CS199529B2

CS199529B2 - Mixture based on polysiloxane,absorbing mechanical power

Info

Publication number: CS199529B2
Application number: CS782973A
Authority: CS
Inventors: Jeremi Maciejewski
Original assignee: Inst Chemii Przemyslowej
Priority date: 1977-05-10
Filing date: 1978-05-10
Publication date: 1980-07-31
Also published as: PL198004A1; DE2820466A1; PL108635B1; US4339339A

Description

Dosud známé · směsi nebo látky, absorbující mechanickou energii, obsahují jako hlavní složku, podle svého určení, alifatické alkoholy, glykoly, minerální oleje, silikonové oleje nebo silikonové pasty apod.

Zásadní nevýhodou těchto látek nebo směsí je, že mohou vykonávat · jen jedinou, zcela určitou funkci v poměrně úzkém teplotním rozmezí, buď jen · jako tlumiče kmitů nebo jenom jako tlumiče nárazů. Kolísající teplota okolí nebo změny teploty následkem přeměny . mechanické energie v tepelnou mohou značně ovlivnit jejich Theologické vlastnosti. Kromě toho · podléhají Theologické vlastnosti těchto . látek a směsí, absorbujících mechanickou energii, jen nepatrným výkyvům vlivem sil, které na ně . působí. Výjimečně se chovají silikonové oleje, avšak jejich Theologické ·vlastnosti se mění nepříznivě, poněvadž se jejich zdánlivá viskozita zmenšuje se vzrůstem energie kmitání nebo s frekvencí. Tak například sestává směs tlumící kmity podle polského patentu číslo 87 873 z plastických hmot . a minerálních plniv a jiná směs, popsaná v . polském patentu č. 71 440, . sestává ze síťovatelného silikonového oleje a jiných silikonových olejů . a minerálních · plniv. Tyto směsi mohou tlumit jen velmi málo energeticky bohaté kmity, jaké vznikají například při přehrávání gramofonových desek, jsou však zcela nepoužitelné k absorpci množství energie, jaká se například uvolní při zabrzďování· pojízdných jeřábů nebo výtahových klecí.

Jiných směsí, než jsou hydraulické kapaliny popsané v polských patentech · č. 59 560 a 51768 . a sestávající z · . alifatických, popřípadě i z polyhydroxyalkoholů, je možno použít jen ve speciálních zařízeních.

K · absorpci mechanické energie se používá též různých tvarových tělísek a desek z vulkanizovaných přírodných a syntetických kaučuků. Tyto . směsi absorbují jen velmi omezené množství energie a brzdná . dráha činí · nanejvýš . několik centimetrů. Náraz je přitom vždy pružný a při větší · nárazové energii může dojít k poškození jak . tlumičů, tak . i brzděných zařízení.

Jsou známy i . směsi na bázi nízkovlskózních a vysokoviskózních silikonových olejů, avšak vzhledem k jejich specifickým Theologickým vlastnostem musí příslušné tlumiče kmitů a absorbéry energie mít speciální přesnou a tím drahou konstrukci, aby byl zaručen přesně regulovaný průtok oleje úzkými kanály mezi komorami absorbéru.

Směs podle vynálezu je prosta těchto nedostatků, poněvadž příslušný polymer, díky svému specifickému chemickému složení, se vyznačuje specifickými Theologickými vlastnostmi, což se projevuje samovolnou změnou jeho viskoelastického · chování při působení na něj působících sil. Při pomalu působících silách (například při nízké frekvenci kmitů) se tento polymer * chová jako viskózní kapalina, naproti tomu při prudkém nárazu jako pružné těleso. Působí-li na tento polymer v poměru k jeho objemu obzvláště velké síly, ' dochází k jeho odbourání a přitom absorbovaná mechanická energie se spotřebuje k rozrušení chemických vazeb. Jakmile vnější síly přestanou působit, struktura polymeru se opět samovolně obnoví. Díky těmto pozoruhodným vlastnostem může tento polymer, smísen s plnivy, jinými silikonovými oleji a polyhydroxyalkoholy, plnit nejen jednu, nýbrž několik funkcí současně, například jako tlumič kmitů, absorbér nárazů ' a hydraulická kapalina. Hlavnímu určení směsi podle vynálezu, · má-li sloužit jako absorbér, tlumič kmitů · nebo jako hydraulická kapalina, se účelně přizpůsobí . molekulová hmotnost, jakož i druh a množství ostatních příměsí.

Směs podle vynálezu obsahuje jako . hlavní složku polymer, jehož struktura je znázorněna obecným vzorcem I

R R R R

I l z L. . V

4.....

Si-( O-Si-L O-(Si-O)~Sir(OS I-L| I ^α · I ¹ I I *

R “

- Si-(0 -Si-hO ~(Si -0) - Si- 0-B i ’ k i ' i

R^y . ^{R R} «г

R

I i ř

Sí-fO-Si^O-^Ší-Oj-Si-ÍO-Ší^

R R R. ~

P ¹ ^R (!) kde

R znamená alkylovou skupinu s 1 až 10 atomy uhlíku,

Rl znamená arylovou skupinu se 6 až 10 atomy uhlíku,

Rs znamená alkenylovou skupinu se 2 až 10 atomy uhlíku, k znamená celé číslo 0 až 10, znamená celé číslo 1 až 500, n znamená celé číslo 10 až 10 000 a p znamená celé číslo 1 až 50.

Viskozita polymeru, měřená Weifíenbergovým rheogoniometrem při frekvenci kmitů 0,01 Hz, je v rozmezí 50 až 20 000 Pa. s.

Směs obsahuje na 100 hmotnostních dílů polymeru obecného vzorce I tyto další složky:

0,1 až 200 hmotnostních dílů plniv o specifickém povrchu v rozmezí 10 až 400 m2/g, s výhodou koloidní kyseliny křemičité,

0,01 až 300 hmotnostních dílů · pigmentů o specifickém povrchu nanejvýš 200 m²/g, . s výhodou titanové · běloby,

0,1 až 100 hmotnostních dílů alkylarylsiloxanového oleje o viskozitě 10 až 2000 Pa. s, s výhodou methylsilikonového oleje,

0,1 až 100 hmotnostních dílů alifatických polyhydroxyalkoholů, s výhodou glycerinu, a

0,01 až 5 hmotnostních dílů organických peroxidů, s výhodou benzoylperoxidu.

Směs podle vynálezu se připravuje ve· dvou pracovních stupních:

a) polymer se vyrobí kondenzací polyalkylalkenylsiloxandiolů s polyalkylarylsiloxandioly, polydialkylsiloxandioly a hydroxidem borltým nebo akylboráty v přítomnosti kyselých katalyzátorů při . teplotě 150 °C. Viskozita siloxandiolů, použitých jako výchozí složka, závisí na požadované viskozitě polymeru, kterého se má použít k přípravě směsi, a . bývá . v rozmezí 0,01 . až 10 Pa . s.

' b) Vyrobený polymer se míchá v nízkootáčkovém mísiči a postupně se přidají · koloidní kyselina křemičitá, barevné pigmenty, silikonové oleje, polyhydroxyalkoholy a organické peroxidy.

Vzniklá · směs se pak během 30 minut zahřeje na teplotu 200 °C a vlijte do absorbérů energie, . tlumičů kmitů nebo jiných zařízení. Toto zahřívání se · leckdy provádí v samotných absorbérech. _t

Podstata vynálezu je blíže objasněna dále uvedenými příklady.

P.řřklad.l

Směs k plnění do abšorbérů, které zachycují velká množství energie, . uvolňující se při . srážkách železničních vagónů a moto199529 rových vozidel, při Zpětném nárazu hlavní děl, při startu raket na odpalovacích základnách atd., se připravuje takto:

a) Výroba polymeru:

Ve skleněné baňce, opatřené míchadlem a teploměrem, se během dvou hodin při teplotě 100 ^CC zkondenzuje 100 g polydimethylsiloxandiolu o viskozitě 0,1 Pa . s s 0,1 g methylfenylsilandiolem v přítomnosti 0,1 g kyselé rozsivkové zeminy. Reakční směs se zfiltruje k odstranění katalyzátoru, načež se · přidá 5 g hydroxidu boritého. Směs se zahřívá po další 2 hodiny. Získá se pružný polymer, který lze po rozmělnění snadno vyjmout z baňky. Viskozita polymeru je 800 Pa. s. V infračerveném spektru lze dokázat silnou absorpci ve frekvenčním pásmu 3200 cm⁴. .

b) Příprava směsi: '

Do · mísiče se vnese · 100 g polymeru, připraveného _ postupem podle odstavce a), a za stálého míchání · se přidá 5 g koloidní kyseliny křemičité o specifickém povrchu 200 m2/g a 10 g titanové běloby. Po dobrém promísení složek se přidá 5 g methylsilíkonového oleje o viskozitě 100 Pa . s a 5 g glycerinu. Směs se pak míchá až po vznik homogenní hmoty, načež se v mísiči· zahřívá 30 minut na teplotu 100 T. Takto získanou ochlazenou směsí se plní ’ absorbéry energie.

P ř . í k 1 a d 2

Směs k plnění dorazových tlumičů pohybu pro výtahy, mostové a portálové jeřáby a podobná zařízení, v nichž síly působí po značně dlouhou dobu a kde brzdění probíhá podél většího úseku dráhy, se připraví takto:

a) Výroba polymeru

Do baňky opatřené míchadlem a teploměrem, se vnese 100 g dimethylpolysiloxandiolu o viskozitě 1 Pa . s, a přidá se 1 g methylfenylsiloxandiolu. Směs se kondenzuje po 2 hodiny v přítomnosti 0,1 g kyselé rozsivkové zeminy při teplotě 100 °C. Vzniklý kopolymer se zfiltruje k odstranění katalyzátoru a zahřívá po 2 hodiny při teplotě 120 cc s · 5 g ethylborátu. Viskozita vzniklého polymeru je 300 · Pa . s. Infračervené spektrum se ’ vyznačuje silnou absorpcí ve frekvenčním pásmu 3200 cm¹.

b) Příprava směsi

Do mísiče se vnese 100 g polymeru^ 10 g koloidní kyseliny křemičité · o specifickém povrchy 200 m2/g a ’ 5 g kolkotharu FezCh (železitě červeně). Po 15minutovém míchání se přidá 20 g · methylsilikonového oleje o viskozitě · 500 Pa. s, načež se v míchání pokračuje · až do vzniku homogenní hmoty. Tato hmota se- pak zahřívá 10 minut na teplotu · 100 ^C'C, načež se ochladí ’ a vnese do dorazových’ tlumičů pohybu.

P ř í k 1 a d 3

Směs k plnění ’do absorbérů energie, které obsahují další látku absorbující energii sloužící v případě překročení absorpční kapacity pro nadměrná množství energie, se připraví jako v příkladu 1. Směs, jež se plní do přídavného absorbérů, se připraví takto:

a) Výroba polymeru

Do skleněné ’ baňky, opatřené míchadlem a teploměrem, se · vnese 100 g‘polydimethylsiloxandiolu o · viskozitě 0,15 Pa. s, 50 g methylfenylsiloxandiolu, 5 g · methylvinylsiloxandiolu a 0,1 g kyselé bentonitové hlinky. Směs se zahřívá 2 hodiny na · teplotu 100 °C, načež se katalyzátor odfiltruje a přidá se · 0,1 g ethylborátu a · v zahřívání - se pokračuje po další 2 hodiny. Získá se pružný polymer o viskozitě 500 Pa . s.

b) Příprava směsi

Do mísiče se vnese 100 g polymeru, 20 g kyseliny křemičité · o specifickém povrchu 380 m²/g a 50 g křemenné moučky. Po promísení složek se přidají 2 g methylsilikonového oleje o viskozitě 200 Pa . s, načež se směs zahřívá 30 minut na teplotu 120 ^CC. Pak se směs ochladí až ’ na teplotu 20 °C, ' přidají se 2 g benzoylperoxidu ’ a po nalití do přídavného tlumiče se směs ještě 15 minut zahřívá na teplotu 150 °C. Získá se · velmi málo pružná náplň.

Polysiloxanové směsi podle . ’ vynálezu se vyznačují · plynulým přechodem od převážně pružných do převážně ’ viskózních vlaštností a · mohou proto absorbovat mechanickou energii· jako typické elastomery nebo ji tlumit jako typické kapaliny. Vzhledem k přítomnosti borsiloxanových skupin v molekule může být struktura polymeru po rozrušení působením absorbované energie opět regenerována. Pro tyto pozoruhodné vlastnosti je možno směsí podle vynálezu používat jako -tlumičů nárazu a tlumičů · kmitů. Jsou obzvláště vhodné k použití při výrobě nárazníků · železničních vagónů, nárazníků motorových vozidel, podvozků letadel, dorazových tlumičů pro hlavně děl, pohyblivých ramp pro odpalování raket apod. K dosažení absorpčního a tlumicího účinku vyžadují jen málo komplikovaně konstruovaná zařízení a jsou proto mnohem levnější, o 30 až 50 % lehčí a lépe se osvědčují při používání. Kromě toho - zůstává - jejich schopnost, ’ . tlumit kmity a absorbovat energii, -zachována ve velmi širokých teplotních mezích od · —80 cc do ·+200 cc.

Claims

PŘEDMĚT vynalezu

X tím, že se

1. Směs na bázi polysiloxanu, absorbující mechanickou energii, vyznačující obsahuje 100 hmotnostních dílů polysiloxanového polymeru obecného vzorce I x

^R1 ^{R R}í ^R1 ^R N (I) kde

R znamená alkylovou skupinu s 1 až 10 atomy uhlíku,

Ri znamená arylovou skupinu se 6 až 10 atomy uhlíku,

R2 znamená alkenylovou skupinu se 2 až 10 atomy uhlíku, к znamená celé číslo od 0 do 10,

1 znamená celé číslo od 1 do 500, n znamená celé číslo od 10 do 10 000, a p znamená celé číslo od 1 do 50, dále 0,1 až 200 hmotnostních dílů plniv o specifickém povrchu v rozmezí 10 až 400 m²/g,

0,01 až 300 hmotnostních dílů pigmentu o specifickém povrchu nanejvýš 200 m²/g,

0,1 až 100 hmotnostních dílů alkyl-(alky 1aryl-Jsiloxanového oleje o viskozitě v rozmezí 10 až 2000 Pa.s,

0,1 až 100 hmotnostních dílů alifatických polyhydroxyalkoholů a

0,01 až 5 hmotnostních dílů organických peroxidů.
2. Směs podle bodu 1 vyznačující se tím, že jako plnivo obsahuje s výhodou koloidní kyselinu křemičitou a jako pigment titanovou bělobu.
3. Směs podle bodu 1 vyznačující se tím, že jako alkyl-(alkylaryl-)siloxanový olej obsahuje s výhodou methylsilikonový olej.
4. Směs podle bodu 1 vyznačující se tím, že jako alifatický alkohol obsahuje s výhodou glycerin.
5. Směs podle bodu 1 vyznačující se tím, že jako organický peroxid obsahuje s výhodou benzoylperoxid.