ВИБРОПОГЛОЩАЮЩАЯ ЭПОКСИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
VIBRATION-ABSORBING EPOXIDE COMPOSITION

Изобретение относится к вибропоглощающим составам, используемым для снижения уровня вибрации, повышения износостойкости, стойкости к агрессивным и коррозирующим средам деталей машин и механизмов, используемых в транспортном и сельскохозяйственном машиностроении.
Уровень техники
При движении транспортного средства неровности дорожного покрытия в виде вибрации передаются на кузов, что порождает повышенный уровень шума внутри салона, оказывающий негативное влияние на водителя и пассажиров. Эффективно бороться с этим явлением можно используя вибропоглощающие покрытия. При этом важной характеристикой этих покрытий является сохранение их эксплуатационных свойств в различных климатических условиях и при негативном воздействии окружающей среды (повышенная влажность, растворы солей и кислот).
Известны вибропоглощающие мастики на основе водной дисперсии винил- или поливинилацетата, содержащие пластификатор, антипирен, наполнитель (Патент РФ №2035482, опубликованный 20.05.1995; №2044017, опубликованный 20.09.1995; №2181739, опубликованный 27.04.2002; №2186814, опубликованный 10.08.2008; №2375398, опубликованный 10.12.2009; №2405016, опубликованный 27.11.2010).
Известны вибропоглощающие мастики, содержащие поливинилацетатную дисперсию, модифицированную диановой или аминофенольной эпоксидной смолой, содержащие антипирен, наполнитель, алкилбензилпиридинийхлорид и отвердитель (Патент РФ №2039779, опубликованный 20.07.1995; №2044018, опубликованный 20.09.1995; №2408637, опубликованный 10.01.2011).
Однако, данные композиции не обладают водостойкостью и не защищают от коррозии, а также имеют малое время, в течение которого сохраняются их технологические свойства.
Известна вибропоглощающая эпоксидная композиция, являющаяся наиболее близкой к изобретению (Патент РФ №2258720, опубликованный 20.08.2005). Она содержит, масс.%: эпоксидную диановую смолу (20,7-40,8), активный разбавитель (5,8-10,2), аминный отвердитель (7,2-11,1) и минеральный наполнитель (41,8-62,4) - волластонит с содержанием игольчатой фракции не менее 30% при соотношении длины к толщине иголки 5:1 и длине иголки не более 63 мкм. В качестве активного разбавителя используют либо фенилглицидиловый эфир, либо бутилглицидиловый эфир, либо крезилглицидиловый эфир.
Однако, хотя композиция позволяет получать покрытие с повышенными механическими характеристиками прочности, твердости, упругости, высокими демпфирующими свойствами, но только при толщине слоя порядка нескольких десятков миллиметров.
Использование подобного покрытия в транспортном средстве значительно увеличивает его вес, что влечет за собой повышенный расход топлива и повышенный выброс вредных веществ в атмосферу. Рациональным является покрытие толщиной, не превышающей 2-3 мм. При этих толщинах известная композиция не обеспечивает достаточно высокого коэффициента механических потерь, прочности покрытия в широком диапазоне температур (от положительных до низкоотрицательных) и достаточной антикоррозионной стойкости покрытых поверхностей.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является поиск вибропоглощающей эпоксидной композиции на основе эпоксидной диановой смолы, включающей активный разбавитель, наполнитель и аминофенольный отвердитель, которая обеспечивала бы одновременно повышение коэффициента механических потерь, прочности в широком диапазоне температур и антикоррозионной стойкости.
Поставленная задача решена вибропоглощающей эпоксидной композицией, содержащей, масс.%:
Эпоксидную диановую смолу - 17-30%,
Моноглицидиловый эфир бутилцеллозольва - 10-17%,
Тальк - 22-40%,
Графит - 2,0-6,0%,
Порошок ферритовый стронциевый - 7-20%,
Микрослюду 5-12%,
Инженерную глину на основе обогащенных бентонитов и сепиолитов - 2,5-9,5%,
Отвердитель аминофенольный 7,0-11,0.
Изобретение позволяет значительно повысить коэффициент механических потерь. Это приводит к снижению уровня шума на объекте, что положительно влияет на комфортность и уменьшает негативное влияние вибрации на организм человека.
Изобретение позволяет также повысить прочность покрытия при эксплуатации устройства не только при положительных температурах, но и, что крайне важно, при отрицательных и низкоотрицательных температурах.
Изобретение позволяет также повысить антикоррозионную стойкость поверхности, на которую нанесена заявляемая композиция. К тому же полученное покрытие обладает высокой водостойкостью, низкой плотностью, стойкостью к агрессивным средам. Приготовление эпоксидной композиции занимает незначительное время, мастику удобно наносить на сложные поверхности, отверждение при нормальных условиях происходит в течение 2 часов.
Сведения, подтверждающие возможность воспроизведения изобретения.
Изобретение реализуется с использованием следующих веществ:
- смола эпоксидная диановая ГОСТ 10587-84;
- моноглицидиловый эфир бутилцеллозольва - ТУ 2226-337-10488057-97, выполняющий функцию активного разбавителя;
- Тальк ТУ 5727-007-13413086-2008;
- Графит ГОСТ 17022-81;
- Порошок ферритовый стронциевый ТУ 2663-003-00186743-97;
- Микрослюда ТУ 5725-005-40705684-2001;
- инженерная глина на основе обогащенных бентонитов и сепиолитов ТУ 2164-019-40705684-2007;
- отвердитель аминофенольный, например АФ-2 ТУ 2494-640-11131395-2007.
Композицию готовят следующим образом.
Прогревают лопастной смеситель объемом 100 л до 60°С для более легкого совмещения компонентов, загружают эпоксидную диановую смолу, моноглицидиловый эфир бутилцеллозольва, микрослюду и тальк, перемешивают 15 минут. Затем загружают инженерную глину, графит и порошок ферритовый стронциевый. Перемешивают 15 минут.
Второй компонент в виде отвердителя вводят перед нанесением композиции на обрабатываемую поверхность. При этом в течение 50-60 минут композиция не теряет эксплуатационную способность, т.е. пригодна для нанесения.
Мастику на демпфируемые поверхности наносят как шпателем, или кисточкой, так и напылением. После нанесения композиции изделие можно эксплуатировать уже через 2 часа, а полное высыхание покрытия происходит за 24-48 часов.
Испытания композиции-прототипа и изобретения проводили одинаково при толщине покрытия 2 мм в соответствии со следующими методиками:
1. Определение коэффициента механических потерь (КМП) в соответствии с DIN EN ISO 6721-3 (способ А);
2. Прочность при положительных температурах определяется по ГОСТ 4648-71
3. Ударопрочность при отрицательных температурах определяли следующим образом: пластины с нанесенным покрытием помещают в климатическую камеру с температурой минус (30±2)°С и выдерживают в течение (24±2) часов. Затем пластину с образцом вынимают из климатической камеры и быстро устанавливают на металлическую подставку покрытием вверх. На образец с высоты (0,50±0,05) м бросают металлический шарик до появления трещин и отслоения, а при отсутствии их испытание проводят до изменения температуры пластины.
4. Антикоррозионная стойкость. Испытания проводят следующим образом: пластины с нанесенным покрытием погружают на 2/3 высоты в стакан с насыщенным раствором хлористого натрия (350 гр на 1 л воды), в который введен пероксид водорода до массовой доли 1%. Стакан помещают в термостат, где выдерживают при температуре (30±2)°С в течение 3 часов. Затем пластинки вынимают и сушат в течение 30 минут при комнатной температуре.
В эксикатор наливают дистиллированную воду, в которую добавляют пероксид водорода до массовой доли 1%. В чашку наливают одновременно 4,8 мл раствора тиосульфата натрия с массовой долей 19% и 3,6 мл раствора серной кислоты с массовой долей 10%. Подсушенные пластинки и чашку с растворами помещают в эксикатор над зеркалом воды, закрывают крышкой, ставят в термостат с температурой (50±2)°С, где выдерживают в течение 4 часов. После этого обогрев термостата отключают и дают остыть пластинкам в эксикаторе в течение 16 часов до комнатной температуры. Пластинки вынимают из эксикатора, промывают водой, полностью удаляют покрытие и производят осмотр состояния подложки. На подложке не должно быть следов коррозии.
Составы композиции при разных количественных содержаниях компонентов приведены в таблице 1.
Качественные показатели прототипа и заявленной композиции составов, указанных в таблице 1, приведены в таблице 2.
Данные таблиц 1 и 2 с очевидностью доказывают явные преимущества изобретения: коэффициент механических потерь повысился в 3 раза при положительных температурах и в 4 раза при отрицательных; прочность при положительных температурах увеличилась на 20%, а ударопрочность при отрицательных температурах повысилась как минимум в 5 раз. Следов коррозии совсем не обнаружено.
Таблица 2
Показатели акустических и механических характеристик образцов из вибропоглощающей эпоксидной композиции
№ состава
КМП
Прочность при положительных температурах, Н
Ударопрочность при отрицательных температурах, количество ударов
Антикоррозионная стойкость, площадь, %
Положитель-ные температуры
Отрицательные температуры
1
0,35
0,22
71
Не менее 10
0
2
0,37
0,22
66
Не менее 10
0
3
0,37
0,24
69
Не менее 10
0
4
0,36
0,23
69
Не менее 10
0
5
0,39
0,25
70
Не менее 10
0
6
0,35
0,23
66
Не менее 10
0
7
0,36
0,25
69
Не менее 10
0
Прототип*
0,11
0,06
57
2
15
Состав композиции-прототипа:
ЭД-20 - 33,4 мас.%; волластонит прокаленный при 300°С в течение 3 часов, аппретированный Y-аминопропилтриэтоксисиланом - 51,0 мас.%; отвердитель ДЭТА - 7,2 мас.%; бутилглицидиловый эфир - 8,4 мас.%.