Патент на изобретение №2182918

(54) ИЗОЛЯЦИОННЫЙ УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ

(57) Реферат:

Изобретение относится к теплоизоляционным, огнеупорным уплотнительным материалам. Может быть использовано для изоляции и уплотнения в качестве терморасширяющегося материала. Готовят смесь из стабилизированного акрилатного латекса с массовой долей сухого вещества не менее 38 мас.% и массовой долей гельфракции не менее 75 мас.% и размером частиц алюмосиликатного и/или кремнеземного волокна и вермикулита с размером частиц 0,3-1,0 мм. Латекс получают эмульсионной полимеризацией бутилакрилата, акрилонитрила и метакриловой кислоты с последующей радиационной сшивкой. Компоненты берут в соотношении, мас.%: латекс – 6-14, вермикулит – 40-60, волокно – 30-54. Материал по изобретению обладает высокими гибкостью, прочностью на растяжение, устойчивостью при перепаде температур от -40 до 900^oС, вибростойкостью. 2 табл.

Изобретение относится н теплоизоляционным, огнеупорным уплотнительным материалам, которые могут быть использованы в качестве изоляционного терморасширяющегося материала для изоляции и уплотнения пространства между различными фиксированными поверхностями, в частности, в каталитических нейтрализаторах выхлопных газов от автомобильных двигателей между рабочим блоком и корпусом.

Подобные материалы должны быть устойчивы к циклическому изменению температур в широком диапазоне – от минус 40^oС до плюс 900^oС, обладать вибростойкостью, газонепроницаемостью (хим. стойкостью), достаточной плотностью и высокими прочностными свойствами.

Известен, например, подобный слоистый уплотнительный материал, содержащий слои полимерного связующего (бутадиеновый каучук) – 34 мас.%, внутри которого размещены частицы наполнителя – смесь 60% порошкообразного наполнителя (глинозем, каолин) и 6% волокнистого наполнителя (асбестовое волокно). (Н. П. Шанин и др. “Производство асбестовых технических изделий”, М., Химия, 1983, с.185-194). Материал работоспособен пои 300-350^oС, изготовление такого материала достаточно сложно: содержит шесть параллельных слоев определенной толщины. Неоднороден по своей структуре, что отрицательно сказывается на его прочностных характеристиках при эксплуатации. Кроме того, использование в его составе не вспучивающихся при температуре неорганических огнеупорных компонентов не позволяет обеспечить его надежную фиксацию между изолируемыми поверхностями, особенно, в условиях вибрации.

Известен другой гибкий изоляционный листовой материал, изготовленный из композиции, содержащей 50-95 мас.% алюмосиликатного или кремнеземного волокна, 0,30 мас. % неорганического наполнителя типа слюды или вермикулита, 3,2 мас. % связующего на основе полихлоропренового каучука, 1-20 мас.% поверхностно-антивного вещества и до 1 мас.% соли металла (патент Австралии 560926, 1987). Из-за недостаточного (слишком малого) содержания вспучивающегося неорганического наполнителя такой материал также не обеспечивает надежного уплотнения (закрепления) между изолируемыми поверхностями.

Известен композиционный материал, полученный на основе композиции, содержащей водную суспензию неорганического волокна (стеклянное, базальтовое и др. ); порошкообразного наполнителя (слюда, глина, вермикулит) и связующего на основе латекса бутадиеннитрильного каучука при соотношениях соответственно 120:135:17, а также спекулирующую и комплексообразующую добавку высокомолекулярного вещества, выбранного из группы: полиакриламид, полиэтиленоксид, сополимер акриламида и диметиламиноэтилметакрилата гидрохлорида в количестве 0,02-0,4 мас.% от массы всех компонентов (RU 2048299, 1995). Этот уплотнительный материал получен с использованием достаточно дефицитных веществ и не обеспечивает стабильность свойств при его эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является известный гибкий изоляционный листовой материал, изготовленный из композиции, содержащей алюмосиликатные и/или кремнеземные волокна – 30,0-40,0 мас. %, вермикулит – 45,0-60,0 мас.% и синтетическое эластомерное связующее, представляющее собой смесь латекса бутадиеннитрильного каучука и дисперсии пластифицированного поливинилацетата – 4,5-18,6 мас.% (RU 2048298, 1995). Данный материал имеет плотность 580-680 кг/м³, выдерживает гибкость при оборачивании цилиндра диаметром 50 мм без изменения структуры непосредственно после изготовления, но после хранения его в течение 3-12 месяцев теряет свою изначальную гибкость.

Технической задачей данного изобретения является увеличение срока службы изоляционного уплотнительного материала при сохранении в процессе его эксплуатации высоких прочностных характеристик (гибкости, прочности на растяжение, устойчивости к перепадам температур в диапазоне от минус 40 до плюс 900^oС, вибростойкости).

Поставленная техническая задача достигается тем, что изоляционный уплотнительный материал, изготовленный из композиции, включающей связующее на основе синтетического каучука и смесь наполнителей – вермикулита и алюмосиликатного и/или кремнеземного волокна, получен с использованием в качестве связующего стабилизированного акрилатного латекса с массовой долей сухого вещества не менее 38 мас.% и массовой долей гель-фракции не менее 75 мас.% и размером частиц 900-1600 полученного эмульсионной полимеризацией бутилакрилата, акрилонитрила и метакриловой кислоты с последующей их радиационной сшивкой, а вермикулит применяют с размером частиц 0,3-1,0 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Вышеуказанный латекс акрилатного каучука – 6,0-14,0
Вермикулит с размером частиц 0,3-1,0 мм – 40,0-60,0
Алюмосиликатное и/или кремнеземное волокно – 30,0-54,0
При получении изоляционного уплотнительного материала по данному изобретению используют акрилатный латекс, например марок “БАК-Э” или “БАК-наполнитель” по ТУ 221636-002-00210234-97, который получен эмульсионной сополимеризацией бутилакрилата, акрилонитрила и метакриловой кислоты с последующей радиационной сшивкой. Латекс представляет собой водную дисперсию сополимера с содержанием сухого вещества не менее 38 мас.%, стабилизированный (в качестве стабилизатора используют, например, эмульгаторы Е-30 или алкилсульфонат натрия), с размером частиц 900-1600
В качестве волокнистых наполнителей при изготовлении изоляционного уплотнительного материала по изобретение используют алюмосиликатное (каолиновое) волокно, например, муллитокремнеземистое марки МКРВ или МКРР-130 по ГОСТ 23619 и/или кремнеземное волокно марки КВ-1.

Другой, применяемый при изготовлении уплотнительного материала, наполнитель – вермикулит используют, например, с размером частиц 0,3-1,0 мм в невспученном виде. При эксплуатации под воздействием высоких температур вермикулит вспучивается, значительно увеличивая таким образом объем материала, а использование в качестве связующего латекса указанного акрилатного каучука и экспериментально подобранное соотношение в целом способствуют более равномерному распределению частиц наполнителей и обеспечивают, тем самым, надежное закрепление материала в фиксированном зазоре и требуемые эксплуатационные свойства.

Изоляционный уплотнительный материал по данному изобретению получают следующим образом. Готовят смесь из волокнистого наполнителя и связующего – латекса акрилатного каучука, затем в смесь вводят вермикулит. Из полученной массы формуют волокнистый листовой материал (волокнистый мат), который подвергают тепловой обработке, после чего материал готов к применению.

В таблице 1 представлены примеры композиций, на основе которых получен изоляционный уплотнительный материал по изобретению.

Образцы изоляционного уплотнительного материала испытывались на гибкость (эластичность при изгибе) после хранения их при 18-25^oС и относительной влажности воздуха 605%. При нагревании до 750^oС происходит увеличение материала в объеме не менее 50% под нагрузкой 0,345 Н/мм²
Вышеприведенные данные свидетельствуют о получении гибкого изоляционного уплотнительного материала, сохраняющего высокие эксплуатационные характеристики в процессе его хранения, что способствует увеличению срока эксплуатации. Терморасширяющийся изоляционный уплотнительный материал по изобретению превосходит по стабильности эксплуатационных характеристик известный материал “ИНТЕРАМ”, выпускаемый фирмой “3М” “Deutsсhland Gmbx” и который широко используется в автомобильных нейтрализаторах выхлопных газов.

В табл. 2 представлены данные по свойствам изоляционного уплотнительного материала по изобретению.

Формула изобретения

Изоляционный уплотнительный материал, выполненный из композиции, включающей связующее на основе синтетического каучука и смесь наполнителей – вермикулита и алюмосиликатного и/или кремнеземного волокна, отличающийся тем, что в качестве связующего при получении материала используют стабилизированный акрилатный латекс с массовой долей сухого вещества не менее 38 мас. % и массовой долей гель-фракции не менее 75 мас. % и размером частиц полученный эмульсионной полимеризацией бутилакрилата, акрилонитрила и метакриловой кислоты с последующей радиационной сшивкой его, и используют вермикулит с размером частиц 0,3-1,0 мм при следующем соотношении компонентов композиции, мас. %:
Вышеуказанный латекс акрилатного каучука – 6-14
Вермикулит с размером частиц 0,3-1,0 мм – 40-60
Алюмосиликатное и/или кремнеземное волокно – 30-54

РИСУНКИ