Теплозащитный материал

Изобретение относится к теплозащитным материалам на основе этиленпропилендиенового каучука, который может использоваться в авиа- и ракетостроении. Предложен теплозащитный материал на основе этиленпропилендиенового каучука СКЭПТ-40, содержащий (мас.ч. на 100 мас.ч. каучука): вулканизующие агенты - серу (1,0) и тиурам Д (1,5), ускоритель вулканизации 2-меркаптобензотиазол (0,5), активаторы вулканизации оксид цинка (5,0) и стеарин (1,0), технический углерод (40,0) и модифицирующую добавку, предварительно нанесенную на смесь алюмосиликатных полых микросфер МСФ (2,0-5,0) и микроуглеродных волокон МУВ (10,0) посредством их термостатирования в растворе модифицирующей добавки, при этом в качестве модифицирующей добавки содержит фосфорборсодержащий олигомер ФБО (1,0), нанесенный термостатированием при 100 °C из предварительно нейтрализованного водным раствором аммиака 0,5 масс.% раствора фосфорборсодержащего олигомера ФБО в воде. Технический результат – получение материалов с удовлетворительными физико-механическими свойствами и повышенной теплозащитной эффективностью. 2 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к теплозащитному материалу на основе этиленпропилендиенового каучука, который может использоваться в авиа- и ракетостроении.

Известен теплозащитный материал на основе этиленпропилендиенового каучука СКЭПТ-40, содержащий вулканизующие агенты - серу и тиурам Д, ускоритель вулканизации 2-меркаптобензотиазол, активаторы вулканизации - оксид цинка и стеарин, наполнители белую сажу и фосфорборсодержащий олигомер ФБО, предварительно нанесенный на каолиновые волокна, посредством их термостатирования при 100°С в 5 масс. % водном растворе ФБО (Пат. 2656860 РФ, МПК C08L23/16, C08К13/06, C08К3/34, 07.06.2018) и теплозащитный материал дополнительно содержащий промоутер адгезии между волокном и полимерной матрицей - гексахлорпараксилол (Пат. 2656862 РФ, МПК C08L23/16, C08К13/06, C08К3/34, 07.06.2018).

Недостатком данного теплозащитного материала является то, что он не обеспечивает длительного теплозащитного эффекта.

Известен теплозащитный материал на основе этиленпропилендиенового каучука СКЭПТ-40, содержащий серу, оксид цинка, стеарин, технический углерод, тетраметилтиурамдисульфид, 2-меркаптобензтиазол, канифоль сосновую, белую сажу и алюмосиликатные полые микросферы, предварительно обработанные фосфорборазотсодержащим олигомером при 80°C (Пат. 2612304 РФ, МПК C08L23/16, C08L63/00, C08К3/04, C08К3/06, C08К3/22, C08К3/36, C08К5/40, C08К7/26, C08К13/06, 06.03.2017).

Недостатком данного теплозащитного материала является то, что он имеет низкие физико-механические показатели и не обеспечивает длительного теплозащитного эффекта.

Известен теплозащитный материал на основе этиленпропилендиенового каучука СКЭПТ-50, содержащий вулканизующие агенты - серу, дитиодиморфолин, тиурам Д, ускоритель вулканизации 2-меркаптобензотиазол, включая производное бензотиазола, активаторы вулканизации - оксид цинка и стеарин, наполнитель - белую сажу БС-120, технологическую добавку технический углерод П-324 и модифицирующую добавку фосфорборазотсодежащий олигомер, полученный путем взаимодействия бората метилфосфита, эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина (Пат. 2600063 РФ, МПК C08L23/16, C08L63/00, С08К3/38, 20.10.2016).

Недостатком данного теплозащитного материала является то, что он не обеспечивает длительного теплозащитного эффекта и имеет невысокие прочностные характеристики.

Наиболее близким к заявляемому является теплозащитный материал на основе этиленпропилендиенового каучука СКЭПТ-40, содержащий вулканизующие агенты серу и тиурам Д, ускоритель вулканизации 2-меркаптобензотиазол, активаторы вулканизации оксид цинка и стеарин, технический углерод и модифицирующую добавку фосфорборазотсодержащий олигомер ФЭДА, предварительно нанесенный на смесь алюмосиликатных полых микросфер МСФ и микроуглеродных волокон МУВ, посредством их термостатирования при 80°C в 5 масс. % растворе фосфорборазотсодержащего олигомера ФЭДА в ацетоне (Пат. 2637519 РФ, МПК C08L23/16, C08K3/04, C08K7/02, CO8K7/22, CO8K13/06, 07.02.2017).

Недостатком данного материала является низкая длительность теплозащитного эффекта.

Задачей предлагаемого изобретения является получение материалов с удовлетворительными физико-механическими свойствами и повышенной теплозащитной эффективностью.

Техническим результатом заявленного изобретения является увеличение длительности теплозащитной эффективности.

Технический результат достигается тем, что теплозащитный материал на основе этиленпропилендиенового каучука СКЭПТ-40, содержащий вулканизующие агенты серу и тиурам Д, ускоритель вулканизации 2-меркаптобензотиазол, активаторы вулканизации оксид цинка и стеарин, технический углерод и модифицирующую добавку, предварительно нанесенную на смесь алюмосиликатных полых микросфер МСФ и микроуглеродных волокон МУВ посредством их термостатирования в растворе модифицирующей добавки, при этом в качестве модифицирующей добавки содержит фосфорборсодержащий олигомер ФБО, нанесенный термостатированием при 100 °C из предварительно нейтрализованного водным раствором аммиака 0,5 масс.% раствора фосфорборсодержащего олигомера ФБО в воде, при следующем соотношении компонентов, масс.ч.: каучук СКЭПТ-40 100,0; сера молотая 1,0; тиурам Д 1,5; 2-меркаптобензтиазол (каптакс) 0,5; оксид цинка 5,0; стеарин 1,0; технический углерод П-234 40,0; алюмосиликатные полые микросферы МСФ 2,0 – 5,0; микроуглеродные волокна МУВ 10,0; фосфорборсодержащий олигомер ФБО 1,0.

В предлагаемом теплозащитном материале используют следующие компоненты:

Этиленпропилендиеновый каучук СКЭПТ-40, содержащий в качестве диенового сомономера дициклопентадиен (ТУ 2294-022-05766801-2002).

Вулканизующая группа, включающая:

вулканизующие агенты - сера (ГОСТ 127-76), 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).

Технический углерод П-234 (ГОСТ 7885-86) используется в составе теплозащитного материала в качестве наполнителя.

В качестве модифицирующей добавки используется фосфорборсодержащий олигомер ФБО (ТУ 40-461-806-66-07), предварительно нанесенный на поверхность алюмосиликатных полых микросфер МСФ и микроуглеродных волокон МУВ.

Нанесение фосфорборсодержащего олигомера ФБО осуществляют из 0,5 масс. % раствора фосфорборсодержащего олигомера ФБО в воде, путем термостатирования смеси алюмосиликатных полых микросфер МСФ и микроуглеродных волокон МУВ в данном растворе при 100°C до постоянной массы. Перед термостатированием раствор фосфорборсодержащего олигомера в воде нейтрализуют водным раствором аммиака.

Использование в качестве модифицирующей добавки фосфорборсодержащего олигомера ФБО, предварительно нанесенного на поверхность алюмосиликатных полых микросфер МСФ и микроуглеродных волокон МУВ, придает теплозащитному материалу на основе этиленпропилендиенового каучука повышенную теплостойкость. Образование на поверхности микросфер и микроуглеродных волокон пленки из ФБО препятствует деструкции теплозащитного материала при воздействии высокой температуры за счет образования на поверхности более прочного защитного коксового слоя. Кроме того, происходит непосредственная доставка фосфорборсодержащего олигомера в зону термического воздействия и коксообразования, где происходит ингибирование радикально-цепных процессов окисления. При этом пенококс выполняет теплозащитную функцию, препятствует прогреву и деструкции материала.

Кроме этого армирование эластомерной матрицы микроуглеродными волокнами приводит к повышению прочности теплозащитного материала.

Заявленные количества фосфорборсодержащего олигомера ФБО, алюмосиликатных полых микросфер МСФ и микроуглеродных волокон МУВ в сочетании с используемыми ускорителями вулканизации и остальными компонентами резиновой смеси позволяют получить теплозащитный материал, обладающий повышенными теплозащитными характеристиками.

В таблице 1 приведены составы приготовленных смесей и прототипа.

Оценка условной прочности образцов при разрыве проводилась на разрывной машине РМИ-50 в соответствии с ГОСТ 270-75 «Резина. Метод определения упругопрочностных свойств при растяжении».

Таблица 1

Ингредиент Прототип Состав 1 Состав 2 Состав 3
Каучук СКЭПТ-40, масс.ч. 100,0 100,0 100,0 100,0
Сера молотая, масс.ч. 2,0 1,0 1,0 1,0
Тиурам Д, масс.ч. 0,5 1,5 1,5 1,5
2-Меркаптобензтиазол (каптакс), масс.ч. 1,5 0,5 0,5 0,5
Оксид цинка, масс.ч. 3,0 5,0 5,0 5,0
Стеарин, масс.ч. 2,0 1,0 1,0 1,0
Технический углерод П-234, масс.ч. 40,0 40,0 40,0 40,0
Алюмосиликатные полые микросферы, масс.ч. 5,0 2,0 3,0 5,0
Микроуглеродные волокна, масс.ч. 10,0 10,0 10,0 10,0
Фосфорборазотсодержащий олигомер ФЭДА, масс.ч. 1,0 - - -
Фосфорборсодержащий олигомер ФБО, масс.ч. - 1,0 1,0 1,0

Оценка длительности теплозащитной эффективности образцов теплозащитного материала на основе этиленпропилендиенового каучука при высокотемпературном нагреве проводилась на образцах, изготовленных в виде шайбы диаметром 30 мм и толщиной 6 мм.

Оценка скорости прогрева образцов теплозащитного материала на основе этиленпропилендиенового каучука 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°C.

Нагрев образца проводился открытым пламенем плазматрона Multiplaz-3500 (ГОСТ 12.2.007.8-75 «Устройства электросварочные и для плазменной обработки»), на поверхности создавалась температура 2000 °C. Образец закреплялся в штативе под углом 90° к пламени плазматрона. 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.

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

Физико-механические и огне-, теплозащитные свойства вулканизатов предлагаемого материала приведены в таблице 2.

Таблица 2

Показатель Прототип Состав 1 Состав 2 Состав 3
Условная прочность при растяжении, МПа 14,1 14,3 12,7 11,8
Время прогрева образца до 100 оС, с 185 55 66 84
Время сгорания образца, с 211 290 530 780
Коксовое число, % 33,4 9,3 9,4 15,9

Пример.

Обработка волокон проводилось следующим образом.

Навеску фосфорборсодержащего олигомера ФБО в количестве 1,0 масс. % от массы каучука растворяли при периодическом перемешивании в соответствующем количестве воды для образования 0,5 масс. % раствора. Полученный раствор нейтрализовывали водным раствором аммиака.

В приготовленный нейтрализованный 0,5 масс. % раствор фосфорборсодержащего олигомера в воде добавляли навеску алюмосиликатных полых микросфер МСФ (в соответствии с рецептурой) и микроуглеродных волокон МУВ в количестве 10,0 масс. % от массы каучука и перемешивали в течение 5 минут. Затем смесь помещали в термостат при 100 °C и сушили до постоянной массы.

Резиновую смесь готовили на лабораторном резиносмесителе «Брабендер» при температуре камеры 40–70 °C. Продолжительность смешения 15 минут. Затем проводили вулканизацию резиновой смеси при температуре 165 °C в течение 60 минут. Полученные образцы подвергли необходимым испытаниям.

Таким образом, теплозащитный материал на основе этиленпропилендиенового каучука СКЭПТ-40, содержащий вулканизующие агенты серу и тиурам Д, ускоритель вулканизации 2-меркаптобензотиазол, активаторы вулканизации оксид цинка и стеарин, технический углерод и модифицирующую добавку фосфорборсодержащий олигомер ФБО, предварительно нанесенный на смесь алюмосиликатных полых микросфер МСФ и микроуглеродных волокон МУВ посредством их термостатирования при 100 °C в растворе предварительно нейтрализованного водным раствором аммиака 0,5 масс.% раствора фосфорборсодержащего олигомера ФБО в воде, при заявленном соотношении компонентов, обладает большей длительностью теплозащитной эффективности.

Теплозащитный материал на основе этиленпропилендиенового каучука СКЭПТ-40, содержащий вулканизующие агенты серу и тиурам Д, ускоритель вулканизации 2-меркаптобензотиазол, активаторы вулканизации оксид цинка и стеарин, технический углерод и модифицирующую добавку, предварительно нанесенную на смесь алюмосиликатных полых микросфер МСФ и микроуглеродных волокон МУВ посредством их термостатирования в растворе модифицирующей добавки, отличающийся тем, что в качестве модифицирующей добавки содержит фосфорборсодержащий олигомер ФБО, нанесенный термостатированием при 100°С из предварительно нейтрализованного водным раствором аммиака 0,5 мас. % раствора фосфорборсодержащего олигомера ФБО в воде, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Каучук СКЭПТ-40 100,0
Сера молотая 1,0
Тиурам Д 1,5
2-меркаптобензтиазол 0,5
Оксид цинка 5,0
Стеарин 1,0

Технический углерод П-234 40,0

Алюмосиликатные полые микросферы МСФ 2,0-5,0
Микроуглеродные волокна МУВ 10,0
Фосфорборсодержащий олигомер ФБО 1,0



 

Похожие патенты:
Группа изобретений относится к области медицины, в частности, к адгезивной композиции для прикрепления адгезивного приспособления к коже, включающей (в % вес./вес.): 10-14% поли(этиленвинилацетата), 15-20% полипропиленгликоля, 13-18% сополимера пропилена и этилена, 10-15% полибутена, 1-5% воска, 4-8% полиакриловой кислоты и 20-40% одного или нескольких дополнительных материалов, поглощающих жидкость.

Изобретение относится к композиции полимера, предназначенной для получения литого изделия, к способу получения нуклеированного терполимера (А) пропилена, этилена и одного С4-С10 α-олефина, к способу получения терполимера (А) пропилена, этилена и одного С4-С10 α-олефина, а также к литому изделию.

Изобретение относится к гетерофазному пропиленовому сополимеру с низким содержанием олигомера для производства деталей автомобиля. Полипропиленовая композиция включает компонент А), содержащий 50-90 вес.% гомополимера пропилена, компонент B), содержащий 10-50 вес.% сополимера пропилена и этилена с содержанием этиленовых звеньев, составляющим 30,0-70,0 вес.%.

Изобретение относится к изготовлению приводного ремня. Приводной ремень получают из вулканизированного продукта каучуковой смеси, который содержит каучуковый компонент, который содержит этилен-α-олефиновый эластомер, соль металла и α,β-ненасыщенной карбоновой кислоты, оксид магния, органический пероксид и неорганический наполнитель.

Изобретение относится к полимерной смеси, которую можно экструдировать саму по себе или экструдировать на одну или обе поверхности упаковочной пленки для получения свариваемой поверхности (поверхностей), которая обладает термосвариваемостью, подходящей для формовочно-фасовочно-укупорочной упаковки.

Изобретение относится к полимерной композиции для изготовления конструкционных изделий, имеющая состав, мас.%: порошковый неорганический наполнитель суммарной плотности от 11,3 до 19,3 г/см3 40,0-85,0; каучук синтетический термостойкий низкомолекулярный по ГОСТ 13835-73 0,5-1,0; сополимер пропилена с этиленом остальное.

Настоящее изобретение относится к составу на основе полиолефина для получения клейкого вещества клеевой прослойки, а также к многослойной структуре, содержащей клейкое вещество клеевой прослойки.

Изобретение относится к смеси полипропиленового сополимера и пластомера для получения пленок или изделий для упаковки, пригодных для печати или нанесения покрытия или металлизации.
Изобретение относится к способу получения частиц эластомера из водной суспензии, содержащей множество частиц эластомера, имеющего размер частиц 0,05-25 мм, суспендированные в ней.

Изобретение относится к адгезионной полиэтиленовой композиции, применяемой, в многослойных покрытиях стальных труб, используемых для транспортировки, в том числе газа и нефтепродуктов.

Изобретение относится к удаляемым слоям для подготовки поверхности композитных подложек. Предложен обогащаемый смолой удаляемый слой для подготовки поверхностей различных композитных подложек, содержащий плетеную ткань, пропитанную отверждаемой матрицей на основе смолы, полученной из композиции смолы, содержащей смесь эпоксидно-фенольной новолачной смолы и новолачной эпоксидной смолы, содержащей дициклопентадиеновый скелет; дифункциональную эпоксидную смолу, выбранную из диглицидиловых простых эфиров многоатомных фенолов; трифункциональную эпоксидную смолу, выбранную из триглицидиловых простых эфиров аминофенолов; отверждающий агент и частицы неорганического наполнителя, при этом в удаляемом слое содержание смолы составляет по меньшей мере 20% мас.
Наверх