композиция для получения амортизирующего материала
Классы МПК: | C08L83/04 полисилоксаны |
Автор(ы): | Северный В.В., Олейник Н.В., Величко Н.В., Сунеканц Т.И., Тагиров А.Я. |
Патентообладатель(и): | Северный Вадим Владимирович, Олейник Нина Васильевна, Сунеканц Тамара Иосифовна, Величко Наталия Васильевна, Тагиров Александр Ямилевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-10-16 публикация патента:
27.11.2003 |
Описывается композиция для получения амортизирующего материала на основе смеси полиорганосилоксана с молекулярной массой (250-2000)103, формулы НО{ [(СН3)2SiO] n (R"R"SiO)m} jH, где R" - метил или этил, R" - этил, изопропил, бутил или фенил; n = 30-50; m/(m+n)= 0,035-0,120; j= 50-350, и олигоорганосилоксана с молекулярной массой 270-2000 формулы (R3SiO0,5)k(R2SiO)р(RSiO1,5)q, включающая борную кислоту или ее эфир, инертные наполнители и антиадгезив при следующем содержании компонентов, мас. ч. : смесь полидиметилдиорганосилоксана и олигоорганосилоксана 100; борная кислота или ее эфиры 1,0-10,0; инертные наполнители 0,1-30,0; антиадгезив 0,1-5,0. Техническим результатом является высокая морозостойкость и заданная консистенция. 1 табл.
Рисунок 1
Формула изобретения
Композиция для получения амортизирующего материала на основе полиорганосилоксана, включающая борную кислоту или ее эфир, инертные наполнители - оксиды, сульфиды металлов или графит и антиадгезив - полиоксиалкиленгликоль, отличающаяся тем, что в качестве основы она содержит смесь полидиметилдиорганосилоксана, имеющего мол.м.(250-2000)103, общей формулыНО{[(СН3)2SiO]n (R"R"SiO)m}jH,где R" - метил или этил;R" - этил, изопропил, бутил или фенил;n =30-50;m/(m+n)=0,035-0,120;j=50-350и олигоорганосилоксана с мол.м. 270-2000 формулы(R3SiO0,5)k(R2SiO)р(RSiO1,5)q,где R - этил;k=0,88-l,90;p=3,70-85,60;q=0-2,78,при соотношении силоксанов от 9:1 до 2:3 соответственно и следующем содержании компонентов, мас.ч.:Смесь полидиметилдиорганосилоксана и олигоорганосилоксана 100Борсодержащее вещество 1,0-10,0Инертный наполнитель 5,0-30,0Антиадгезив 0,1-5,0Описание изобретения к патенту
Предполагаемое изобретение относится к составам на основе полиограносилоксанов для изготовления материалов, используемых в амортизирующих устройствах. Заполняя последние в качестве рабочего тела, эти составы поглощают ударную механическую энергию. Амортизирующие устройства являются неотъемлемой частью машин, механизмов, аппаратов, работающих на земле, в воздушном и космическом пространстве. Известен состав (патент РФ 2130471, МПК6 С 08 L 83/040, 1999 г.), содержащий полидиметилметилэтилсилоксан, борную кислоту или ее эфир, инертный наполнитель и антиадгезив - простой перфторполиэфир. Материал на основе вышеупомянутой композиции характеризуется необходимой сжимаемостью, пониженной адгезией к металлам и морозостойкостью до минус 90oС. Однако из-за дефицита и дороговизны перфторполиэфира материал имеет ограниченное применение. Наиболее близкой функционально и по существу технического решения к предлагаемому нами изобретению является композиция, описанная в патенте РФ 2178432, 7 МПК: С 08 L 83/04, 13/02, 2002 г. и выбранная нами в качестве прототипа. Композиция получена на основе полидиметилдиорганосилоксана (ПДМДОС) вязкостью (20-60)103 ПаС, что соответствует молекулярным массам 250000-850000 соответственно, в котором органические группы - метbльные, этильные и фенильные, и содержит в своем составе борную кислоту или ее эфиры, инертные наполнители и недефицитный полиоксиэтиленгликоль или его простой эфир в качестве антиадгезива. Материал, изготовленный на базе композиции, обладает высокой сжимаемостью (порядка 20% при давлении 5000 кг/см2), пониженной адгезией к металлам и обеспечивает работу демпферов при низких температурах (отсутствие кристаллизации при температурах до минус 90oС). Он нашел применение в автосцепных устройствах железнодорожного транспорта. Однако в настоящее время требования к морозостойкости такого рода материалов возросли. Чтобы обеспечить надежную эксплуатацию космических летательных и спускаемых аппаратов, катапультирующих устройств и т. п. температура стеклования амортизирующего материала должна быть в интервале минус 110 - минус 130oС. При этом охлаждение материала до указанных температур не должно вызывать кристаллизацию полимерной основы. Кроме того, для обеспечения эффективной работы полимерных материалов в амортизирующих устройствах они должны обладать определенной консистенцией. При этом оптимальной консистенции соответствуют значения пенетрации 120-240 условных единиц. Задачей предлагаемого изобретения является разработка композиции для получения амортизирующего материала, обладающего более высокой морозостойкостью и заданной консистенцией для работы в машинах и аппаратах не только на земле, но и в верхних слоях атмосферы и условиях космоса. Решение поставленной задач осуществлялось путем разработки полимерной композиции, обладающей необходимыми морозостойкостью и консистенцией. В ходе экспериментальных исследований было установлено следующее. Введение в полидиметилсилоксан (ПДМС), кристаллизующийся при температурах минус 45 - минус 55oС, низковязких олигоэтилсилоксанов, имеющих температуры кристаллизации и стеклования минус 110oС, позволяет уменьшить вязкость состава (консистенцию) до требуемой величины пенетрации. Однако температура его стеклования даже при добавлении олигоэтилсилоксанов в значительном количестве (>50 мас.%), не снижается и морозостойкость композиции амортизирующего материала находится в пределах минус 40 - минус 50oС (см. таблицу, примеры 3-4). Дальнейшие изыскания в этом направлении показали, что с учетом структуры полиоргансилоксана и плотности упаковки спиралей полимерных цепей нам удалось найти определенное сочетание полидиметилдиорганосилоксан-олигоэтилсилоксан, которое приводит к увеличению морозостойкости композиции и позволяет достигнуть требуемой консистенции. Для этого необходимо обеспечить совместимость полимерных компонентов на молекулярном уровне, исключить их кристаллизацию вплоть до температур стеклования и обеспечить синергетическое снижение температуры стеклования композиции в сравнении с таковыми каждого из входящих в нее компонентов. Для получения требуемой консистенции амортизирующей композиции, полученной на основе высокомолекулярных полидиметилдиорганосилоксанов и низкомолекулярных олигоорганоэтилсилоксанов, возникла необходимость дальнейшего повышения молекулярных масс используемых полидиметилдиорганосилоксанов. В результате научно-исследовательских работ нами предложен качественный и количественный состав композиции, позволяющий решить поставленную задачу. Разработанная нами композиция для получения амортизирующего материала составлена из смеси:(A) полидиметилдиорганосилоксана с молекулярной массой (250-2000)103 общей формулы НО{ [(CH3)2SiO]n(R"R"SiO)m}jH, где R" - метил или этил, R" - этил, изопропил, бутил или фенил, n=30-50, m/(m+n)=0,035-0,120, j=50-350; органосилоксана с молекулярной массой 270-2000 общей формулы (R3SiO0,5)k(R2SiO)p(RSiO1,5)q, где R - этил, k=0,88-l,90, p=3,70-85,60, q= 0-2,78 при соотношении силоксанов от 9:1 до 2:3 соответственно. (Б) борной кислоты или ее эфира,
(B) инертного наполнителя - оксидов или сульфидов металлов, графита,
(Г) антиадгезива - полиоксиалкиленгликоля при следующем содержании компонентов, мас.ч.:
А - 100,0,
Б - 1,0-10,0,
В - 5,0-30,0,
Г - 0,1-5,0. Композицию получают путем подачи всех компонентов в смеситель и смешении их при температуре рабочего помещения в течение 15-30 минут до образования однородной массы. Пример 1. В смеситель загружают 90 г полидиметилдиэтилсилоксана, 10 г олигоэтилсилоксана, 1 г борной кислоты, 20 г окиси цинка, 10 г окиси железа, 0,1 г полиоксиалкиленгликоля. Смеситель включают и перемешивают компоненты в течение 15-30 минут (таблица, пример 5). Остальные составы композиции, предложенной нами и по прототипу, готовят в соответствии с примерами, приведенными в таблице. Свойства материалов, полученных при использовании предложенной нами композиции, также показаны в таблице. Как следует из таблицы, сжимаемость материала для всех примеров практически одинакова и составляет 18-20% при давлении 5000 кг/см2, то же и для величины адгезии - 0,4 кг/см2. Амортизирующие материалы, изготовленные на основе разработанной нами композиции, обладают положительными свойствами прототипа, но существенно, на 20-40oС, превосходят его по морозостойкости (см. п. 5-11 таблицы). В настоящее время композиция проходит натурные испытания в демпфирующих устройствах у потребителей. Как следует из описания предлагаемого изобретения, полученная и испытанная нами композиция соответствует критериям патентоспособности и рекомендуется для рассмотрения экспертизой на предмет выдачи патента РФ. Сжимаемость материала, полученного на основе композиции, описанной в прототипе и предложенной нами, составляет 20% при давлении 5000 кг/см2, величина адгезии 0,4 кг/см (для всех примеров, приведенных в таблице).