Вибропоглощающая мастика
Изобретение относится к составам для вибропоглощающих покрытий, используемых в вагоно-, автомобиле-, судостроении, авиации, машиностроении и других областях техники, где требуется защита от вибрации, в частности к составам полимерной вибропоглощающей мастики невысыхающего типа, предназначенной для эксплуатации при температурах от минус 50°С до плюс 120°С. Вибропоглощающая мастика содержит бутилкаучук марки БК 1675Н, битум нефтяной марки БН 90/10, масло индустриальное марки И-20А, наполнители мел, технический углерод и этиленвинилацетат. Технический результат изобретения заключается в улучшении вибродемпфирующих свойств, расширении температуры эксплуатации полимерной композиции в диапазоне от минус 40°С до плюс 80°С, полученной на основе полимерной композиции вибропоглощающей мастики, упрощении монтажа материала на различных покрытиях. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к составам для вибропоглощающих покрытий, используемых в вагоно-, автомобиле-, судостроении, авиации, машиностроении и других областям техники, где требуется защита от вибрации, в частности, к составам полимерной вибропоглощающей мастики невысыхающего типа, предназначенной для эксплуатации при температурах от минус 50 до плюс 120°С.
Мастики невысыхающего типа представляют собой термопластичные материалы, которые, размягчаясь при нагревании и достигнув определенной температуры, переходят в вязкотекучее состояние. С понижением температуры они возвращаются в первоначальное состояние независимо от числа циклов попеременного нагревания и охлаждения [Лабутин А.Л. Антикоррозионные и герметизирующие материалы на основе синтетических каучуков. - Л.: 1982, с. 59., с. 66].
Известна герметизирующая мастика, включающая (мас. %): синтетический карбоцепной каучук (бутил, этиленпропиленовый, изопреновый, бутадиенстирольный каучуки) 7,0÷12,0; пластификатор - нефтяное масло, содержащее 35÷68% ароматических углеводородов 12,0÷25; наполнитель 81,0÷87,0 [Патент RU 857207. Герметизирующая мастика. МПК C09K 3/10, C09J 3/12. Заявка 2658204, 09.08.78. Опубл.: 23.08.81]. Снижение содержания высокомолекулярного каучука удешевило композицию, но не снизило ее пожароопасности. Содержание в качестве пластификатора нефтяного масла с температурой застывания от минус 15°С до минус 39°С не обеспечит морозостойкость композиции на уровне минус 60°С.
Из уровня техники известна герметизирующая мастика и вибропоглощающий материал на ее основе, в котором в состав мастики включен хлорбутил-каучук, полиизобутилен, эфир глицериновый таловой канифоли, отходы полиэтилена, технический углерод П-803, тиксотропную добавку - асбест, пластификатор - трихлорэтилфосфат, антипирены- меламин и борат цинка, наполнители - гидроксит аллюминия и гидроксит магния, шунгит, вулканизующий агент - парахинондиоксим и оксид марганца. Данный вибропоглощающий полимерный материал включает основу из алюминиевой фольги и слоя мастики, защищенной антиагдезионной бумагой [Патент RU 2421497. Герметизирующая мастика и вибропоглощающий полимерный материал на ее основе. МПК C09K 3/10, C08L 23/20, C08L 23/28, C08K 3/22, В32В 15/06. Заявка 2009124339/05, 25.06.2009. Опубл.: 20.06.2011]. Недостатком данного материала является эффективное вибропоглощение только в диапазоне положительных температур.
Известен битумополимерный материал и способ его получения. Изобретение относится к области органических вяжущих веществ, герметиков, мастик, пропиточных материалов, используемых в строительстве, ремонте автомобильных дорог, аэродромов, гидротехнических сооружений, гидроизоляции металлических конструкций, при изготовлении кровельных изделий, а также к области их производства. Изобретение представляет собой битумополимерный материал, содержащий битум, пластификатор, полимер, в качестве полимера использована смесь этиленпропиленового синтетического каучука СКЭПТ с дивинилстирольным термоэластопластом при соотношении компонентов в ч.: битум - 0,93÷0,1; пластификатор - 0,05÷0,6; синтетический каучук этиленпропиленовый СКЭПТ - 0,01÷0,15; дивинилстирольный термоэластопласт 0,01÷0,15. [Патент RU 2355723. Битумополимерный материал и способ его получения. МПК C08L 95/00. Заявка 2007116390/04, 02.05.2007. Опубл.: 20.05.2009]. Недостатком является то, что требуется специальная установка для проведения массообменных процессов взаимодействия газов с растворами полимеров в нефтяных растворителях. Битумнополимерный материал разливают в тару при температуре 150°С.
Известен вибропоглощающий материал, состоящий из каучука, битума, пластификатора, смазки и наполнителя, и отличающийся тем, что в качестве каучука он содержит бутиловый каучук БК-1675Н 10-20, в качестве битума - битум нефтяной дорожный БН 90/130 - 60-70, в качестве пластификатора - масло индустриальное И-20А - 10÷20, в качестве смазки - кислоту стеариновую техническую - стеарин 2÷3, в качестве наполнителя - углерод технический П803 - 34÷44 и микросферы алюмосиликатные АСМ-500 - 17÷22. Количества компонентов приведены в мас. ч. [Патент RU 2235106. Вибропоглощающий материал. МПК C08L 95/00, C08L 23/22, C08L 91/00, C08L 93/00, C08K 3/04, C08K 7/18. Заявка 2003128616/04, 23.09.2003. Опубл.: 27.08.2004]. Изобретение позволяет существенно повысить теплостойкость, удельное вибропоглощение и экономичность материала. Недостатком является небольшое удельное вибропоглощение материала, которое составляет 0,127 м2/кг при 200 Гц.
Наиболее близким аналогом полимерного вибропоглощающего материала, принятым за прототип [Патент RU 36869 U1. Вибродемпфирующий блок. МПК F16F 13/00, F16F 1/40. Заявка №2003132919/20, 13.11.2003. Опубл.: 27.03.2004 в Бюл. №9], является вибродемпфирующий блок - многослойный вибропоглощающий материал, содержащий в качестве основы алюминиевую фольгу со сформированным на ней вязкоупругим слоем герметизирующей мастики, поверх которой расположен защитный слой из антиадгезионной бумаги, а именно двухслойный фольгированный материал ВБД-1 (2 мм демпфера - вязкоупругий слой герметика + 0,1 мм фольги). Материал ВБД-1 монтируется на поверхность бесклеевым способом (за счет собственной адгезии демпфирующего слоя). ВБД-1 самоклеящийся материал, не требующий нагрева при установке, легко клеится на любые неровные поверхности, вертикальные, горизонтальные, отрицательные, наклонные. Температура эксплуатации от минус 60 до 180°С. Коэффициент вибродемпфирования при толщине герметизирующей мастики 2 мм - 0,12 у.е. Предназначен для снижения вибраций, передающихся от двигателя и узлов трансмиссии на кузов транспортного средства. Материал является одновременно и антикоррозионной защитой. Недостатком материала-прототипа являются невысокие вибродемпфирующие свойства (0,1÷0,12 у.е. при толщине вибродемпфирующего блока 2,0 мм).
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в улучшении вибродемпфирующих свойств, расширении температуры эксплуатации полимерной композиции в диапазоне от минус 40°С до плюс 80°С, полученной на основе полимерной композиции вибропоглощающей мастики, упрощении монтажа материала на различных покрытиях.
Технический результат достигается тем, что вибропоглощающая мастика включает в себя бутилкаучук марки БК 1675Н, битум нефтяной марки БН 90/10, масло индустриальное марки И-20А, наполнители мел и технический углерод, и отличается тем, что полимерная композиция содержит битум нефтяной марки БН 90/10 и этиленвинилацетат при следующем соотношении компонентов, масс. ч:
| Бутилкаучук марки БК 1675Н | 18,9÷73,2 |
| Битум нефтяной марки БН 90/10 | 186÷227 |
| Масло индустриальное марки И-20А | 101÷148 |
| Этиленвинилацетат | 6,3÷6,6 |
| Мел | 550÷580 |
| Технический углерод | 50÷53 |
Используемые компоненты:
Синтетический каучук - бутилкаучук марки БК 1675Н (ТУ 2294-034-05766801-2002);
Битум нефтяной марки БН 90/10 (ГОСТ 6617-76).
Этиленвинилацетат марки LG EVA ES 28005 (LG Chem, Южная Корея), содержание винилацетатных звеньев 28%.
Пластификатор - масло индустриальное марки И-20А (ГОСТ 20799-88).
Наполнители - технический углерод П-324 или П-803 - ГОСТ 7885-86; мел тонкодисперсный марки МТД-2 (ТУ 5743-020-05346453-2008).
Мастику готовят в смесителе с Z-образными мешалками путем механического перемешивания смеси компонентов. На первой стадии происходит совмещение бутилкаучука, этиленвинилацетата и части битума при температуре не менее 90°С до полного распределения этиленвинилацетата. На второй стадии вводят остальные компоненты и смешивают до получения однородной массы.
Из получившейся массы изготавливают ленты методом вальцевания или экструдирования.
Свойства мастики приведены в таблице 1 и на фигуре.
Как видно из таблицы 1, в отличие от известных прототипов вибропоглощающая мастика по изобретению обладает высокими вибропоглощающими характеристиками в более широком диапазоне температур, в том числе до минус 40°С, а хладостойкость мастики достигает минус 50°С. Кроме того, композиция по изобретению обладает высокими герметизирующими свойствами, высокой адгезионной прочностью к металлической поверхности.
На диаграмме фигуры представлена зависимость тангенса угла механических потерь от частоты (0,1 Гц, 1 Гц, 10 Гц) в температурном диапазоне от минус 50 до 40°С. Значение тангенса угла механических потерь - не менее 0,3.
Вибропоглощающая мастика отличается тем, что вместо дорогостоящих смол, используемых для обеспечения требуемой адгезионной прочности, используется более дешевый этиленвинилацетат. Снижение модификатора - этиленвинилацетата (менее 6,3 мас. ч) приводит также к снижению прочности связи с металлом при отслаивании до значений ниже 6 Н/см. Увеличение содержания этиленвинилацетата (выше 6,6 мас. ч) приводит к снижению липкости мастики и переходу характера разрушения от когезионного к адгезионному.
Заявляемый вибропоглощающий полимерный материал в виде лент на основе вибропоглощающей мастики монтируется на поверхность бесклеевым способом (за счет собственной адгезии), т.е. является самоклеящимся, не требует нагрева при установке, легко клеится на любые неровные поверхности, вертикальные, горизонтальные, отрицательные, наклонные.
Использование вибропоглощающего полимерного материала в виде лент на основе вибропоглощающей мастики по изобретению позволит исключить лакокрасочную технологию нанесения акустических покрытий на металлические поверхности.
У всех образцов прочность связи с металлом при отслаивании не менее 6 Н/м. Значение коэффициента механических потерь: образец 1 - 0,25; образец 2 - 0,28; образец 3 - 0,27; образец 4 - 0,3.
Вибропоглощающая мастика, включающая бутилкаучук марки БК 1675Н, масло индустриальное марки И-20А, мел и технический углерод, отличающаяся тем, что она содержит битум нефтяной марки БН 90/10 и этиленвинилацетат при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Бутилкаучук марки БК 1675Н | 18,9-73,2 |
| Битум нефтяной марки БН 90/10 | 186-227 |
| Масло индустриальное марки И-20А | 101-148 |
| Этиленвинилацетат | 6,3-6,6 |
| Мел | 550-580 |
| Технический углерод | 50-53 |
