Теплозащитный материал

Авторы патента:

Варфоломеева Светлана Петровна (RU)

Каблов Виктор Федорович (RU)

Кейбал Наталья Александровна (RU)

C08L23/16 - сополимеры этен-пропена или этен-пропен-диена

C08K3/04 - углерод

Владельцы патента RU 2656864:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) (RU)

Изобретение относится к теплозащитным материалам на основе этиленпропилендиеновых каучуков, которые могут использоваться в авиа- и ракетостроении. Теплозащитный материал содержит этиленпропилендиеновый каучук СКЭПТ-40, вулканизующие агенты – серу и тиурам Д, ускоритель вулканизации 2-меркаптобензотиазол, активаторы вулканизации - оксид цинка и стеарин, технический углерод П-324 и модифицирующую добавку. Причем модифицирующая добавка представляет собой фосфоразотсодежащий олигомер, полученный в результате взаимодействия диметилфосфита, эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина, взятых в массовом отношении 1:2,5:0,75. Полученный теплозащитный материал обладает повышенной огнетеплостойкостью и прочностью. 3 табл.

Изобретение относится к теплозащитным материалам на основе 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.

Известен теплозащитный материал (Пат. 2404209 РФ, МПК C08L 23/16, В32В 25/10, F16L 59/00, F02K 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.

Известен теплозащитный материал на основе этиленпропилендиенового каучука (Пат. 2486215 РФ, МПК C08L 23/16, 27.06.2013), включающий вулканизующую группу, наполнитель и технологические добавки, дополнительно содержит модифицирующую добавку поливинилиденхлорид или адамантан.

Недостатком данного теплозащитного материала является то, что он не обеспечивает снижения скорости прогрева теплозащитного материала на основе этиленпропилендиенового каучука.

Наиболее близким является теплозащитный материал на основе этиленпропилендиенового каучука СКЭПТ-50 (Пат. 2600063 РФ, МПК C08L 23/16, C08L 63/00, С08K 3/38, 20.10.2016), содержащий вулканизующие агенты - серу, дитиодиморфолин, тиурам Д, ускоритель вулканизации 2-меркаптобензотиазол, активаторы вулканизации - оксид цинка и стеарин, наполнитель - белую сажу БС-120, технологическую добавку - технический углерод П-324 и модифицирующую добавку фосфорборазотсодержащий олигомер ФЭДА, полученный путем взаимодействия бората метилфосфита, эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина в массовом соотношении 2,5:1,0:2,5.

Недостатком данного теплозащитного материала является то, что он не обеспечивает высоких теплозащитных и прочностных характеристик.

Задачей предлагаемого изобретения является получение материалов с высокими теплозащитными и прочностными характеристиками.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение огнетеплостойкости теплозащитного материала и его прочности.

Технический результат достигается в теплозащитном материале на основе этиленпропилендиенового каучука, содержащем вулканизующие агенты - серу, тиурам Д, ускоритель вулканизации 2-меркаптобензотиазол, активаторы вулканизации - оксид цинка и стеарин, технический углерод П-324 и модифицирующую добавку - олигомер, полученный путем взаимодействия фосфитного производного, эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина, при этом в качестве этиленпропилендиенового каучука материал содержит СКЭПТ-40, а в качестве олигомера - фосфоразотсодежащий олигомер, полученный в результате взаимодействия диметилфосфита, эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина, взятых в массовом отношении 1:2,5:0,75, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: каучук СКЭПТ-40 100,0, сера 2,0, тиурам Д 1,5, 2-меркаптобензотиазол (каптакс) 0,5, оксид цинка 5,0, стеариновая кислота 1,0, технический углерод П-324 50,0, фосфоразотсодежащий олигомер 3,0-7,0.

Использование в качестве модифицирующей добавки фосфоразотсодержащего олигомера придает теплозащитному материалу на основе этиленпропилендиенового каучука повышенную огнетеплостойкость, т.к. препятствует его деструкции при воздействии высокой температуры за счет ингибирования радикально-цепных процессов окисления, способствует процессам коксообразования теплозащитного материала под действием пламени.

Кроме этого, в результате увеличения концентрации полярных функционально-активных групп в смеси, в процессе вулканизации происходит образование дополнительных химических связей, что способствует увеличению прочности теплозащитного материала.

Заявленное количество модифицирующей добавки в сочетании с используемыми ускорителями вулканизации и остальными компонентами резиновой смеси позволяет получить теплозащитный материал, обладающий повышенными прочностными и теплозащитными характеристиками.

В предлагаемом теплозащитном материале используют следующие компоненты:

Этиленпропилендиеновый каучук СКЭПТ-40 (ТУ 38.103252-92).

Вулканизующая группа, включающая: вулканизующие агенты - сера (ГОСТ 127-76), тетраметилтиурамдисульфид (тиурам Д) (ТУ 6-14-943-79); ускоритель вулканизации - каптакс (2-меркаптобензотиазол) (ТУ 113-00-05761631-23-91); активаторы вулканизации - оксид цинка (ГОСТ 202-84), стеарин (ГОСТ 6484-96).

Наполнитель - технический углерод П-324 (ГОСТ 78.85-86).

В качестве модифицирующей добавки используется фосфоразотсодежащий олигомер, который получают путем взаимодействия диметилфосфита, эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина в массовом отношении 1:2,5:0,75 при температуре 100°С в течение 1 часа.

Свойства полученной модифицирующей добавки представлены в таблице 1.

Теплозащитный материал готовят на вальцах при температуре валков 65-70°С. Продолжительность смешения 25 минут. Затем проводят вулканизацию резиновой смеси при температуре 160°С в течение 30 минут. Затем полученные образцы подвергают необходимым испытаниям.

Составы заявляемого теплозащитного материала и прототипа приведены в таблице 2.

Образцы теплозащитного материала на основе этиленпропилендиенового каучука подвергались испытаниям по ГОСТ 270-75. «Резина. Метод определения упругопрочностных свойств при растяжении».

Оценка скорости прогрева теплозащитного материала при высокотемпературном нагреве (теплостойкость) проводилась следующим образом: определялось время прогрева обратной стороны образца, изготовленного в виде шайбы диаметром 30 мм и толщиной 6 мм, до температуры 100°С.

Нагрев образца проводился открытым пламенем газовой горелки (на поверхности создавалась температура 1200°С). Образец закреплялся в штативе под углом 90° к пламени горелки. Для уменьшения стока тепла и уменьшения погрешности опыта образец по краю изолировался асбестом.

Для измерения температуры на необогреваемой поверхности образца использовался пирометр марки С-300.3 «Фотон» (ГОСТ 28243-96. «Пирометры. Общие технические требования»). Принцип работы пирометра основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения преимущественно в диапазонах инфракрасного излучения и видимого света; и контактная хромель-копелевая термопара регулятора «Овен» ТРМ-1.

Для определения коксового числа, предварительно взвешенный образец помещался в муфельную печь на 30 минут при 600°С. Затем образец извлекался, охлаждался при температуре 25°С и снова взвешивался. Коксовое число вычислялось по остаточной массе относительно исходного веса образца.

Прочностные и теплозащитные свойства предлагаемого теплозащитного материала приведены в таблице 3.

Как видно из представленных данных, предлагаемый теплозащитный материал в сравнении с прототипом, обладает повышенной прочностью при растяжении и более высокими теплозащитными свойствами.

Таким образом, введение в состав резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука СКЭПТ-40 модифицирующей добавки фосфоразотсодежащего олигомера, полученного в результате взаимодействия диметилфосфита, эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина, взятых в массовом отношении 1:2,5:0,75, приводит к снижению скорости прогрева теплозащитного материала (повышаются его теплозащитные свойства) и повышению прочности теплозащитного материала.

Теплозащитный материал на основе этиленпропилендиенового каучука, содержащий вулканизующие агенты - серу, тиурам Д, ускоритель вулканизации 2-меркаптобензотиазол, активаторы вулканизации - оксид цинка и стеарин, технический углерод П-324 и модифицирующую добавку - олигомер, полученный путем взаимодействия фосфитного производного, эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина, отличающийся тем, что в качестве этиленпропилендиенового каучука содержит СКЭПТ-40, а в качестве олигомера - фосфоразотсодежащий олигомер, полученный в результате взаимодействия диметилфосфита, эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина, взятых в массовом отношении 1:2,5:0,75, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Каучук СКЭПТ-40	100,0
Сера	2,0
Тиурам Д	1,5
2-Меркаптобензотиазол (каптакс)	0,5
Оксид цинка	5,0
Стеариновая кислота	1,0

Технический углерод П-324

50,0

Фосфоразотсодежащий олигомер

3,0-7,0

Похожие патенты:

Теплозащитный материал // 2656862

Теплозащитный материал // 2656860

Каучуковая композиция с превосходной ударной прочностью при низкой температуре // 2654698

Изобретение относится к композиции полипропилена, предназначенной для изготовления изделий, получаемых литьем под давлением, и способу ее получения. Композиция содержит гетерофазный сополимер пропилена (НЕСО), в состав которого входит матрица, представляющая полипропилен, эластомерный сополимер этилена и пропилена (ЕС), диспергированный в указанной матрице, и нуклеирующий агент, представляющий собой полимерный нуклеирующий агент.

Гетерофазный сополимер пропилена с высокой температурой плавления // 2654696

Изобретение относится к гетерофазному сополимеру пропилена (RAHECO). Сополимер содержит: (i) матрицу (М), представляющую сополимер пропилена (R-PP), и (ii) эластомерный сополимер пропилена (ЕС), диспергированный в указанной матрице (М), при этом сомономеры сополимера пропилена (R-PP) и эластомерного сополимера пропилена (ЕС) выбраны из этилена и/или С4-C8 альфа-олефинов.

Полимерная композиция // 2653850

Изобретение относится к полимерной композиции, предназначенной для изготовления резинотехнических изделий, эксплуатируемых при экстремальных температурах и высоком давлении.

Гетерофазный сополимер пропилена с низким количеством экстрагируемых веществ // 2653539

Изобретение относится к гетерофазному сополимеру пропилена (RAHECO). Сополимер содержит: (i) матрицу (М), представляющую С4-C12 α-олефиновый сополимер пропилена (С-РР), указанный С4-С12 α-олефиновый сополимер пропилена (С-РР) содержит единицы, получаемые из (i.1) пропилена и (i.2) по меньшей мере одного С4-С12 α-олефина; и (ii) эластомерный сополимер пропилена (ЕС), диспергированный в указанной матрице (М).

Композиция пропилена с повышенной ударной прочностью при низкой температуре // 2648673

Изобретение относится к композиции полипропилена, предназначенной для получения литых изделий, и способу ее получения. Композиция полипропилена содержит сомономерные единицы, полученные из этилена, в количестве от 9,0 до 52,0 мол.% и сомономерные единицы, полученные из, по меньшей мере, одного С5-12 α-олефина, в количестве от 0,4 до 3,0 мол.%, и содержание фракции, растворимой в холодном ксилоле, по меньшей мере, 30 мас.

Полимерная композиция // 2645939

Изобретение относится к химии полимеров, в частности к полимерным композициям на основе смеси этиленвинилацетатного каучука (ЭВА) и другого полимера. Полимерная композиция на основе смеси ЭВА и другого полимера, представляющего собой полимерный ненасыщенный каучук, используется для изоляции и оболочки электрических кабелей и проводов.

Олефиновые термопластичные эластомеры, модифицированные в отношении адгезии, предпочтительно эластомеры тре-v, тре-o // 2643036

Изобретение относится к термопластичным эластомерам, модифицированным в отношении адгезии, а именно к олефиновым эластомерам TPE-V и TPE-O. Олефиновая термопластичная эластомерная композиция содержит каучуковый компонент, полиолефин и систему промоторов адгезии, в состав которой входит один или несколько первых промоторов адгезии из группы смачивающих промоторов адгезии и один или несколько вторых промоторов адгезии из группы химически активных адгезивных связывающих веществ, а также одну или несколько добавок.

Огнеупорная полимерная композиция // 2640769

Изобретение относится к огнестойкой полимерной композиции, подходящей для использования при нанесении покрытия на обрабатываемые изделия, содержащей термопластичный полимер, содержащий винилацетат, и ненасыщенный эластомер, содержащий двойные связи, в качестве полимерных компонентов, где полимерные компоненты присутствуют в форме гомогенной полимерной смеси, и где формируется смесевая матрица, вулканизованная исключительно при использовании серы или системы сшивания, содержащей серу, где система серного сшивания распространяется по всей матрице и полностью проникает в эту матрицу, а также по меньшей мере один антипирен или комбинацию антипиренов.

Состав и способ получения пленочного связующего на основе эпоксидных смол // 2655341

Изобретение относится к области получения пленочных связующих на основе эпоксидных смол и может быть использовано в производстве полимерных композиционных материалов, применяемых в приборостроении, автомобильной, авиационной, аэрокосмической, электротехнической, строительной и других отраслях промышленности.

Композиционный материал на основе термопластичного полимера и способ его получения // 2654948

Изобретение относится к композиционным материалам на основе термопластичных полимеров, наполненных нанотрубками, и технологиям их получения, и может использоваться для производства конструкционных материалов с повышенными физико-механическими характеристиками.

Антистатическое напольное покрытие с углеродными нанотрубками // 2654759

Изобретение относится к антистатическим напольным покрытиям и может использоваться в производстве покрытий данного типа. Напольное покрытие содержит отверждаемую смолу и наполнитель, при этом отверждаемой смолой является эпоксидная смола, а наполнителем являются одностенные углеродные нанотрубки в количестве 0,001-0,5 мас.%, предпочтительно 0,01-0,05 мас.%.

Способ изготовления электропроводящих изделий из волокнистого композитного материала // 2654043

Изобретение относится к области производства изделий из композитных материалов и может быть использовано при изготовлении проводящих электрический ток композитных изделий.

Водонабухающая резиновая смесь для пакерного оборудования // 2654029

Изобретение относится к водо- и нефтенабухающим резинам на основе бутадиеннитрильных каучуков, которые могут использоваться в пакерах и другом скважинном оборудовании.

Водонабухающая резиновая смесь для пакерного оборудования // 2653024

Изобретение относится к водо- и нефтенабухающим резинам на основе бутадиен-нитрильных каучуков, которые могут использоваться в пакерах и другом скважинном оборудовании.

Композиция герметизирующего слоя покрышки // 2649434

Изобретение относится к композиции герметизирующего слоя покрышки. Композиция содержит полимерную основу, образованную из бутилового каучука и/или галогенбутилового каучука, систему наполнителя и систему отверждения.

Композиция с высокой жесткостью для покрышки // 2647038

Изобретение относится к композиции с высокой жесткостью для покрышки. Композиция элемента конструкции покрышки содержит сшиваемую полимерную основу с ненасыщенной цепью, армирующий наполнитель и отвердители.

Эластомерное тело для амортизации колебаний // 2646068

Изобретение относится к органическим материалам, таким как, например, древесина или бумага. Описано эластомерное тело для амортизации колебаний и/или пружинящего эффекта, включающее основное тело, а также огнезащитное покрытие, которое покрывает по меньшей мере один участок основного тела, при этом огнезащитное покрытие включает по меньшей мере две вспучивающиеся огнезащитные системы, отличающееся тем, что первая огнезащитная система содержит расширяющийся графит, имеющий температуру начала расширения от 160 до 250°C, который содержит по меньшей мере одну первую фракцию со средним размером частиц от 180 до 500 мкм, еще предпочтительнее от 280 до 350 мкм, а также по меньшей мере одну вторую фракцию со средним размером частиц от 50 до 180 мкм, еще предпочтительнее от 50 до 120 мкм и в частности от 70 до 90 мкм; вторая огнезащитная система, содержащая полиуретан, в расширенном состоянии образует несущую структуру, которая по меньшей мере частично фиксирует расширяющийся графит в расширенном состоянии.

Резинополимерный материал для внутренней футеровки гидроциклонов // 2645503

Изобретение относится к изготовлению футеровок внутренней части гидроциклонов - песковых насадок, работающих в водной среде и среде слабых растворов кислот и щелочей для обеспечения защиты от абразивного износа.