний, показанный на фиг. 1, является представителем устройств управления колебаниями, которые можно улучшать посредством включения эластомерной композиции на основе EPDM с улучшенными характеристиками демпфирования. Другие устройства, включающие резину, которые можно усовершенствовать посредством увеличения демпфирования резины, согласно данному изобретению включают подвески для двигателей, втулки, демпферы вала, шланги и ремни. Подвески для двигателей, втулки и демпферы вала обычно содержат металлические структурные элементы и поглощающие колебания резиновые элементы, как показано в качестве примера на фиг. 1. Шланг согласно фиг. 2 и ремень согласно фиг. 3 представляют другие изделия, содержащие резину, которую можно улучшать посредством увеличения демпфирования резины согласно данному изобретению. Шланги и ремни обычно содержат текстильные арматурные элементы и один или несколько слоев резины. Увеличенное демпфирование может быть желательным для уменьшения амплитуды колебаний в шланге или ремне или для уменьшения передачи вибраций с одной точки соединения или контакта в другую в системе передачи текучей среды или мощности.
Ниже приведено описание примеров с целью иллюстрации сущности изобретения, но не как ограничение объема изобретения.
Примеры
Были приготовлены резиновые композиции с помощью обычных способов смешивания резины. Партии резины имели размер для заполнения внутренней смесительной камеры смесителя BR Banbury® (торговая марка фирмы Farrel Corporation). Смеситель работал со скоростью 70 оборотов в минуту с использованием охлаждающей воды. Сначала в смесительную камеру были помещены EPDM и ВР со средневязкостной молекулярной массой более 100000 для смешивания в течение 1 минуты. Затем были добавлены все дополнительные ингредиенты за исключением пероксидных вулканизаторов, включая полимеры ВР со средневязкостной молекулярной массой менее 100000. Хобот поднимался для очистки после 3,5 и 6,5 минут смешивания. Смесь разгрузили после 8 минут смешивания. Массу охладили в мельнице с двумя валиками, а затем в мельницу были добавлены пероксидные вулканизаторы. Образец каждой композиции был испытан с использованием анализатора обработки резины (RPA) фирмы Alpha Technologies. RPA был запрограммирован на вулканизацию резиновой композиции с последующей серией измерения tanδ при нескольких температурах и при 7% растяжении и частоте 100 циклов в минуту.
Базовая композиция для всех примеров показана в таблице 1. EPDM, используемый в Таблице 1, включает 75 частей парафинового масла и 100 частей эластомера. 14 примеров, приведенных в таблице 2, расположены в порядке увеличения средневязкостной молекулярной массы ВР, который заменен технологическим маслом в сравнительном примере 1. В сравнительных примерах 2-5 и примерах 6 и 7 поставщик называет лишь среднечисловую молекулярную массу ВР. Для облегчения сравнения с другими примерами среднечисловая молекулярная масса была умножена на 2 для получения оценочной средневязкостной молекулярной массы. Коэффициент 2 был выбран на основании данных технической литературы и сравнения с данными других поставщиков. Смотри, например, «Isobutylene Polymers» в Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, John Wiley, NY, том 8, страницы 423-448 (1987).
В таблице 2 приведены результаты измерения tan δ для каждого примера и сравнительных примеров. Сравнительные примеры 2-5 не проявляют увеличения значения tan δ по сравнению со сравнительным примером 1. Примеры 6-14 показывают полезное увеличение величины tan δ согласно одному варианту выполнения данного изобретения. Примеры 7-13 иллюстрируют, как можно приблизительно удвоить величину tan δ по сравнению со сравнительным примером 1 посредством замены на ВР с молекулярной массой в диапазоне 10000-1250000 согласно одному варианту выполнения данного изобретения. На фиг. 4 показана в виде графика зависимость tan δ от средневязкостной молекулярной массы, полученная для этих примеров.
Увеличение tan δ в примере 11 не такое большое, как в примере 10. Это можно объяснить более высокой ненасыщенностью в мас.% бутила 268 по сравнению с бутилом 077. При более высокой ненасыщенности бутил 268 может больше участвовать в реакциях сшивания, что приводит к меньшему демпфированию. Независимо от причин классы бутила с ненасыщенностью менее 1 мол.% согласно варианту выполнения данного изобретения имеют более сильное влияние на величину tan δ, чем классы с ненасыщенностью более 1 мол.%.
| Таблица 1 | ||
| Ингредиенты состава | Поставщик | Части на 100 частей каучука (phr) |
| EPDM Keltan 7441A | DSM | 175 |
| Оксид цинка | Многие | 5 |
| Стеарат цинка | Многие | 1,5 |
| Триэтаноламин 99% | Многие | 0,6 |
| Vulcanox HS1 | Bayer AG | 1,5 |
| Сажа N472 | Columbian | 90 |
| Saret 6342 | Sartomer | 50 |
| Парфиновое масло или ВР | Смотри таблицу 2 | 30 |
| HVA-23 | DuPont-Dow | 1 |
| Varox 231XL4 | R.T. Vanderbilt | 1,8 |
| Varox 130XL5 | R.T. Vanderbilt | 7,5 |
| 12,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин, полимеризованный 2Диметакрилат цинка 3N,N'-м-фенилендималеимид 42,5-диметил-2,5-ди-(трет-бутилперокси)-3-гексин 51,1-ди-(трет-бутилперокси)-3,3,5-триметилциклогексан |
| Таблица 2 | ||||||
| Пример № | Масло или заменяющий ВР | Средневязкостная молекулярная масса | tanδ при 165°С | tanδ при 145°С | tanδ при 120°С | tanδ при 100°С |
| Ср. пр. 1 | Парафиновое масло1 | ≈800 | 0,07 | 0,081 | 0,093 | 0,101 |
| Ср. пр. 2 | INDOPOL® Н-152 | 1200 | 0,072 | 0,084 | 0,97 | 0,105 |
| Ср. пр. 3 | INDOPOL® Н-502 | 1630 | 0,066 | 0,076 | 0,88 | 0,098 |
| Ср. пр. 4 | INDOPOL® Н-3002 | 2660 | 0,068 | 0,081 | 0,092 | 0,1 |
| Ср. пр. 5 | INDOPOL® Н-90002 | 4540 | 0,063 | 0,073 | 0,09 | 0,102 |
| Пр. 6 | NAPVIS® 6002 | 8400 | 0,123 | 0,151 | 0,162 | 0,158 |
| Пр. 7 | NAPVIS® 20002 | 11800 | 0,165 | 0,193 | 0,194 | 0,192 |
| Пр. 8 | VISTANEX® LM-MS3 | 45000 | 0,212 | 0,228 | 0,217 | 0,192 |
| Пр. 9 | VISTANEX® LM-H-LC3 | 63000 | 0,222 | 0,224 | 0,199 | 0,179 |
| Пр. 10 | EXXON®BUTYL 0774 | ≈300000 | 0,231 | 0,211 | 0,19 | 0,181 |
| Ср. Пр. 11 | EXXON®BUTYL 2685 | ≈500000 | 0,162 | 0,176 | 0,174 | 0,173 |
| Пр. 12 | VISTANEX® MM L-803 | 900000 | 0,178 | 0,183 | 0,172 | 0,175 |
| Пр. 13 | VISTANEX® MM L-1003 | 1250000 | 0,17 | 0,175 | 0,169 | 0,173 |
| Ср.Пр.14 | VISTANEX® MM L-1403 | 2110000 | 0,108 | 0,14 | 0,16 | 0,175 |
| 1SUNPAR 2280 Sun Refining | ||||||
| 2Полибутен фирмы BP-Amoco Chemicals | ||||||
| 3Полибутилен фирмы ExxonMobile Chemical Company | ||||||
| 4Изобутилен-изопреновый каучук с 0,8 мол.% ненасыщенности фирмы ExxonMobile Chemical Company | ||||||
| 5Изобутилен-изопреновый каучук с 1,6 мол.% ненасыщенности фирмы ExxonMobile Chemical Company |
Таким образом, данное изобретение относится к этилен-альфа-олефиновой резиновой композиции с достаточно улучшенными характеристиками демпфирования для использования в демпферах крутильных колебаний и других устройствах управления колебаниями. Предложенную композицию можно вулканизировать с помощью систем свободнорадикальной вулканизации. Данное изобретение можно использовать в ремнях или шлангах или других применениях, где желательно усиленное демпфирование. Данное изобретение относится также к демпферу крутильных колебаний с улучшенным демпфированием.
1. Вулканизированная резиновая композиция, содержащая: 100 частей этилен-альфа-олефинового эластомера и в основном полимер изобутилена или бутена, имеющий средневязкостную молекулярную массу в диапазоне от около 50000 до около 1250000 и имеющего ненасыщенность менее около 1 мол.%; при этом указанный полимер присутствует в количестве, эффективном для существенного увеличения характеристик демпфирования вибраций композиции, проявляющегося в увеличении tanδ, по меньшей мере на 100%.
2. Композиция по п.1, в которой указанное количество составляет от 20 до 100 частей.
3. Композиция по п.2, в которой указанная композиция подвергается пероксидной вулканизации и дополнительно содержит добавку для склеивания с металлом.
4. Изделие, выбранное из группы, состоящей из ремня, шланга и устройства управления колебаниями, содержащее: формованный или экструдированный поглощающий колебания резиновый элемент, содержащий композицию по п.2.
5. Изделие по п.4 в виде демпфера крутильных колебаний.
6. Изделие по п.5, в котором указанный полимер является сополимером изобутилена и изопрена, имеющего менее примерно 1 мол.% ненасыщенности.
7. Изделие по п.5, в котором эластомер выбран из группы, состоящей из сополимеров этилена и пропилена, тройных сополимеров этилена, пропилена и диена, сополимеров этилена и октена, тройных сополимеров этилена, октена и диена, сополимеров этилена и бутена, тройных сополимеров этилена, бутена и диена, и их смесей.
8. Изделие по п.7, в котором указанный полимер является полиизобутиленом или полибутеном.
9. Демпфер крутильных колебаний, включающий поглощающий колебания элемент из резины, вулканизированной свободными радикалами, отличающийся тем, что указанный резиновый элемент содержит: 100 частей этилен-альфа-олефинового эластомера и от 20 до 100 частей одного или нескольких полимеров, имеющих средневязкостную молекулярную массу в диапазоне от около 50000 до около 1250000, выбранных из группы, состоящей из полиизобутилена, полибутена и сополимера полиизобутилена и изопрена, имеющего менее примерно 1 мол.% ненасыщенности.
