КОМПОЗИЦИОННАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ АКУСТИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ
COMPOSITE RUBBER MIXTURE FOR ACOUSTIC COATINGS

Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано в производстве звукопоглощающих покрытий, применение которых обеспечивает снижение уровней первичной и вторичной акустических полей защищаемого объекта, находящегося под водой на определенной глубине при воздействии гидравлического давления, в частности для объектов судостроения.
Композиционная резиновая смесь для акустических покрытий включает четыре полимера: бутадиеннитрильный каучук (БНК), с массовой долей связанного нитрила акриловой кислоты (НАК) в пределах от 27 до 30%, полиизопреновый каучук СКИ-3, сэвилен (СЭВА) и транс-полинорборнен; вулканизующие агенты: серу, N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид, дибензтиазолилдисульфид, оксид цинка, стеариновую кислоту; противостарители: фенил-2-нафтиламин и ацетонанил Н; модификатор: гепсол ХПК; наполнители: технический углерод П 803 и N 220, корундовые микросферы HCM-L; пластификатор эфирного типа дибутилфталат; мягчитель - индустриальное масло И-12А и антискорчинг - N-нитрозодифениламин.
Уровень данной техники характеризует резиновая смесь для изготовления акустического слоя покрытия описанная в патенте на изобретение (RU 2258718 С1, C08L 9/00, А43В 13/38, 2005 г.), включающая следующие компоненты, мас. ч.: цис-изопреновый каучук СКИ-3 - 100, вулканизующую группу содержащую тиурам - 1,5-2,0, альтакс - 1,5-2,0, каптакс - 1,2-1,5, противостаритель Нафтам-2 - 1,2-1,5, оксид цинка - 10-12, наполнитель технический углерод Т 900 - 12-20, стеариновую кислоту - 1,5-2,0.
Недостатком резиновой смеси является достаточно низкий противо-гидролокационный эффект, не удовлетворяющий требованиям потребителя.
Наиболее близкой по технической сущности (прототип) является охарактеризованная в патенте на изобретение (RU 2615378 C1, C08L 15/02, В29С 33/40, B29L 31/38, 2017 г.) резиновая смесь для изготовления акустических покрытий, включающая следующие компоненты, мас. ч.: эпихлоргидриновый каучук - 70,0-80,0, пропилен-оксидный каучук - 20,0-30,0, серу - 2,0-3,0, тиурам Д - 2,0-3,0, каптакс - 0,5-1,5, оксид цинка - 3,0-5,0, стеариновую кислоту - 1,0-1,5, техуглерод N 220 - 30,0-35,0, дибутилфталат - 3,0-5,0, масло индустриальное И-12А - 25,0-35,0, сорбитан моностеарат - 1,0-2,0, транс-полинорборнен - 20,0-25,0.
Недостатками данной резиновой смеси являются невысокие звукоизоляционные показатели на заданных диапазонах частот, а также склонность к подвулканизации в процессе переработки на каландре при изготовлении заготовок для формования изделий.
Задачей настоящего изобретения является разработка рецептуры на доступном сырье с высокими звукоизоляционными показателями, в условиях гидравлического перепада давления, с эффективным коэффициентом отражения.
Технический результат - создание композиционного полимерного материала на основе четырех полимеров, в сочетании с ранее неиспользованными ингредиентами, для изготовления акустических покрытий с улучшенными гидроакустическими показателями.
Поставленная задача достигается методом подбора определенных каучуков и ингредиентов направленного действия в оптимальном соотношении, масс, ч.:
1. Бутадиеннитрильный каучук с массовой
долей связанного НАК 27-30%
70,0-80,0
2. Полиизопреновый каучук СКИ-3
20,0-30,0
3. Сера
2,5-3,0
4. N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид
1,5-2,0
5. Дибензтиазолилдисульфид
0,5-0,8
6. Оксид цинка
3,0
7. Стеариновая кислота
1,0
8. Фенил-2-нафтиламин
1,0
9. Ацетонанил Н
1,0
10. Технический углерод П 803
40,0-25,0
11. Технический углерод N 220
45,0-50,0
12. Корундовые микросферы HCM-L
3,0-5,0
13. Транс-полинорборнен
20,0-25,0
14. Масло индустриальное И-12А
10,0-25,0
15. N-нитрозодифениламин
1,0
16. Сэвилен-сополимер этилена и винилацетата с содержанием
винилацетата 21-30%
2,0-6,0
17. Дибутилфталат
5,0-12,5
18. Гепсол ХПК
0,0-1,0
Новым в изобретении является не использованное ранее сочетание известных ингредиентов, применяемых в количественном соотношении и дополнительное введение в состав резиновой смеси аналогичного назначения, ранее не использованных ингредиентов: корундовых микросфер HCM-L, сэвилена, модификатора гепсола ХПК.
2
3
Полые корундовые микросферы HCM-L - использованы в качестве наполнителя резиновой смеси, повышающие износостойкость материала, состоят из тета и альфа оксида алюминия (AlO) и имеют химическую чистоту 99,6%, размер сферических частиц от 5 до 180 мкм.
Сэвилен - сополимер этилена и винилацетата, представляет собой высокомолекулярное соединение, относящееся к полиолефинам, содержание винилацетата составляет - 21-30 мас. %, отличается хорошей совместимостью с различными компонентами, а наличие в составе винилацетата увеличивает прочность и эластичность изделия, делает его более долговечным и устойчивым к атмосферным воздействиям.
Гепсол ХПК - основе гексохлорпараксилола и хлорированного парафина, используется в качестве многофункционального модификатора резиновой смеси, активатора вулканизации, а также термо- и теплостойкости серных вулканизирующих систем, вызывает структурирование каучука с образованием С-С связей, путем акцептирования аллильного водорода от молекулы каучука, образующихся при его участии ангидридными комплексами.
Совокупное сочетание известных ингредиентов с ранее неиспользованными ингредиентами в резиновых смесях аналогичного назначения, позволяет получить необходимый технический эффект: улучшение технологичности резиновой смеси при каландровании и формовании изделий, а также повышение гидроакустических показателей в заданном диапазоне частот. За счет использования комбинации четырех полимеров изобретение позволяет улучшить перерабатываемость и обеспечить лучший баланс упруго-прочностных свойств вулканизатов. В связи с разной степенью насыщенности подобранных полимеров, выбран вулканизующий комплекс, обеспечивающий совулканизацию полимеров с образованием равномерной вулканизациионной сетки по всему объему габаритного изделия.
По мнению заявителей, данная резиновая смесь неизвестна и можно сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «новизна».
Так как заявленная совокупность существенных признаков проявляет новые свойства, позволяющие получить изменение количественной меры результата, а именно снижение уровней первичной и вторичной акустических полей защищаемого объекта, находящегося в воде при воздействии гидравлического давления, по сравнению с известной резиновой смесью, то можно сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «изобретательный уровень».
Резиновую смесь изготовили в лабораторных условиях методом смешивания каучуковой основы со всеми ингредиентами на смесительных вальцах ЛБ 320/150/150. В производственных условиях - в резиносмесителе «Intermix SKI-50L».
Технология изготовления резиновой смеси на смесительных вальцах ЛБ 320/150/150, при поддержании температуры валков в пределах 60-70°С следующая:
1. Роспуск и пластикация бутадиеннитрильного каучука с корундовыми микросферами HCM-L и гепсолом ХПК - 5 мин.;
2. Ввод и смешивание полиизопренового каучука СКИ-3, сэвилена, транс-полинорборнена с дибутилфталатом и маслом индустриальным И-12А - 5 мин.;
3. Ввод и смешивание N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамида, дибензтиазолилдисульфида, оксида цинка, N-нитрозодифениламина, стеариновой кислоты, ацетонанила Н, фенил-2-нафтиламина,  технического углерода N 220 - 10 мин.;
4. Ввод и смешивание остального технического углерода N 220, технического углерода П 803 - 15 мин.;
5. Ввод и смешивание серы - 5 мин.;
6. Срез смеси с валков.
Заявленную резиновую смесь изготавливают из следующих компонентов:
В составе предлагаемой резиновой смеси могут использоваться аналоги каучуков и ингредиентов, выпускаемых различными отечественными производителями и иностранными фирмами.
Варианты исследованных составов резиновых смесей приведены в табл. 1.
Физико-механические свойства резин приведены в табл. 2.
Показатели звукоизоляции эффективности по отражению звука определены в условных единицах по специальной методике с использованием гидроакустической измерительной трубы, включающий в себя гидроакустический волновод заполненный водой, на конце которого размещена загрузочная камера, сообщенная с источником сжатого воздуха. В волноводе размещается испытуемый образец и приемоизлучательная система.
Для имитации нагрузки образцов акустическим сопротивлением водной среды в замкнутом объеме гидроакустической трубы, находящейся под давлением (при измерении эффективности по отражению звука), а также с целью создания в волноводе режима бегущей звуковой волны (при измерении звукоизоляции), на верхнем конце столба воды установлен поглотитель звуковой энергии, выполненный из резиноподобного материала.
Анализ данных, приведенных в таблице 2, показывает, что новая композиционная рецептура резиновой смеси на основе четырех полимеров в сочетании с известными и ранее неиспользованными ингредиентами имеет лучшие результаты по всем основным показателями, и с учетом проведения экспериментальных опытных работ, обеспечивает существенное снижение уровней первичной и вторичной акустических полей защищаемого объекта.