RU2182918C1

RU2182918C1 - Sealing insulating material

Info

Publication number: RU2182918C1
Application number: RU2000128498A
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Мелентьев
Original assignee: Мелентьев Николай Николаевич; ЗАО "Кузнецкий механический завод"
Priority date: 2000-11-16
Filing date: 2000-11-16
Publication date: 2002-05-27

Abstract

FIELD: insulating material. SUBSTANCE: invention, in particular, relates to heat-insulation, refractory sealing materials and can be used for insulation and sealing with heat-expanding material. Mixture is prepared from (i) stabilized acrylate latex with weight concentration of solids at least 38%, weight concentration of gel fraction at least 75%, and particle size 900-1600 A, (ii) aluminosilicate and/or silica fiber, and (iii) vermiculite with particle size 0.3-1.0 mm. Latex is prepared by emulsion polymerization of butyl acrylate, acrylonitrile, and methacrylic acid followed by radiation crosslinking. Components are taken in following proportions: latex 6-14%, vermiculite 40-60%, and fiber 30-54. EFFECT: improved following properties: high flexibility, tensile strength, stability within temperature range between -40 and 900 C, and vibration proofness. 2 tbl, 3 ex

Description

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. The invention relates to heat-insulating, refractory sealing materials, which can be used as an insulating heat-expanding material for insulation and sealing of the space between various fixed surfaces, in particular, in catalytic converters of exhaust gases from automobile engines between the working unit and the housing.

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.Such materials must be resistant to cyclic temperature changes in a wide range - from minus 40 ^o C to plus 900 ^o C, have vibration resistance, gas impermeability (chemical resistance), sufficient density and high strength properties.

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.Known, for example, is a similar layered sealing material containing layers of a polymeric binder (butadiene rubber) - 34 wt.%, Inside of which filler particles are placed - a mixture of 60% powdered filler (alumina, kaolin) and 6% fibrous filler (asbestos fiber). (N.P. Shanin and others. "Production of asbestos technical products", M., Chemistry, 1983, p.185-194). The material is capable of poi 300-350 ^o C, the manufacture of such a material is quite difficult: it contains six parallel layers of a certain thickness. It is heterogeneous in its structure, which negatively affects its strength characteristics during operation. In addition, the use of inorganic refractory components that do not swell at a temperature in its composition does not allow for its reliable fixation between insulated surfaces, especially under vibration conditions.

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. Another flexible insulating sheet material is known made from a composition containing 50-95 wt.% Aluminosilicate or silica fiber, 0.30 wt. % inorganic filler type mica or vermiculite, 3.2 wt. % binder based on polychloroprene rubber, 1-20 wt.% surfactant and up to 1 wt.% metal salt (Australian patent 560926, 1987). Due to the insufficient (too small) content of the intumescent inorganic filler, such a material also does not provide reliable sealing (fixing) between the insulated surfaces.

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. Known composite material obtained on the basis of a composition containing an aqueous suspension of inorganic fibers (glass, basalt, etc.); powder filler (mica, clay, vermiculite) and a latex butadiene nitrile rubber binder in ratios of 120: 135: 17, respectively, as well as a speculative and complex-forming additive of a high molecular weight substance selected from the group: polyacrylamide, polyethylene oxide, copolymer of acrylamide and dimethylaminoethyl chloride in the amount of 0 , 02-0.4 wt.% By weight of all components (RU 2048299, 1995). This sealing material is obtained using sufficiently scarce substances and does not provide stability of properties during its operation.

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.The closest in technical essence and the achieved result is a known flexible insulating sheet material made from a composition containing aluminosilicate and / or silica fibers - 30.0-40.0 wt. %, vermiculite - 45.0-60.0 wt.% and a synthetic elastomeric binder, which is a mixture of latex butadiene nitrile rubber and a dispersion of plasticized polyvinyl acetate - 4.5-18.6 wt.% (RU 2048298, 1995). This material has a density of 580-680 kg / m ³ , withstands flexibility when wrapping a cylinder with a diameter of 50 mm without changing the structure immediately after manufacture, but after storage for 3-12 months it loses its original flexibility.

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).The technical task of this invention is to increase the service life of the insulating sealing material while maintaining high strength characteristics (flexibility, tensile strength, resistance to temperature extremes in the range from minus 40 to plus 900 ^o C, vibration resistance) during its operation.

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.The stated technical problem is achieved in that the insulating sealing material made of a composition comprising a binder based on synthetic rubber and a mixture of fillers - vermiculite and aluminosilicate and / or silica fiber is obtained using stabilized acrylate latex with a mass fraction of dry matter of not less than 38 wt.% And a mass fraction of the gel fraction of at least 75 wt.% And a particle size of 900-1600

obtained by emulsion polymerization of butyl acrylate, acrylonitrile and methacrylic acid with their subsequent radiation crosslinking, and vermiculite is used with a particle size of 0.3-1.0 mm in the following ratio of components, wt.%:
Above Acrylate Rubber Latex - 6.0-14.0
Vermiculite with a particle size of 0.3-1.0 mm - 40.0-60.0
Aluminosilicate and / or silica fiber - 30.0-54.0
Upon receipt of the insulating sealing material according to this invention, acrylate latex is used, for example, “BAK-E” or “BAK-filler” grades according to TU 221636-002-00210234-97, which is obtained by emulsion copolymerization of butyl acrylate, acrylonitrile and methacrylic acid followed by radiation crosslinking. Latex is an aqueous dispersion of a copolymer with a dry matter content of at least 38 wt.%, Stabilized (for example, emulsifiers E-30 or sodium alkyl sulfonate are used as stabilizer), with a particle size of 900-1600

As fiber fillers in the manufacture of the insulating sealing material according to the invention, aluminosilicate (kaolin) fiber is used, for example, mullite-siliceous grade MKRV or MKRP-130 according to GOST 23619 and / or silica fiber grade KV-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. Another filler used in the manufacture of sealing material, vermiculite, is used, for example, with a particle size of 0.3-1.0 mm in an unexpanded form. When operating under the influence of high temperatures, vermiculite swells, thus significantly increasing the volume of the material, and the use of the specified acrylate rubber as a latex binder and the experimentally selected ratio as a whole contribute to a more uniform distribution of filler particles and, thus, provide reliable material fixing in a fixed gap and required performance properties.

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. Insulating sealing material according to this invention is obtained as follows. A mixture is prepared from a fibrous filler and a binder - latex acrylate rubber, then vermiculite is introduced into the mixture. A fibrous sheet material (fiber mat) is formed from the resulting mass, which is subjected to heat treatment, after which the material is ready for use.

В таблице 1 представлены примеры композиций, на основе которых получен изоляционный уплотнительный материал по изобретению. Table 1 presents examples of compositions on the basis of which the insulating sealing material according to the invention is obtained.

Образцы изоляционного уплотнительного материала испытывались на гибкость (эластичность при изгибе) после хранения их при 18-25^oС и относительной влажности воздуха 60±5%. 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.Samples of insulating sealing material were tested for flexibility (elasticity in bending) after storage at 18-25 ^o C and a relative humidity of 60 ± 5%. When heated to 750 ^o C there is an increase in material in a volume of at least 50% under a load of 0.345 N / mm ²
The above data indicate the receipt of a flexible insulating sealing material that maintains high performance during storage, which helps to increase the life of the product. The thermally expanding insulating sealing material according to the invention is superior in stability to the performance of the well-known INTERAM material manufactured by 3M by Deutsсhland Gmbx and which is widely used in automobile exhaust gas neutralizers.

В табл. 2 представлены данные по свойствам изоляционного уплотнительного материала по изобретению. In the table. 2 presents data on the properties of the insulating sealing material according to the invention.

Claims

Insulating sealing material made of a composition comprising a binder based on synthetic rubber and a mixture of fillers - vermiculite and aluminosilicate and / or silica fiber, characterized in that stabilized acrylate latex with a mass fraction of dry matter of at least 38 wt. . % and mass fraction of the gel fraction of not less than 75 wt. % and particle size

obtained by emulsion polymerization of butyl acrylate, acrylonitrile and methacrylic acid, followed by radiation crosslinking it, and use vermiculite with a particle size of 0.3-1.0 mm in the following ratio of components of the composition, wt. %:
Above Acrylate Rubber Latex - 6-14
Vermiculite with a particle size of 0.3-1.0 mm - 40-60
Aluminosilicate and / or silica fiber - 30-54