Результат интеллектуальной деятельности: ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ МАТЕРИАЛ

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, B32B 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.

Наиболее близким является 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 снижение скорости прогрева теплозащитного материала на основе этиленпропилендиенового каучука.

Задачей предлагаемого изобретения является получение материалов с высокими теплозащитными характеристиками.

Техническим результатом заявленного изобретения является снижение скорости прогрева теплозащитного материала.

Технический результат достигается тем, что теплозащитный материал на основе этиленпропилендиенового каучука, содержащий вулканизующие агенты, ускоритель вулканизации - производное бензотиазола, активаторы вулканизации, наполнитель, технологические добавки и модифицирующую добавку, отличается тем, что в качестве этиленпропилендиенового каучука содержит каучук СКЭПТ-40, в качестве ускорителя вулканизации содержит 2-меркаптобензотиазол, а в качестве модифицирующей добавки содержит смесь фосфорборсодежащего олигомера ФБО и гидрооксида магния, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: каучук СКЭПТ-40 - 100,0, сера - 2,0, дитиодиморфолин - 2,0, тиурам Д - 0,75, 2-меркаптобензотиазол (каптакс) - 1,5, оксид цинка - 5,0, стеарин - 1,0, технический углерод П-324 - 2,0, канифоль сосновая - 3,0, белая сажа БС-100 - 30,0, гидрооксид магния - 10,0, фосфорборсодежащий олигомер ФБО - 10,0.

В предлагаемом теплозащитном материале используют следующие компоненты:

Этиленпропилендиеновый каучук СКЭПТ-40, содержащий в качестве диенового сополимера дициклопентадиен (ТУ 2294-087-05766563-2010).

Вулканизующая группа, включающая:

вулканизующие агенты - сера (ГОСТ 127-76), дитиодиморфолин (ТУ 2478-033-05807983-2002), 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 - белая сажа БС-100 (ГОСТ 18307-78).

В качестве технологических добавок используются канифоль сосновая (ГОСТ 19113-84) и технический углерод П-324 (ГОСТ 7885-86).

В качестве модифицирующих добавки используется смесь фосфорборсодежащего олигомера ФБО и гидрооксида магния (MgOH) (ТУ 6-09-3759-86). При этом ФБО повышает огнестойкость, термостойкость, стойкость к термоокислительной деструкции синтетических волокон (Пат. 2481428 РФ, МПК D06M 15/41, - 10.05.2003).

Использование в качестве модифицирующей добавки смеси фосфорборсодержащего олигомера ФБО и гидрооксида магния MgOH придает теплозащитному материалу на основе этиленпропилендиенового каучука повышенную теплостойкость, т.к. под воздействием высоких температур присутствие в смеси гидроксида магния в процессе разложения способствует большему выделению воды, что в свою очередь приводит к охлаждению поверхности материала, а образующийся вспененный слой прикрывает поверхность от теплового потока, что ограничивает поступление кислорода к источнику горения, уменьшая скорость деструкции материала.

При этом отдельное введение компонентов модифицирующей добавки существенно ухудшает физико-механические свойства теплозащитного материала.

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

Пример

Резиновую смесь готовят на вальцах при температуре валков 65-70°C.

Продолжительность смешения 25 минут. Затем проводят вулканизацию резиновой смеси при температуре 165°C в течение 25 минут. Затем полученные образцы подвергают необходимым испытаниям.

В таблице 1 приведены составы приготовленных смесей и прототипа.

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 и 120°C.

Нагрев образца проводился открытым пламенем газовой горелки (на поверхности создавалась температура 1200°C). Образец закреплялся в штативе под углом 45° 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.

Теплозащитные свойства предлагаемого теплозащитного материала приведены в табл.2.

Как видно из представленных данных, предлагаемый теплозащитный материал в сравнении с прототипом обладает более высокими теплозащитными свойствами.

Таким образом, введение в состав резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука СКЭПТ-40 в качестве модифицирующей добавки смеси фосфорборсодежащего олигомера ФБО и гидрооксида магния MgOH, ускорителя вулканизации - каптакса, приводит к снижению скорости прогрева теплозащитного материала, что позволяет повысить его теплозащитные свойства.