Вибропоглощающие материалы

поиск путей получения вибропоглощающих материалов с заданными свойствами;
разработка рецептур и технологии получения вибропоглощающих материалов с заданными свойствами;
получение корреляций структура – свойства;
исследование механизма и кинетики реакций синтеза специфических вибропоглощающих полимеров;
разработка технологии промышленного получения вибропоглощающих материалов;
выпуск опытных, опытно-промышленных и промышленных партий вибропоглощающих материалов для испытаний у заказчика;
разработка нормативно-технической документации, обеспечивающей выпуск продукции.

В качестве полимерной основы могут быть использованы промышленно выпускаемые полимеры или высокомолекулярные вещества на базе промышленно выпускаемых мономеров: винилацетата, олефинов, эфиров акриловой, метакриловой, малеиновой кислот, стирола, фтормономеров и т.д. Технология получения обычно вписывается в рамки стандартного оформления промышленных процессов.

Перечень вибропоглощающих продуктов, разработанных лабораторией 011 и способных считаться конкурентоспособными на международном и внутреннем рынках:

вибропоглощающие мастичные материалы семейства Адем;
вибропоглощающие пленочные материалы семейства ВПС и ВПА;
конструкционные полимерные материалы с повышенным уровнем механических потерь (уровень лабораторной разработки).

Указанные материалы и технология их получения защищены 30 авторскими свидетельствами и патентами СССР и РФ.

Наиболее продвинутыми в плане промышленной реализации являются вибропоглощающие мастичные материалы семейства Адем.

Жесткие демпфирующие покрытия, сформированные из вибропоглощающих мастичных материалов типа Адем, хорошо зарекомендовали себя в судостроении в качестве одного из важнейших элементов комплекса мероприятий по снижению вибраций и вызываемых ими шумов. Естественный отбор в процессе пятнадцатилетнего промышленного производства и применения, позволил выделить 7 основных марко вибропоглощающих мастик, которые в настоящее время являются базовыми для российского судостроения и характеризуются представленными в таблице 2.1 свойствами.

Температурные зависимости коэффициента механических потерь энергии изгибных колебаний (тест Oberst) покрытий, сформированных из промышленных марок вибропоглощающих мастик Адем, представлены на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1. Температурные зависимости коэффициента механических потерь для демпфирующих покрытий, сформированных из промышленных марок вибропоглощающих мастик Адем.

Таблица 2.1.

Основные свойства опытных марок вибропоглощающих мастик Адем по ТУ 2243-038-00203521-97.

Наименование показателя	Адем-1ДРК	Адем-1ДФК	Адем-2ДРК	Адем-2ДФК	Адем-1ЛК	Адем-2ЛК	Адем-2ЛКО
1. Внешний вид покрытия (отверждённого материала).	Отсутствие механических включений размером более 2,5 мм, трещин, вспучиваний
2. Плотность мастики, кг/м³ не более	1460	1350	1480	1460	1480	1450	1350
3. Плотность покрытия, кг/м³ не более	1200	1200	1420	1500	1600	1500	1100
4. Прочность адгезии покрытия с загрунтованной сталью при сдвиге, МПа не менее	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
5. Коэффициент механических потерь энергии изгибных колебаний на одной из резонансных частот в диапазоне от 200 до 800 гц стального стержня, демпфированного покрытием при (25±2)°С, не менее	0,18	0,18	0,18	0,18	0,30	0,30	0,24
6. Подвижность мастики, мм	80¸ 140	80¸ 140	80¸ 140	80¸ 140	80¸ 140	80¸ 140	80¸ 140

Частотные характеристики вибропоглощающих покрытий из мастики Адем были определены в ЦНИИ им. акад. Крылова и представлены на рисунках 2.2 и 2.3 на примерах наиболее эффективных марок Адем 1ЛК и Адем 2 ЛК (обозначения на рисунках №№ 1 и 2 относятся к параллельным образцам для измерений).

Рис.2.2. Частотная характеристика коэффициентов потерь стержневых образцов с покрытием АДЕМ 1ЛК.

Рис.2.3. Частотная характеристика коэффициентов потерь стержневых образцов с покрытием АДЕМ 2ЛК.

Расширение сферы применения вибропоглощающих мастичных материалов за рамки судостроения часто предъявляет к материалам новые технические требования, которым существующие промышленные марки отвечают не в полной мере или совсем не соответствуют. Это относится как к акустическим, так и к сопутствующим свойствам, включая технологические характеристики, отвечающие за качественное формирование демпфирующих покрытий. Один из самых жёстких комплексов свойств выдвигает современное автомобилестроение, ориентированное на конвейерный процесс изготовления продукции в режиме минимизации затрат времени.

С учётом выдвигаемых современным машиностроением технических требований, нами были разработаны новые опытные марки вибропоглощающих мастик семейства Адем, некоторые показатели свойств которых приведены в таблице 2.2 и на рисунке 2.4.

Температурные зависимости коэффициента механических потерь энергии изгибных колебаний (тест Oberst) покрытий, сформированных из опытных марок вибропоглощающих мастик Адем, представлены на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4. Температурные зависимости коэффициента механических потерь для демпфирующих покрытий, сформированных из опытных марок вибропоглощающих мастик Адем.

Таблица 2.2.

Основные свойства опытных марок вибропоглощающих мастик Адем по ТУ 2243-064-00203521-2000.

Наименование показателя	Адем-3-1	Адем-3-2	Адем-4	Адем-5	Адем-6	Адем-7	Адем-8
1. Внешний вид покрытия (отверждённого материала).	Отсутствие механических включений размером более 2,5 мм, трещин, вспучиваний
2. Плотность мастики, кг/м³ не более	1650	1700	680	1300	1650	1650	1480
3. Плотность покрытия, кг/м³ не более	1250	1450	450	1000	1300	1300	1500
4. Прочность адгезии покрытия с загрунтованной сталью при сдвиге, МПа не менее	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
5. Коэффициент механических потерь энергии изгибных колебаний на одной из резонансных частот в диапазоне от 200 до 800 Гц стального стержня, демпфированного покрытием при (25±2)°С, не менее	0,22	0,24	0,07	0,18	0,10	0,18	0,18
6. Коэффициент теплопроводности покрытия, Вт/м·К, не более	1,5	1,5	0,08	1,5	1,5	1,5	1,5
7. Время достижения акустической готовности при (+150 ¸ +160)°С, час	нарушение цельности покрытия	нарушение цельности покрытия	нарушение цельности покрытия	нарушение цельности покрытия	нарушение цельности покрытия	0,5	нарушение цельности покрытия
8. Время устойчивости мастики к биокоррозии при (29±2)°С и относительной влажности воздуха >90%, год, не менее	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	1,5

Как видно из представленных экспериментальных данных, опытные марки вибропоглощающих мастик семейства Адем существенно расширяют технические возможности применения этого класса материалов. Увеличение уровня поглощения механической энергии (Адем-3-1 и Адем-3-2) и расширение температурного интервала эффективного демпфирования (Адем-6) открывают новые перспективы в решении акустических задач. Пеноадем (Адем-4) позволяет получать покрытия, сочетающие демпфирующие и теплоизоляционные свойства. Мастика (Адем-7), из которой можно формировать демпфирующие покрытия хорошего качества в ускоренном режиме (при нагревании), перспективна для применения в конвейерных процессах, характеризующихся жёстким лимитом времени, например, при изготовлении автомобилей или корпусов приборов и бытовой техники. Повышенная стойкость вибропоглощающей мастики к биокоррозии (Адем-8) существенно расширяет географию её применения, обеспечивая необходимую стабильность эксплуатационных свойств даже в районах с тропическим климатом.

Важнейшими сопутствующими факторами являются санитарно-гигиенические и пожаробезопасные свойства покрытий. Пожарную безопасность покрытий из мастики Адем проверяли в Испытательной лаборатории производственно-технического центра государственной противопожарной службы МЧС по Санкт-Петербургу в соответствии с Резолюциями ИМО А 653 и MSC 61 на поверхностную воспламеняемость и в санкт-петербургском филиале ВНИИ противопожарной обороны МЧС РФ по ГОСТ 12.1.044-89 на показатели «группа горючести», «дымообразующая способность», «индекс распространения пламени». Полученные экспериментальные результаты представлены в таблицах 2.3 и 2.4.

Характеристики пожарной безопасности вибропоглощающего покрытия Адем по Резолюции ИМО А 653.

Критерии поверхностной воспламеняемости (среднее значение)	Фактическое значение по результатам испытаний	Требования по Резолюции ИМО
Критерии поверхностной воспламеняемости (среднее значение)	Фактическое значение по результатам испытаний	Переборки, стены и подволоки	Покрытия для палуб (полов)
Критический поток затухания, CFE, кВт·м^-2	38,7	³20,0	³7,0
Теплота устойчивого горения, Q_SB, МДж·м^-2	9,34	³1,5	³0,25
Общее тепловое излучение, Q_t, МДж	0,38	£0,7	£2,0
Предельное значение коэффициента теплового излучения , Q_p, кВт	2,3	£4,0	£10,0

Оценка пожарной опасности вибропоглощающего покрытия Адем по ГОСТ 12.1.044-89.

Наименование материала	Обозначение НД и номер пункта	Наименование контролируемого параметра	Значение параметра
Наименование материала	Обозначение НД и номер пункта	Наименование контролируемого параметра	По НД	Фактическое
Вибропоглощающее покрытие Адем	ГОСТ 12.1.044-89, п. 4.3.4	1. Максимальное приращение температуры, °С	менее 60	28
	ГОСТ 12.1.044-89, п. 4.3.4	2. Потеря массы образца, %	менее 60	36,8
	ГОСТ 12.1.044-89, п. 2.14	Коэффициент дымообразующей способности	от 50 до 500	230
	ГОСТ 12.1.044-89, п. 2.15	Индекс распространения пламени	от 0 до 20	10,0

По результатам испытаний сделан вывод о том, что вибропоглощающие покрытия Адем относятся по пожарной опасности к трудногорючим, с умеренной дымообразующей способностью, медленно распространяющим пламя по поверхности и отвечают требованиям для материалов с медленным распространением пламени в соответствии с Правилами II-2/3. 8, . II-2/34, и II-2/49 Международной конвенции по охране человеческой жизни на море 1974 года с поправками.

Испытания по определению группы токсичности продуктов горения вибропоглощающего покрытия Адем показали, что материал относится к группе малоопасных по токсичности продуктов горения (группа Т 1).

На основании вышеизложенного Российский морской регистр судоходства письмом № 009-6.6.6-4/490 от 23.12.05 одобрил действующие ТУ 2243-038-00203521-97 «Мастика вибропоглощающая очищенная Адем» с извещениями №№ 1 и 2. «Свидетельство о типовом одобрении» № 05.04410.009 от 23.12.2005. «Санитарно-эпидемиологическое заключение» № 78.02.01.224.П.002007.10.05 от 21.10.2005.

Исследования в области получения высокоэффективных вибропоглощающих материалов.