РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ
RUBBER MIXTURE FOR MANUFACTURING ACOUSTIC COATINGS

Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано в производстве многослойных, перфорированных крупногабаритных звукоизолирующих полимерных покрытий, применение которых обеспечивает снижение уровней первичной и вторичной акустических полей защищаемого объекта, находящегося в воде при воздействии гидравлического давления.
Резиновая смесь для изготовления акустических покрытий включает следующие каучуки и ингредиенты: синтетический каучук эпихлоргидриновый (СКЭХГ-СТ), синтетический каучук пропиленоксидный (СКПО), вулканизующий агент - сера, ускорители вулканизации - тетраметилтиурамдисульфид (тиурам Д) и 2-меркаптобензтиазол (каптакс), активаторы вулканизации - оксиды цинка и магния, технологическая добавка и активатор вулканизации - стеариновая кислота, наполнитель - активный технический углерод, пластификатор - дибутилфталат, мягчитель - масло индустриальное И-12А, технологическая добавка - сорбитан моностеарат, полимерный наполнитель - транс-полинорборнен.
Известна резиновая смесь на основе композиции тройного сополимера эпихлоргидрина с этиленоксидом и аллилглицидиловым эфиром марки Hydrin Т 3000, включающая вулканизующий агент - серу, ускорители вулканизации - каптакс и тиурам Д, активаторы вулканизации - оксид цинка и оксид магния, наполнитель - технический углерод П 324 и стеариновую кислоту (Румянцева А.В., Клочков В.И., Курлянд С.К., и др. Структура и свойства резин на основе органических окисей // Молодой ученый. 2014. №14-1. С. 39-44). Указанная резиновая смесь используется для изготовления формовых РТИ в масло- бензостойком исполнении.
Недостатком резиновой смеси является низкая условная прочность при разрыве и невысокие звукоизолирующие показатели.
Наиболее близкой по технической сущности (прототип) является охарактеризованная в патенте на изобретение (RU 2 258718 С1) резиновая смесь для изготовления акустического покрытия, 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 и стеариновую кислоту - 1,5-2,0. Недостатком данной резины является низкий противогидролокационный эффект.
Задачей настоящего изобретения является разработка рецептуры резиновой смеси для изготовления акустического покрытия с улучшенными технологическими свойствами при формовании и с высокими звукоизоляционными показателями на заданных диапазонах частот, гидравлическом давлении и эффективным коэффициентом отражения.
Технический результат - повышение противогидролокационного эффекта гидроакустического многослойного покрытия особой конструкции (пластина), изготовленного из резиновой смеси на основе специальных каучуков с добавлением сорбитан моностеарата и транс-полинорборнена.
Поставленная задача достигается методом подбора определенных каучуков и специальных ингредиентов в оптимальном соотношении, мас. ч:
эпихлоргидриновый каучук
70,0-80,0
пропилен-оксидный каучук
20,0-30,0
сера
2,0-3.0
каптакс
0,5-1,5
тиурам Д
2,0-3,0
оксид цинка
3,0-5,0
оксид магния
2,0-3,0
стеариновая кислота
1.0-1,5
технический углерод Н 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
Новым в изобретении является не использованное ранее сочетание известных ингредиентов, применяемых в аналогичном количественном соотношении, и не используемого в рецептуре резиновой смеси полимерного наполнителя - транс-полинорборнена. Это позволяет получить необходимый технический результат: улучшение технологичности при формовании и повышение противогидролокационного эффекта гидроакустического покрытия. Отличительными признаками заявляемого изобретения являются дополнительные ингредиенты резиновой смеси с применением технологической добавки сорбитан моностеарата и полимерного наполнителя - транс-полинорборнена.
Транс-полинорборнен представляет собой полимер с открытой цепью (молекулярной массой больше 200000), получаемый полимеризацией норборнена, который по строению и свойствам близок полидиенам. При полимеризации норборнена имеет вид аморфного полимера (катализатор - соединения вольфрама, 80°С, 4 часа).
Транс-полинорборнен - гранулированный белый порошок, хорошо совмещается и совулканизуется с пропилен-оксидными и эпихлоргидриновыми каучуками, придает вулканизатам повышенную эластичность, стойкость к истиранию, раздиру и термическому старению. Благодаря способности к ориентационной кристаллизации, повышение степени наполнения техническим углеродом и пластификаторами мало влияет на основные упруго-прочностные характеристики.
Непосредственное введение порошкообразного транс-полинорборнена в резиновую смесь, без предварительной технологической доработки, не создает необходимые условия для достижения технического результата по причине отсутствия совмещения его с матрицей каучука. Для устранения этого недостатка производится набухание порошкообразного транс-полинорборнена в комбинации пластификаторов (масло индустриальное марки И-12А и дибутилфталат) при массовом соотношении: транс-полинорборнен : масло индустриальное марки И-12А : дибутилфталат = 1:4:0,5 путем выдержки в течении 24 часов при комнатной температуре в специальной емкости с перемешивающим устройством. Полученный в результате набухания в пластификаторах каучукоподобный (набухший) транс-полинорборнен используется для изготовления маточной резиновой смеси.
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 резиной, то можно сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «изобретательный уровень».
Резиновую смесь готовили в лабораторных условиях смешиванием всех рецептурных компонентов с каучуками на вальцах ЛБ 320/150/150, а в производственных условиях - в резиносмесителе «Intermix SKI-50L». Режим изготовления резиновой смеси в резиносмесителе «Intermix SKI-50L»:
1. Ввод каучуков, 0,5 части технического углерода Н 220, набухшего транс-полинорборнена и сорбитан моностеарата.
2. Ввод каптакса, оксидов цинка и магния, стеариновой кислоты, 0,5 части технического углерода Н 220, ввод серы, тиурама.
Продолжительность смешивания - 20-25 минут.
Заявляемую резиновую смесь изготавливают из следующих материалов:
- эпихлоргидриновый каучук (ТУ 2294-049-16818126-99);
- пропилен-оксидный каучук (ТУ 2294-067-16810126-2003);
- сера (ГОСТ 127.2-93);
- каптакс (ГОСТ 739-94); тиурам Д (ГОСТ 740-76);
- оксид цинка (ГОСТ 202-84);
- оксид магния (ГОСТ 844-79);
- стеариновая кислота (ГОСТ 6484-96);
- технический углерод Н 220 (ГОСТ 7885-86);
- дибутилфталат (ГОСТ 8728-98);
- масло индустриальное И-12А (ГОСТ 20799-88);
- сорбитан моностеарат (ГОСТ 32770-2014);
- транс-полинорборнен (Компания «Astron Industriebeteiligungs GmbH», Австрия).
В предлагаемой резиновой смеси могут использоваться аналоги каучуков и ингредиентов, выпускаемых различными фирмами.
Варианты исследованных составов резиновых смесей приведены в табл. 1
Физико-механические свойства резиновых смесей приведены в табл. 2
Показатели звукоизоляции и эффективности по отражению звука определены в условных единицах по специальной методике с использованием гидроакустической измерительной трубы, включающей 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 рецептура резиновой смеси на основе эпихлоргидринового и пропилен-оксидного каучуков, содержащая сорбитан моностеарат и не использованный ранее полимерный наполнитель транс-полинорборнена, имеет лучшие результаты по всем основным показателям, а с учетом проведения экспериментальных опытных работ обеспечивает существенное снижение уровней первичной и вторичной акустических полей защищаемого объекта, находящегося в воде при воздействии гидравлического давления.
Учитывая вышеизложенное, по мнению заявителя, изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».