Терморасширяющаяся вязкоупругая смесь


E04H9/0215 - Здания, группы зданий или убежища, предназначенные главным образом для защиты от опасности, грозящей извне, например военного нападения, землетрясения, для специфического климата (плавучие сооружения B63B; с точки зрения оснований или фундаментов E02D; строительные конструкции вообще E04B; шарнирные или аналогичные им опоры, допускающие смещение, E04B 1/36; специальные элементы для обеспечения изоляции или другой защиты E04B 1/62; опорные конструкции для разрушающихся или разрушенных зданий или их частей E04G 23/04; двери, окна E06B 5/00; кондиционирование воздуха, вентиляция F24F; маскировка F41H 3/00; помещения, защищенные от радиации, G21F 7/00)

Владельцы патента RU 2789129:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" (RU)

Настоящее изобретение относится к вязкоупругим демпферам, которые используются в области сейсмостойкого строительства, и может применяться для гашения вибраций в антивибрационных и антисейсмических изоляционных конструкциях и устройствах. Терморасширяющаяся вязкоупругая смесь представляет собой смесь на основе хлорбутилкаучука, обладающего высокими демпфирующими свойствами, в качестве наполнителя используются мел и технический углерод, пластификатором является индустриальное масло, причем для придания композиту свойств саморасширяющегося материала в состав добавлен вспенивающий агент Expancel, а в качестве вулканизующих агентов использованы тиурам и сера молотая, а также добавлен активатор вулканизации Вулкатив С-1 при следующем соотношении компонентов: хлорбутилкаучук ХБК-139 в количестве 100 мас. ч., вулкатив C-1 в количестве 5 мас. ч., индустриальное масло И-40 в количестве от 30,8 до 40,8 мас. ч., тиурам в количестве 5 мас. ч., мел в количестве от 153,8 до 230,8 мас. ч., технический углерод П-803 в количестве от 19,2 до 38,5 мас. ч., микросферы Expancel в количестве 10 мас. ч., сера в количестве 1,5 мас. ч. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что новый материал удовлетворяет всем требуемым механическим характеристикам и имеет уникальное свойство саморасширения, которое обеспечивает размещение терморасширяющейся вязкоупругой смеси в зазоре между трубами демпфера. 1 ил., 2 табл., 5 пр.

 

Настоящее изобретение относится к вязкоупругим демпферам, которые используются в области сейсмостойкого строительства, и может применяться для гашения вибраций в антивибрационных и антисейсмических изоляционных конструкциях и устройствах.

В современном мире с ускорением темпов урбанизации, с ростом объёма строительных производств и других антропогенных факторов проблема обеспечения сейсмической безопасности приобретает все большую актуальность. Наиболее перспективными и экономически целесообразными являются системы пассивного рассеивания энергии, наиболее распространёнными типами которых являются гистерезисные демпферы и вязкоупругие демпферы. Сочетание этих типов демпферов могло бы позволить более эффективно гасить сейсмические и вибрационные воздействия. В связи с этим возникла необходимость в разработке вязкоупругого материала, который будет размещаться в полости между трубами гистерезисного демпфера (на Фигуре приведена схема расположения сейсмического демпфера) [WO2010119154A1. SYSTEM FOR DISSIPATING SEISMIC ENERGY IN CONSTRUCTIONS. МПК E04B1/98, E04H9/02, F16F15/02; 16.04.2010]. Для этого вязкоупругий материал должен обладать следующими минимальными характеристиками:

тангенс угла механических потерь tgδ не ниже 0,2;
удлинение при разрыве не менее 120 %;
эквивалентный модуль упругости при 100 % деформации не ниже 0,1 МПа.

Кроме того, для размещения данного материала в зазор между трубами гистерезисного демпфера необходимо, чтобы он был саморасширяющимся.

Из уровня техники известна резиновая композиция с высоким демпфированием [Патент JP5143605B2. HIGHLY DAMPING RUBBER COMPOSITION AND VIBRATION CONTROL DAMPER OBTAINED BY USING THE SAME. МПК C08L21/00, C08L23/16, C08L53/02, C08L61/10, C08L9/00, C09K3/00, F16F1/36, F16F15/08; 13.02.2013], включающая в свой состав в мас. %: стирол-изопрен-стирольный блок-полимер 60,0÷95,0; несшитый каучук - бутадиеновый каучук 40,0÷5,0; жидкий изопреновый каучук 5,0÷100,0 по отношению к общему количеству 100 весовых частей первых двух компонентов; нереакционноспособная алкилфенольная смола 5,0÷60,0 весовых частей в расчете на 100 весовых частей первых двух компонентов.

Механические характеристики резиновой композиции при 20 °С:

экививалентная демпфирования he 0,405;
относительный модуль сдвига при 10% деформации 1,64 МПа
относительный модуль сдвига при 100% деформации 0,269 МПа.

Приведённые характеристики удовлетворяют указанным требованиям, предъявляемым к вязкоупругому материалу, однако вследствие отсутствия информации по максимальному относительному удлинению и отсутствии свойств саморасширения, данный материал не может применяться в разрабатываемом типе вязкоупругого демпфера.

Также в качестве аналога можно рассматривать резиновую композицию [Патент JP2014227521A. HIGH ATTENUATION RUBBER COMPOSITION FOR SEISMIC ISOLATION DAMPER AND SEISMIC ISOLATION DAMPER OBTAINED BY USING THE SAME. МПК C08L53/02, C08K3/04, C08K3/22, C08K7/06, C08L21/00https://ru.espacenet.com/publicationDetails/biblio?DB=EPODOC&II=0&ND=3&adjacent=true&bcId=2&locale=ru_RU&return=true&FT=D&date=20091015&CC=JP&NR=2009235336A&KC=A; 08.12.2014], в составе которой блок-полимер стирол-изопрен-стирол, теплопроводный наполнитель, имеющий теплопроводность 17 Вт / м × К или более (от 10 до 100 мас. частей по отношению к 100 мас. частям общего количества блок-полимера стирол-изопрен-стирола), несшитая резина - бутадиеновый каучук, карбонат кальция (от 10 до 120 мас.ч. по отношению к 100 мас. ч. общего количества стирол-изопрен-стирольного блок-полимера и несшитого каучука), жидкий изопреновый каучук (от 10 до 100 весовых частей по отношению к 100 весовым частям общего количества стирол-изопрен-стирольного блок-полимера и несшитого каучука). Из механических характеристик в патенте приведён только коэффициент демпфирующей силы Ceq = 1,07. В связи с недостатком информации по механическим характеристикам материала и отсутствии свойств саморасширения, данный материал не может применяться в разрабатываемом типе вязкоупругого демпфера.

Наиболее близким аналогом разработанного материала является вулканизуемая каучуковая смесь [патент JP4092577B2. RUBBER COMPOSITION, VULCANIZABLE RUBBER COMPOSITION AND DAMPING RUBBER VULCANIZATE. МПК C08L9/00, C08L15/00, C08L3/00, F16F1/36; 28.05.2008]. Данная смесь состоит из 100 частей по массе каучука на основе сопряженного диена и от 5 до 100 частей по массе циклизованного продукта сопряженного диенового полимера. Его механические характеристики:

относительное удлинение 480 %;
тангенс угла механических потерь при 23 °С 0,16;
относительный модуль сдвига 2,1÷2,5 МПа.

Несмотря на высокие модуль сдвига и относительное удлинение такие демпфирующие изделия из вулканизированной резины не удовлетворяют двум требованиям - тангенс угла механических потерь менее 0,2 и отсутствие свойств саморасширения, что делает невозможным применение данного материала в разрабатываемом типе терморасширяющейся вязкоупругой смеси.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что новый материал удовлетворяет всем требуемым механическим характеристикам и имеет уникальное свойство - саморасширение, которое обеспечивает размещение терморасширяющейся вязкоупругой смеси в зазор между трубами демпфера.

Технический результат достигается тем, что терморасширяющаяся вязкоупругая смесь включает в себя хлорбутилкаучук марки ХБК-139, вулкатив С-1, масло индустриальное марки И-40, тиурам, серу, микросферы Expancel, мел и технический углерод П-803 при следующем соотношении компонентов, масс. ч:

хлорбутилкаучук ХБК-139 100
вулкатив C-1 5
индустриальное масло И-40 30,8 ÷ 40,8
тиурам 5
мел 153,8 ÷ 230,8
технический углерод П-803 19,2 ÷ 38,5
микросферы Expancel 10
сера 1,5.

Используемые компоненты:

в качестве базового полимера для смеси был принят хлорбутилкаучук марки ХБК-139 (ТУ 2294-096-05766801-2000), обладающий высокими демпфирующими свойствами;

наполнители - технический углерод П-803 - ГОСТ 7885-86 и мел тонкодисперсный марки Микарб (ТУ 5743-020-05346453-2008);

пластификатор - масло индустриальное марки И-40 (ГОСТ 20799-88);

в качестве вулканизующего агента был использован Тиурам (ГОСТ 740-76), добавлен активатор вулканизации - Вулкатив С-1 (ТУ 2294 001-31273447-2010) и сера молотая (ГОСТ 127.5-93);

для придания композиту свойств саморасширяющегося материала в состав добавлен вспенивающий агент - микросферы Expancel (ТУ 2291-012-25665344-2013).

Вязкоупругую смесь готовят в смесителе типа Брабендер с Z-образными роторами путем механического перемешивания смеси компонентов при температуре 110 °C. На первой стадии производят смешение хлорбутилкаучука, вулкатива С-1, серы, 1/3 мела и технического углерода. На второй стадии вводят ½ масла и 1/3 мела и технического углерода. На третьей стадии вводят ½ масла и 1/3 мела и технического углерода. На четвертой стадии добавляют тиурам, микросферы Expancel и смешивают до получения однородной массы.

Из получившейся массы изготавливают ленты методом вальцевания или экструдирования с требуемыми размерами.

На трубы демпфера наносится праймер Хемосил 211 и клей Хемосил 411. Тонкая полоска материала помещается в полость между трубами демпфера, путем нанесения на внутреннюю поверхность - при выдержке в термошкафу в течение одного часа при 160 °C материал расширяется, соединяя трубы намертво. В результате на маленьких деформациях работает терморасширяющаяся вязкоупругая смесь, на больших - металлическая конструкция.

При осуществлении изобретения были изготовлены пять образцов терморасширяющейся вязкоупругой смеси, состав которых представлен в таблице 1, а значения механических характеристик - в таблице 2.

Лучшие механические характеристики оказались у образца №5: полученный материал по механическим свойствам, в отличие от самых близких аналогов, удовлетворяет всем требованиям и при этом обладает уникальным свойством - саморасширением.

Предложенная смесь с высоким демпфированием по настоящему изобретению может быть использована в качестве гасителя вибрации в сфере промышленного строительства и гражданского строительства, для устройств контроля вибрации и устройств сейсмической изоляции, в гасителях вибрации бытовых и электронных устройств, для гашения вибрации в автомобилях и амортизации и т.д.

Таблица 1 - Состав образцов

Материалы Образец 1 Образец 2 Образец 3 Образец 4 Образец 5
Хлорбутилкаучук ХБК-139 100 100 100 100 100
Вулкатив C-1 5 5 5 5 5
Индустриальное масло И-40 35,8 40,8 30,8 30,8 30,8
Тиурам 5 5 5 5 5
Мел 230,8 153,8 153,8 192,3 192,3
Технический углерод П-803 19,2 38,5 38,5 19,2 38,5
Микросферы Expancel 10 10 10 10 10
Сера 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5

Таблица 2 - Механические характеристики образцов

Механические характеристики Образец 1 Образец 2 Образец 3 Образец 4 Образец 5
Относительное удлинение, % 325,8 431,6 351,6 512,8 302,8
Тангенс угла механических потерь при 23 °С 0,29 0,27 0,24 0,24 0,3
Относительный модуль сдвига при 10% деформации, МПа 0,28 0,36 0,46 0,32 0,42
Относительный модуль сдвига при 100% деформации, МПа 0,09 0,11 0,16 0,11 0,14

Терморасширяющаяся вязкоупругая смесь, предназначенная для гашения вибраций в антивибрационных и антисейсмических изоляционных конструкциях и устройствах, включающая в себя хлорбутилкаучук марки ХБК-139, вулкатив С-1, масло индустриальное марки И-40, тиурам, серу, мел и технический углерод, отличающаяся тем, что содержит микросферы Expancel при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

хлорбутилкаучук ХБК-139 100
вулкатив С-1 5
масло индустриальное И-40 30,8-40,8
тиурам 5
мел 153,8-230,8
технический углерод 19,2-38,5
микросферы Expancel 10
сера 1,5



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам защиты внутреннего объема помещений атомной электростанции (АЭС) от осколков стены в результате воздействия внешних ударных нагрузок, например, ударов трубных хлыстов по наружной стене помещения при разрывах трубопроводов, падении самолета на здание реактора или другие здания.

Изобретение относится к области строительства. Строительный демпфер (1) с демпфирующей сдвиг частью (5) в виде лестницы, имеющей продольные балки (6, 8), соединенные друг с другом поперечными балками (7) в виде перекладин, расположенными параллельно друг другу в первом положении.

Группа изобретений относится к конструкционной опоре, выполненной с возможностью относительного перемещения между частями строительной конструкции, обычно поступательного и/или вращательного типа, и способу ее изготовления. Конструкционная опора (1) включает в себя первую часть (2) опоры, образующую по меньшей мере одну ограничивающую полость (4, 4'); вторую часть (6) опоры, расположенную по меньшей мере частично перед ограничивающей полостью (4, 4'); и элемент (8) скольжения, размещенный в ограничивающей полости (4, 4') и расположенный между первой частью (2) и второй частью (6) опоры.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и обеспечению экологической безопасности населения и может быть использовано в качестве защитного устройства в зоне действующих вулканов, а также на других планетарных системах. Техническим результатом изобретения является снижение влияния извергаемых газов, камней и магмы, уменьшение динамических и температурных воздействий, а также повышение устойчивости сейсмичности зданий, осуществление сбора полезных веществ.

Изобретение относится к области пожарной безопасности и может быть использовано при строительстве и эксплуатации складов с взрывопожароопасными материалами, веществами и продукцией. Технический результат заключается в повышении эффективности и скорости тушения пожара на складах хранения взрывопожароопасной продукции.

Изобретение относится к области военного дела, а более конкретно к фортификационным сооружениям для охраны и обороны особо важных военных объектов, применяемым при оборудовании блок-постов, военных баз, полевых аэродромов, приграничных участков и др., обеспечивающих высокую степень их защиты, надежность и долговременность конструкций, а также длительность эксплуатации при минимальных затратах на ремонт и техническое обслуживание.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для сооружений, строящихся в сейсмических районах. Подвижная механическая система сейсмозащиты здания содержит устройство, выполненное в виде устанавливаемого внутри здания многозвенного шарнирно-рычажного распорного механизма, замкнутая плоская кинематическая цепь которого составлена из многошарнирных звеньев и одноподвижных вращательных кинематических пар с вращательным или поступательным приводом от гидроцилиндров, соединенных со звеньями распорного механизма посредством двойных цилиндрических шарниров.

Изобретение относится к космической строительной технике. На естественном космическом объекте (1) размещают искусственный объект (2), обнесенный несущей структурой (3) с несущей поверхностью (4), на которую, после её раскрытия, укладывают заполненные реголитом оболочки (5).
Изобретение относится к классу систем обеспечения безопасности жизнедеятельности населения. Распределенная система автоматизированных пунктов спасания включает соединенные между собой по топологии «активная звезда» сервер, процессор, базу данных, модуль электропитания, модуль коммутации, через который по беспроводному или проводному протоколу подключено множество автоматизированных пунктов спасания, каждый из которых представляет собой корпус в виде прямоугольного параллелепипеда, одна из граней которого оборудована дверью, внутри корпуса установлен блок энергопитания и мини-процессор, к которому по топологии «активная звезда» подключены сервер, установленные на боковых гранях дисплеи для вывода изображений и акустические динамики для вывода звука, установленные на верхней грани блок коммутации, четыре камеры наружного наблюдения, обеспечивающие круговой обзор местности, датчик барометрического давления, датчик звукового давления, датчик температуры воздуха, датчик влажности воздуха, датчик радиации, датчик задымления, газоанализатор, датчик ультрафиолетового излучения, датчик силы ветра, причем мини-процессор выполнен с возможностью автоматизированного распознавания лиц с изображений, фиксируемых видеокамерами, процессор выполнен с возможностями связывания распознанных лиц с профилями в социальных сетях, извлечения информации об увлечениях и хобби, связывания с этой информацией видео- аудиоконтента и последующей передачи его для вывода на дисплеи.

Изобретение относится к области строительства, а именно к светопрозрачным конструкциям, обеспечивающим взрывобезопасность помещения, где данная конструкция установлена, путем сброса избыточного давления из помещения при взрыве. Светопрозрачная конструкция по первому варианту содержит раму 1, на которой со стороны помещения установлена первая петлевая группа 2, с которой соединена первая створка 3, открывающаяся внутрь помещения.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении зданий в регионах с повышенной сейсмической активностью. Сейсмостойкое здание включает плиту здания с надземными этажами, плиту фундамента, опирающуюся на грунт основания, и размещенные между плитами магниты с одноименными магнитными полюсами, обращёнными друг к другу, из которых один закреплен к плите здания, другой – соосно к плите фундамента.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2021-12-29 2023-01-30T11:00:20
Наверх