Результат интеллектуальной деятельности: Вибропоглощающий материал

Изобретение относится к композиционным вибропоглощающим полимерным материалам, предназначенным для эксплуатации при температурах от минус 60 до плюс 80°С в гражданском строительстве, вагоно-, автомобиле-, судостроении, авиации и других областях техники, где требуется защита от вибрации.

Известен вибропоглощающий листовой материал, включающий (масс. ч.): этиленвинилацетат с 28%-ным содержанием винилацетатных звеньев 30÷60, нефтяную смолу 40÷70, наполнители: слюда 30÷110, мел 25, оксид железа Fe₃O₄ 20÷70, оксимагнетит 40 [US 5260367, МПК C08K 3/34, опубл. 09.11.1993].

Недостатком известного материала является эффективное вибропоглощение только в диапазоне положительных температур.

Известна вибропоглощающая композиция, включающая (масс. %): эластомер - полиизобутилен или изопреновый каучук 1,0÷20, термопласт - этиленвинилацетат 20÷60, наполнители - мел, тальк, доломит, слюда 0,2÷7,0 [US 6110985, МПК C08J 9/00, опубл. 29.09.2000].

Недостатком известной композиции является то, что неизвестен диапазон температур, при котором наблюдается эффективное демпфирование.

Известен вибродемпфирующий материал, включающий пластификатор - парафины 11 масс. ч., полимеры - этиленвинилацетат 12 масс. ч., стирол-бутадиен-стирольный каучук 17 масс. ч., бутилкаучук 15 масс. ч., антипирен - фосфат аммония или борат цинка 45 масс. ч. [US 20100025147, МПК Е04В 1/84, Е04В 1/82, С08К 3/38, В32В 15/08, В32В 7/12, В32В 25/10, В32В 5/18, опубл. 04.02.2010].

Недостатком известного изобретения является то, что не указаны значения коэффициента механических потерь и отсутствует информация о диапазоне температур, при котором наблюдается эффективное демпфирование.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является вибропоглощающий материал, содержащий этиленвинилацетат 28÷60 масс. ч., нефтяную смолу 63÷72 масс. ч., наполнитель - слюда 70÷140 масс. ч. В качестве второго наполнителя используют магнетит 10÷25 масс. ч. или карбонат кальция 20÷40 масс. ч., или игольчатый маггемит 5÷20 масс. ч. [US 5350793, МПК C08J 5/10, С08К 3/34, C08L 31/04, опубл. 27.09.1994].

Известный материал предназначен для гашения вибрации, вызванной движением транспортных средств, судов. Материал обладает высоким значением адгезионной прочности. Недостатками прототипа являются невысокие вибродемпфирующие свойства при температуре 0°С (0,05÷0,08 у.е.) и неспособность к гашению вибраций в области отрицательных температур. Температура эксплуатации составляет от 0 до плюс 80°С. Максимум коэффициента механических потерь наблюдается при температуре плюс 40°С и составляет 0,51 у.е.

Технический результат заключается в снижении вибрации в широком температурном диапазоне от минус 60 до плюс 80°С.

Технический результат достигается за счет использования виброплощающего материала, сожержащего этиленвинилацетат, продукт нефтехимического синтеза в виде хлорпарафина ХП-470, наполнитель в виде мела, модификатор в виде алкилфенолформальдегидной смолы, при следующем соотношении компонентов, масс. ч.:

В заявленном изобретении используют следующие компоненты.

1. Полимер - Этиленвинилацетат марки LG EVA ES 28005 (LG Chem, Южная Корея), содержание винилацетатных звеньев 28%.

2. Пластификатор - продукт нефтехимического синтеза в виде хлорпарафина ХП-470 (ТУ 2493-379-05763441-2002).

3. Наполнитель - мел КМ-1

4. Модификатор - алкилфенолформальдегидная смола SP-1045 («SI Group», Франция).

Композицию готовят при помощи лабораторного смесителя периодического действия с тангенциальными роторами. На первой стадии перемешивают этиленвинилацетат при температуре 120°С при числе оборотов 44 об/мин в течение 10 мин до получения однородной массы. Далее полимер последовательно совмещают с пластификатором, наполнителем и модификатором при аналогичных параметрах смешения. Полученную смесь раскатывают на вальцах до получения материала в виде листов толщиной 2 мм.

Для определения динамических свойств материала применялся динамический механический анализ в соответствии с ASTM D4065-12 «Стандартная методика для пластмасс: динамико-механические свойства: определение и отчет о процедурах». Кроме диссипативных свойств была определена гибкость материала при температуре 20±5°С в соответствии с TOCTEN 1109-2011.

Полученный вибропоглощающий материал обладает высокими диссипативными свойствами в широком интервале температур (от минус 60 до плюс 80°С) и отвечает требованиям гибкости при температуре 20±5°С. Кроме того, композиция имеет значение тангенса угла механических потерь не менее 0,3 в более широком диапазоне температур по сравнению с прототипом.

Для повышения динамических и физико-механических свойств используют модификатор в виде алкилфенолформальдегидной смолы. Использование модификатора в количестве 10÷30 масс. ч. приводит к росту тангенса угла механических потерь и динамического модуля упругости.

Заявленный вибропоглощающий полимерный материал в виде лент монтируют на поверхность клеевым способом (за счет нанесения на поверхность материала специального клеевого состава), не требует нагрева при установке, легко клеится на любые неровные поверхности, вертикальные, горизонтальные, отрицательные, наклонные.

По сравнению с известным решением заявленное изобретение позволяет снизить вибрацию в широком температурном диапазоне от минус 60 до плюс 80°С за счет использования виброплощающего материала заданного состава.

В таблице приведены динамические свойства заявленного изобретения с содержанием модификатора в количестве 30 масс. ч.