НЕВЫСЫХАЮЩАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ
NONDRYING RUBBER MIXTURE

Изобретение относится к получению эластомерной композиции невысыхающего типа на основе регенерата бутилкаучука, которая может быть использована в автомобильной промышленности в составе вибродемпфирующей конструкции, а также в промышленном и жилищном строительстве и других отраслях промышленности, где требуется герметизация, гидроизоляционная и антикоррозионная защита металлических конструкций и сварных швов.
Герметики невысыхающего типа - замазки, мастики, пасты представляют собой термопластичные материалы, которые, размягчаясь при нагревании и достигнув определенной температуры, переходят в вязкотекучее состояние. С понижением температуры они возвращаются в первоначальное состояние независимо от числа циклов попеременного нагревания и охлаждения.
Известны различные герметизирующие композиции на основе бутилкаучука (пат. РФ 2265637, опубл. 2005 г., пат. РФ 2199568, опубл. 27.02.2003 г. ).
Однако они крайне дороги из-за большого содержания полимерной составляющей и имеют рабочий диапазон температур не выше 180°C. Кроме того, композиция по пат. РФ 2265637 содержит асбест, являющийся канцерогеном.
Известна также невысыхающая резиновая смесь (заявка на выдачу пат. РФ 2005129498/04, опубл. 2007 г. ), содержащая, масс. %:
Полиизобутилен П-200 и регенерат БКР (продукт радиационной или термомеханической регенерации отходов резинового производства и резиновых изделий на основе бутилкаучука)
71,4-76,9
Кислота стеариновая
3,0-4,0
Графит
7,7-9,5
Технический углерод П-514
7,7-9,5
Технический углерод П-803
4,7-5,6
Однако композиция может быть использована лишь при температурах от -30 до +70°C для эксплуатации в оборудовании, не подвергающемся высоким вибрационным нагрузкам, например для газопроводов и строительных конструкций.
Наиболее близким к изобретению по составу является невысыхающая резиновая смесь по пат. РФ 2277108, опубл. 2006 г. Она содержит, масс. %:
Регенерат на основе бутилкаучука
17,5-17,8
Этилен-пропилен-диеновый каучук
14,7-17,8
Антиоксидант (нафтам-2 или неозон А)
0,4-0,7
Минеральное масло
1,8-3,6
Парафин
1,8-2,2
Хлорпарафин
0,0-2,9
Тех. углерод
29,2-35,5
Битум
10,7-13,1
Каолин и/или мел
14,2-14,6
Канифоль или бензойная кислота
0,0-1,5
Однако эта композиция имеет следующие недостатки:
1. Крайне низкие демпфирующие свойства при использовании этой композиции в вибродемпфирующем материале для защиты от вибрации. При этом эти свойства резко падают при кратковременном воздействии высоких температур, порядка 165-190°C, необходимых при изготовлении автомобиля на операциях окраски и сушки.
2. Низкая пластичность и адгезия к металлическим подложкам и полное отсутствие самоклеящихся свойств. Это приводит к невозможности монтажа на поверхности со сложным рельефом, тем более на вертикальных и обратных поверхностях. Это потребует дополнительного использования различных клеев и мастик, предварительного подогрева до температур выше 80°C и механического давления с целью приплавления или механического крепления для фиксации на защищаемой поверхности, что затруднит монтаж на конвейере при изготовлении автомобиля и увеличит материальные и трудовые затраты.
3. Недостаточная морозостойкость, так как техника эксплуатируется в различных климатических условиях вплоть до районов Крайнего Севера и Антарктиды, где температуры достигают крайне низких значений - до минус 60°C и ниже.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является поиск состава композиции невысыхающей резиновой смеси, включающей регенерат на основе бутилкаучука, адгезионную добавку, масло ПН-6ш в качестве пластификатора и мел, которая обеспечила бы повышение вибродемпфирующих свойств материала на ее основе, была самоклеющейся и более морозостойкой.
3
Поставленная цель достигается невысыхающей резиновой смесью, включающей регенерат на основе бутилкаучука, адгезионную добавку, масло ПН-6ш в качестве пластификатора и мел, которая дополнительно содержит полиэтилен высокого давления в виде пленки, отходы волокнистые хлопкозаводов, алюмосиликатные микросферы с насыпной плотностью 350-450 кг/м и тальк, в качестве регенерата на основе бутилкаучука она содержит регенерат на основе бутилкаучука, полученный из отработанных диафрагменных камер радиационным способом с поглощенной дозой 5-6 Мрад, подвергнутый сдвиговым усилиям на валковом оборудовании с коэффициентом фрикции 1,00:1,07÷1,00:2,55 в течение 3-5 минут, а в качестве адгезионной добавки содержит эфир глицериновый талловой канифоли при следующем содержании компонентов, масс. %:
Регенерат на основе бутилкаучука
17,0-31,0
Эфир глицериновый талловой канифоли
0,5-1,0
Масло ПН-6ш
20,0-25,0
Мел
10,0-45,0
Полиэтилен высокого давления в виде пленки
0,5-1,3
Отходы волокнистые хлопкозаводов
0,7-1,0
Алюмосиликатные микросферы с насыпной плотностью 350-450 кг/м<sup>3</sup>
4,0-25,0
Тальк
4,0-11,0
Изобретение позволяет получить следующие преимущества:
1. Заявляемая композиция при использовании в конструкции вибродемпфирующего материала позволяет эффективно защищать конструкцию автомобиля от вибрации, получать высокие вибродемпфирующие свойства и их сохранение при воздействии высоких температур до 190°C, поскольку материал, монтированный на кузов автомобиля, подвергается операциям окраски и сушки при температурах 165-190°C, при этом вибродемпфирующие свойства не снижаются, а улучшаются.
2. Композиция невысыхающей резиновой смеси обладает высокой липкостью и эластичностью, а также высокой адгезией к монтируемой металлической поверхности, обеспечивая одновременно свойства клеевого монтажного слоя. Заявляемая композиция легко монтируется на поверхности со сложным рельефом, удобна в эксплуатации на вертикальных, обратных и сложных поверхностях (острые углы, изгибы, неровности, и др.), не требует дополнительного подогрева и приплавления при монтаже, что значительно облегчает монтаж на конвейере.
3. Композиция обладает высокой морозостойкостью, ниже минус 60°C, что позволяет эксплуатировать ее в районах Крайнего Севера.
К тому же заявляемая композиция обладает теплостойкостью и высоким сопротивлением текучести на вертикальных поверхностях при температурах 165-190°C, обеспечивает высокие антикоррозионные свойства защищаемой поверхности, обладает гидрофобностью (не впитывает влагу), грибостойкостью и химической стойкостью к растворам кислот и щелочей.
Невысыхающая резиновая смесь относительно дешева, так как для ее производства используется отечественное сырье, и композиция по изобретению имеет экологические преимущества за счет использования отходов производства - регенерата бутилкаучука, полиэтиленовой пленки и волокнистых отходов.
Сведения, подтверждающие возможность воспроизведения изобретения
Для изготовления заявленной композиции используются следующие материалы:
- регенерат на основе бутилкаучука (ТУ 2539-001-25387684-2013), являющийся продуктом радиационной регенерации с поглощенной дозой 5-6 Мрад отработанных диафрагменных камер, изготовленных на основе бутилкаучука, и подвергнутый сдвиговым усилиям на валковом оборудовании с коэффициентом фрикции 1,00:1,07-1,00:2,55 в течение 3-5 минут;
- эфир глицериновый талловой канифоли - ТУ 13-00281074-152-95;
- масло ПН-6ш - ТУ 38.1011217-89;
- мел - ТУ 5743-008-05120542-96, ТУ 5743-008-05346453-97;
- полиэтилен высокого давления в виде пленки - ГОСТ 10354-82;
- отходы волокнистые хлопкозаводов - ГОСТ 6015-72;
3
3
- алюмосиликатные микросферы с насыпной плотностью не более 450 кг/м - ТУ 5717-001-11843486-2004, с насыпной плотностью (350-410) кг/м - ТУ 5712-001-52722352-2006;
- тальк - ГОСТ 21235 -75, ТУ 5727- 007-13413086-2008.
Заявленную композицию изготавливают следующим образом.
Композицию готовят в смесителе при 90-110°С путем механического перемешивания смеси компонентов с последующим формированием полотна невысыхающего герметика калибром от 1,6 до 2,9 мм между листами антиадгезионной бумаги при помощи двухвалкового калибровочного узла. Полиэтиленовая пленка используется в любом виде, например использованная упаковка от различных предметов и сыпучих материалов и т.п. Она расплавляется и хорошо смешивается с другими компонентами.
Для использования заявленной композиции в вибропоглощающем конструкционном материале полотно герметика формируют при помощи двухвалкового калибровочного узла между алюминиевой фольгой с толщиной от 0,06 до 0,1 мм и антиадгезионной бумагой.
О вибродемпфирующих свойствах и их сохранении после воздействия температуры 190°С в течение 30 минут конструкционного материала с заявленной невысыхающей резиновой смесью судили по коэффициенту механических потерь (КМП), приведенному к 200 Гц и определяемому по DIN EN ISO 6721 - 3:1996 (способ А) при 20 и 40°С. При испытаниях использовали стальную пластину толщиной 0,8 мм.
Морозостойкость оценивали по ГОСТ 2678-94 (гибкость на стержне r=5 мм без образования трещин).
Об адгезии липкого слоя невысыхающего герметика (Н/см) судили по прочности связи конструкционного материала с металлической поверхностью Ст 3 при отслаивании под углом 90°С, оцениваемой на разрывной машине с ценой деления шкалы силоизмерителя 0,02 и скоростью подвижного зажима (100±10) мм/мин по ТУ 5772-006-48214265-2001.
Для получения корректных сравнительных данных резиновые смеси по прототипу и заявленному изобретению испытывали одинаково.
Резиновую смесь по прототипу использовали следующего состава, масс. ч.:
Этилен-пропилен-диеновый каучук СКЭПТ-40
100,0
Регенерат бутилкаучука
100,0
Нафтам-2
4,0
Парафин
10,0
Хлорпарафин
10,0
Битум
70,0
Технический углерод
60,0
Мел
100,0
Масло ПН-6ш
10,0
Для испытаний физико-механических и морозостойких свойств готовили конструкционный материал, представляющий собой слой мастики толщиной 1,8 мм с лицевым покрытием - алюминиевой фольгой толщиной 0,1 мм.
Составы заявленной невысыхающей резиновой смеси и их свойства приведены в таблице.
Таблица
Компоненты невысыхающей резиновой смеси, масс. %
Примеры
1
2
3
4
5
6
Прототип
1. Регенерат на основе бутилкаучука
17,0
22,0
25,0
28,0
31,0
31,0
2. Эфир глицериновый талловой канифоли
1,0
0,8
0,6
0,6
0,5
0,5
-
3. Масло ПН-6ш
20,0
20,0
22,0
23,0
25,0
24,0
4. Мел
45,0
37,5
28,0
22,0
13,0
10,0
5. Полиэтилен высокого давления в виде пленки
1,3
0,5
1,0
0,6
0,5
1,0
6. Отходы волокнистые хлопкозаводов
0,7
0,7
0,9
0,8
1,0
0,8
7. Алюмосиликатные микросферы
4,0
9,5
14,5
20,0
25,0
23,7
8. Тальк
11,0
9,0
8,0
5,0
4,0
9,0
Свойства:
1. Коэффициент механических потерь, КМП, до/после термообработки 190°C - 0,5 часа при температуре:
20°C
0,18/0,22
0,20/0,22
0,18/0,19
0,19/0,20
0,20/0,21
0,22/0,23
0,05/0,04
40°C
0,12/0,13
0,12/0,14
0,08/0,09
0,12/0,12
0,11/0,12
0,12/0,13
0,03/0,02
2. Морозостойкость, °C
-62
-62
-63
-63
-65
-65
-50
3. Прочность связи материала с металлической поверхностью, Н/см
7,9
8,1
7,6
7,8
8,5
8,2
0,1