Результат интеллектуальной деятельности: Полиуретановая композиция

Изобретение относится к области химии, в частности к полиуретановым композициям, которая высокоэффективно снижает вибрационные нагрузки в широком интервале температур. Полиуретановая композиция может быть использована в качестве покрытий металлических конструкций, испытывающих повышенные вибрационные нагрузки, а также покрытий корпусов транспортных средств, судов, двигателей и т.п.

Создание высокопроизводительных машин и скоростных транспортных средств, форсированных по мощностям, нагрузкам и другим рабочим характеристикам неизбежно приводит к увеличению интенсивности и расширению спектра вибрационных и шумовых полей. Вредная вибрация нарушает планируемые конструктором законы движения машин, механизмов и систем управления, порождает неустойчивость процессов и может вызвать отказы и полное расстройство всей системы. Из-за вибрации увеличиваются динамические нагрузки в элементах конструкций, стыках и сопряжениях, снижается несущая способность деталей, инициируются трещины, возникают усталостные разрушения, что искажает уровень прочности граничных слоев испытываемых материалов. Действие вибраций может приводить к изменению внутренней структуры материалов и поверхностных слоев, изменению условий трения и износа на контактных поверхностях деталей машин, нагреву конструкций. Вибрация приводит к усилению шума, являющегося важным экологическим показателем среды обитания человека. Одним из средств защиты от вибрации является использование виброизоляции при помощи специальных составов, которые позволяют гасить колебания.

Известна композиция (патент RU №2188214, С08L 95/00), включающая в качестве наполнителей графит, каолин и тальк, в качестве основы поливинилацетат, пластифицированный дибутилфталатом.

Также известна композиция (а. с. / №1451150 С09D 3/74.) на основе поливинилацетатной суспензии, пластифицированной дибутилфталатом, наполненной кристаллическим графитом. Недостатком данных композиций является узкая температурная область эффективного вибропоглощения.

Известна уретановая мастика (патент RU №2451703 от 24.12.2010 г., C09D 175/08), взятая авторами за прототип. Основным недостатком прототипа является недостаточная прочность и низкая эластичность при низких температурах.

Технической задачей данного изобретения является разработка полиуретановой композиции с повышенным уровнем деформационной способности в широком диапазоне температур.

Технический результат достигается за счет того, что предлагаемая композиция содержит компонент А на основе форполимера СКУ-ПФЛ-100, пластифицированного дибутилфталатом (ДБФ), в качестве наполнителя углерод технический марки П-803, аэросил и микросферу или без нее в соотношении 1:2:1 соответственно и компонент Б в качестве отвердителя, который получают путем растворения аминного отвердителя Диамета «X» (3,3'-дихлор-4,4'-диаминдифенилметана) в ацетоне (уайт-спирите или в этилацетате) в соотношении 1:1…4 соответственно, при этом компоненты А и Б перед применением смешивают друг с другом в соотношении мас. ч. 2,95…4,67:1.

В состав компонента А входит уретановый форполимер СКУ-ПФЛ-100 (ТУ 38.103137-78) с содержанием изоцианатных групп в пределах 5,3-6,4% - продукт взаимодействия политетраметиленгликоля (полифурита) (ТУ 6-02-646-81) с концевыми гидроксильными группами с толуилендиизоцианатом (продукт 102Т ТУ 113-38-95-90), что позволяет получить продукт, пригодный для использования в работе и позволяет расширить температурный диапазон использования. Улучшение технологических характеристик композиции (снижение вязкости, увеличение жизнеспособности) достигается введением пластификатора - дибутилфталата (ГОСТ 8728-77), совместимого с гидроксилсодержащей полиметиленгликолевой структурой. Требуемые физико-механические и технологические характеристики достигаются за счет использования в композиции углерода технического (ГОСТ 7885-86), аэросила (ГОСТ 14922-77) и микросферы (ТУ 6-48-108-94). Полиуретановая композиция представляет собой двухкомпонентную систему, состоящую из уретансодержащей основы - компонента А и аминсодержащего отверждающего компонента Б, которые перед применением смешиваются в соотношении 2,95…4,67:1 соответственно. Необходимые механические и адгезионные характеристики полиуретановой композиции регулируются в широком диапазоне требований. Предлагаемая композиция может использоваться в качестве антикоррозионного покрытия металлических поверхностей автотранспорта. Композиция без наполнителей может быть использована для ремонта ПВХ- изделий методом склеивания или методом наклейки тканевых элементов типа капрон, технической эластичной ткани (ТЭТ) и т.п. Предлагаемая композиция отверждается при температуре окружающей среды в результате реакции отвердителя диамета «X» (3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметан), м.м=267,16 (ТУ6-14-980-84) с диизоцианатсодержащим форполимером СКУ-ПФЛ-100, который существенно улучшает прочностные и деформационные характеристики композиции, полученной за счет удлинения цепи продукта взаимодействия гидроксилсодержащего полиметиленгликолевого полифурита толуилендиизоцианатом (ТУ 113-38-95-90).

Компонент А готовят следующим образом. В смеситель, снабженный мешалкой и обогревом, последовательно загружают форполимер СКУ-ПФЛ-100, дибутилфталат, сажу П-803, аэросил и микросферу или без нее, тщательно перемешивают шпателем вручную до полного смачивания порошкообразных компонентов, затем перемешивают мешалкой без вакуума в течение 10 минут при температуре 60±5°С, далее вакуумируют в течение 30 минут при температуре 60±5°С и давлении (минус 0,7 - минус 1) кгс/см². Смесь при непрерывном перемешивании и вакуумировании охлаждают до температуры 20±5°С. Готовый состав выгружают в емкость.

Компонент Б готовят следующим образом.

В смеситель или в любую емкость загружают определенную навеску Диамет «X» и навеску ацетона (этилацетат или уайт-спирит) в соотношении 1:1…4 при периодическом перемешивании в течение 10-15 минут при температуре 15-35°С до полного растворения.

Пример 1

В метатель, снабженный мешалкой, последовательно загружают смесь А в количестве 140 мас. ч. и смесь Б в количестве 30 мас. ч., выдерживая соотношении смеси А к смеси Б мас. ч. 4,67: 1. Смеси перемешивают при температуре 20°С в течение 10 минут до однородной консистенции. В зависимости от необходимости композицию наносят методом шпателирования или распыления на подготовленные поверхности или различные материалы, после чего отверждают при температуре 15-35°С в течение 24 часов.

Примеры 2-4 осуществляют аналогично примеру 1, но при соотношении компонентов, указанном в таблице.

Свойства предлагаемой полиуретановой композиции по примерам приведены в таблице.

Из представленных данных следует, что предложенная полиуретановая композиция обладает высокой прочностью и эластичностью в широком интервале температур, а именно:

- наиболее важный прочностной показатель - прочность при растяжении для предлагаемой полиуретановой композиции при температуре 20°С достигает значения 104,1 кгс/см²;

- относительное удлинение при разрыве при температуре 20°С составляет 347,0-351,7%, при температуре плюс 50°С составляет 356-370%, при температуре минус 50°С составляет 189-250,7%, что свидетельствует о высоких эластических свойствах полиуретановой композиции.

Возможность промышленного применения предложенного технического решения подтверждается успешными результатами опытного применения предложенной полиуретановой композиции, которая может быть изготовлена промышленным способом с использованием известных компонентов и технических средств.