Теплоизоляционный полимерный материал и способ его получения

Теплоизоляционный полимерный материал и способ его получения

Реферат

Изобретение относится к полимерным материалам на основе кремнийорганического связующего для тепловой изоляции изделий авиастроения, ракетостроения, машиностроения и другой техники, которые могут эксплуатироваться до температуры 400°C.

Известен теплозащитный полимерный материал следующего состава, масс. ч.:

Неорганический наполнитель	17-56
Кремнийорганический блок-сополимер	20-60
Диэтилдикаприлат олова	1-4
Олигоорганосилоксан	10-30

В качестве неорганического наполнителя используют неорганические микросферы, вспученный перлит и поликристаллические волокна оксида алюминия или их смесь.

Способ изготовления теплозащитного полимерного материала, заключающийся в пропитке неорганического наполнителя полимерной матрицей на основе кремнийорганического блок-сополимера с последующим введением сшивающего агента, состоящего из диэтилдикаприлата олова и олигоорганосилоксана, и термообработкой полученного материала при 50-80°C.

Недостатками этого материала являются высокая плотность и сильное дымовыделение.

Наиболее близким аналогом является следующий способ получения огнестойкого покрытия: нанесение на поверхность теплоизоляционных слоев из композиции, содержащей силоксановый каучук 30,0-60,0; микросферы стеклянные 40,0-70,0; а затем огнестойких слоев из композиции, содержащей силоксановый каучук 20,0-79,5; микросферы стеклянные 20,0-60,0; нитрид бора 0,5-20,0; при этом сушку каждого слоя проводят при 20-80°C, а окончательную термообработку покрытия при 80-150°C, причем суммарная толщина огнестойких слоев не превышает 3 мм.

Недостатками этого способа являются высокая плотность и сильное дымовыделение получаемого покрытия.

Технической задачей изобретения является снижение плотности материала и понижение дымовыделения полимерного материала.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен теплоизоляционный полимерный материал, включающий неорганический наполнитель и полимерную матрицу на основе кремнийорганического блок-сополимера сшивающего агента и антипирена.

Теплоизоляционный полимерный материал содержит в качестве полимерной матрицы силоксановый блок-сополимер Лестосил-СМ (ТУ 2294-098-00151963-2004) общей формулы:

НО {[C₆H₅SiO_l,5]_n[Si(CH₃)₂O]_m}Н,

где n=30÷60,

m=80÷130,

при следующих соотношениях компонентов блок-сополимера, мас.%:

силоксановый блок-сополимер	100
неорганический наполнитель	20-50
сшивающий агент	8-12
антипирен	0,5-2

В качестве наполнителя используют неорганические микросферы стеклянные марки МС-ВП-А9 группа 2 л (ТУ 6-48-91-92).

В качестве сшивающего агента используют продукт 119-54 марки А винилтрис(ацетоксимо)силан (ТУ6-02-1281-84).

В качестве антипирена используют наносиликат монтмориллонит химическую структуру в виде упрощенной формулы: (Са, Mg, Na)_x (Al, Mg)₄ (OH)₄[Si, Al)₈O₂₀]*nH₂O.

Способ изготовления теплоизоляционного полимерного материала включает смешение силоксанового блок-сополимера с наполнителем, антипиреном и сшивающим агентом, при смешении компонентов применяют ультразвуковую обработку при частоте 40-50кГц и эффективной мощности 250-360 Вт, отверждение и термостабилизацию, в качестве полимерной матрицы используют силоксановый блок-сополимер Лестосил-СМ (ТУ 2294-098-00151963-2004) общей формулы:

НО{[C₆H₅SiO_1,5]_n[Si(СН₃)₂O]_m}Н,

где n=30÷60, m=80÷130.

Термостабилизацию осуществляют при 115-120ºС.

Авторами установлено, что предложенный теплоизоляционный материал при заявленном соотношении ингредиентов позволяет повысить прочностные свойства, снизить горючесть, улучшить технологичность, а использование в качестве наполнителя стеклянных микросфер позволяет снизить плотность материала.

Пример осуществления

Пример 1.

Изготовление теплоизоляционного материала состоит из следующих основных операций:

1. Приготовление раствора блок-сополимера Лестосил-СМ в бутилацетате.

2. Приготовление суспензии наносиликата в бутилацетате.

3. Смешение раствора блок-сополимера и суспензии наносиликата.

4. Введение в полученную композицию стеклянных микросфер.

5. Введение вулканизующего агента в композицию.

6. Пневматическое напыление композиции на подложку.

7. Сушка теплоизоляционного покрытия.

8. Термостабилизация покрытия.

9. Контроль толщины покрытия.

Для приготовления эластомерной матрицы гранулы блок-сополимера Лестосил-СМ растворяли в бутилацетате в соотношении 100:70 в течение 3-х часов с периодическим перемешиванием через 2-Змин в течение 1 мин.

Для обеспечения равномерного распределения наполнителя в эластомерной матрице использовали центробежно-лопастную мешалку. В смесителях подобного типа происходит замкнутая циркуляция материала по внутреннему объему, при этом происходит равномерное распределение микросфер в эластомере без нарушения их целостности, что важно для дальнейшей эксплуатации материала и обеспечения им необходимых теплофизических свойств.

Стеклянные микросферы перед дальнейшей переработкой должны быть высушены в термостате при температуре (125±5)ºC в течение не менее 5 ч, толщина слоя не более 3 см.

Наносиликата также нуждаются в сушке при температуре (125±5)ºC в течение 12 часов.

Введение ноносиликата в композицию производили, предварительно смешав его с бутилацетатом в соотношении 0,6:30 и обработав ультразвуком в течении 1 часа при частоте 40кГц и эффективной мощности 360 Вт. Далее производили смешение с композицией каучука и микросфер в пропеллерно-лопасной мешалке в течение 30 мин, с последующим «озвучиванием» полученной композиции в ультразвуковой ванне в течение 1 часа.

Далее в композицию вводили вулканизующий агент - продукт 119-54 марки А винилтрис(ацетоксимо)силан и в течение 10 мин. перемешивали в пропеллерно-лопасной мешалке и производили пневматическое напыление.

При пневматическом напылении материал наносили в несколько слоев на опескоструенную и обезжиренную поверхность металла в соответствии с ОСТ 1.41713-77[71]. Количество слоев зависит от требуемой толщины теплоизоляционного покрытия. За одну операцию наносится толщиной покрытие около 1 мм. Разрыв между операциями составляет от 30 до 60 мин. Толщина покрытия контролируется на образцах-свидетелях. После нанесения покрытие сушат при комнатной температуре в течение 48 часов и термостабилизируют при температуре 120°C в течение 1 часа в термостате. Далее контролируют толщину покрытия неразрушающим методом на изделии по 12 точкам, согласно утвержденному эскизу.

Данные по составу опытной композиции приведены в таблице 1.

В таблице 2 приведены данные по результатам сравнительных испытаний комплекса характеристик, полученных на предлагаемом составе теплоизоляционного материала и материала прототипа.

Из таблице 2 видно, что дымовыделение предложенного материала меньше, чем у прототипа, а плотность предложенного материала ниже на 210-490 кг/м³.

Материал прост в переработке не требует сложной технологической оснастки.

Применение предложенного теплоизоляционного материала позволяет изготовить изделия с высокими эксплуатационными свойствами без сложной и дорогостоящей оснастки.

Патент РФ 2220169 от 08.10.2001 г. кл. C08L 83|04.

Патент РФ 2039070 от 09.07.1995 г. кл. C09D 183|04.

1. Теплоизоляционный полимерный материал содержит в качестве полимерной матрицы силоксановый блок-сополимер Лестосил-СМ общей формулы:НО {[C₆H₅SiO_1,5]_n[Si(CH₃)₂O]_m}Н,где n=30÷60, m=80÷130,при следующих соотношениях компонентов, мас. ч.:силоксановый блок-сополимер Лестосил-СМ,

растворенный в бутилацетате в соотношении 100:70	100
неорганический наполнитель стеклянные микросферы	40-50
сшивающий агент продукт 119-54 марки А	10-12
антипирен наносиликат монтмориллонит, смешанный
с бутилацетатом в соотношении 0,6:30	1,5-2

2. Способ изготовления теплоизоляционного полимерного материала, включающий смешение силоксанового блок-сополимера, растворенного в бутилацетате с наполнителем, антипиреном, растворенным в бутилацетате, и сшивающим агентом, отверждение и термостабилизацию, в качестве полимерной матрицы используют силоксановый блок-сополимер Лестосил-СМ общей формулы:НО {[C₆H5SiO_1,5]_n[Si(CH₃)₂O]_m}Н,где n=30÷60, m=80÷130,термостабилизацию осуществляют при 115-120°C.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве сшивающего агента используют продукт 119-54 марки А, а в качестве антипирена используют наносиликат монтмориллонит, при смешении компонентов применяют ультразвуковую обработку при частоте 40-50кГц и эффективной мощности 250-360 Вт.