Акриловый сополимер для изготовления вибропоглощающего материала и способ его получения

1. Акриловый сополимер общей формулы
CH CH CH
где l : m : n = (43,4 - 51,6) : (44,8 - 55,0) : (0,8 - 5,1) с характеристической вязкостью, измеренной в ацетоне при 20^oС 0,49 - 1,30 дл/г,
для изготовления вибропоглощающего материала, предназначенного для эксплуатации в диапазоне 13 - 27^oС.
2. Способ получения акрилового сополимера водно-эмульсионной сополимеризацией в присутствии поверхностно-активного вещества - натриевых солей сульфатированных эфиров алкилфенолов при непрерывной подаче с постоянной скоростью мономерной смеси и дробной загрузке водорастворимого инициатора в 6 приемов равными порциями через одинаковые промежутки времени, отличающийся тем, что, с целью улучшения реологических характеристик сополимера, повышения его модуля упругости и стойкости к статическим нагрузкам, в качестве мономерной смеси используют 44,3 - 52,7 мол.% винилацетата, 43,7 - 54,1 мол. % бутилакрилата и 0,8 - 5,1 мол% 1-метакрилоилокси-1-третбутилпероксиэтана, причем дозируют ее со скоростью 25 - 50% суммарной загрузки в час, поверхностно-активное вещество используют в концентрации 0,8 - 6,0 мол. % от смеси мономеров, а временной интервал между последовательными операциями введения инициатора выбирают в диапазоне 24 - 48 мин.

Изобретение относится к получению сополимеров на основе винилацетата (ВА) и бутилакрилата (БА), которые используют для изготовления высокоэффективных в диапазоне температур 13-27^оС вибропоглощающих пленочных материалов.
Известен сополимер, включающий 87,4 мол.% ВА и 12,6 мол.% БА и получаемый путем одностадийной эмульсионной сополимеризации в присутствии эмульгаторов Тритон Х-405 и Тритон QS-9 мономерной смеси из 87,7 мол.% ВА и 12,3 мол. % БА, которую дозируют в реакционную массу в течение 140 мин. Однако этот сополимер обладает низкими демпфирующими свойствами (в диапазоне температур 13-27^оС коэффициент механических потерь пленки- - не превышает 0,26, а коэффициент потерь трехслойного металлополимерного материала- '- при частоте 1 КГц не более 0,05).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к данному изобретению является сополимер ВА с БА, включающий 40,0-45,5 мол.% ВА и 54,5-60,0 мол.% БА и характеризующийся среднечисленной молекулярной массой 460000-620000. Он обладает отличными демпфирующими свойствами в диапазоне температур 13-27^оС ( не ниже 1,48, а ' не менее 0,3) и получается путем водноэмульсионной сополимеризации смеси, включающей 43,1-48,5 мол.% ВА и 51,5-56,9 мол.% БА, которую непрерывно вводят в реакционную зону с постоянной скоростью равной (33,3-40,0)% суммарной загрузки в 1 ч. В качестве поверхностно-активного вещества (ПАВ) используются натриевые соли сульфатированных эфиров алкилфенолов (эмульгатор С-10), а водорастворимый инициатор загружается в 6 приемов, равными порциями, через каждые 36 мин. Однако переработка указанного полимера в пленочный материал высокопроизводительным методом - экструзией - затруднена высокой вязкостью расплава полимера в интервале напряжений сдвига (0,11-0,16 МПа), реализуемых на стандартных экструдерах, при максимально допустимой для ВА-содержащих полимеров температуре 120^оС. Кроме того, известный сополимер вследствие низкого значения модуля упругости (20-23) 10⁵ Па при 20^оС обладает пониженной стойкостью к статическим воздействиям и может выдавливаться из металлополимерных конструкций при хранении.
Целью данного изобретения является улучшение реологических характеристик, повышение модуля упругости и стойкости к статическим нагрузкам вибропоглощающего сополимера на основе ВА и БА, который предназначен для эксплуатации в диапазоне температур 13-27^оС.
Поставленная цель достигается:
созданием акрилового сополимера, включающего 43,4-51,6 мол. % ВА, 44,8-55,0 мол. % БА и 0,8-5,1 мол.% 1-метакрилоилокси-1-третбутилпероксиэтана (МТП), обладающего характеристической вязкостью в ацетоне при 20^оС 0,49-1,30 дл/г, общей формулы:
CH CH CH где l: m:n=(43,4-51,6):(44,8-55,0): (0,8-5,1); тем что в способе получения акрилового сополимера водноэмульсионной сополимеризацией в присутствии ПАВ-натриевых солей сульфатированных эфиров алкилфенолов - при непрерывной подаче с постоянной скоростью мономерной смеси и дробной загрузке водорастворимого инициатора в 6 приемов равными порциями, через одинаковые промежутки времени, в качестве мономерной смеси используют 44,3-52,7 мол.% ВА, 43,7-54,1 мол.% БА и 0,8-5,1 мол.% МТП, причем дозируют ее со скоростью 25-50% суммарной загрузки в час ПАВ используют в концентрации 0,8-6,0 мол.% от смеси мономеров, а временной интервал между последовательными операциями введения инициатора выбирают в диапазоне 24-48 мин.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
П р и м е р 1. Синтез тройного сополимера ВА, БА и МТП проводили в однолитровой, четырехтубусной стеклянной колбе, снабженной однолопастной стеклянной мешалкой (100 оборотов в минуту), обратным холодильником, термометром и капельницей для непрерывной подачи жидких компонентов в реакционную зону. Температура сополимеризации 30 2^оС. Смесь мономеров, включающую 44,3 мол.% ВА, 53,9 мол.% БА и 1,8 мол.% МТП, после тщательного перемешивания загружали в оттарированную по объему с точностью до 1 мл расходную емкость (капельницу), откуда она с заданной скоростью подавалась в реакционную зону. Водную фазу готовили непосредственно в колбе, растворяя в 494 мл дистиллированной воды 2 г эмульгатора С-10(0,8 мас.% от суммы сомономеров) и продувая образовавшийся раствор в течение 15 мин аргоном. Модуль ванны равен 0,5. Затем в реактор вводили 0,4 г персульфата калия (1/6 часть общей загрузки) в виде 25%-ного водного раствора, открывали кран на линии подачи мономерной смеси (начало реакции) и в течение 3 ч осуществляли дозировку со скоростью 33,3% суммарной загрузки в 1 ч. По ходу процесса через каждые 36 мин в реактор добавляли новые порции (по 1/6 общей загрузки) персульфата калия и метабисульфита натрия, так что последняя порция инициирующей системы загружалась сразу после окончания дозировки смеси мономеров. Последующая дополимеризация осуществлялась в течение 90 мин до конверсии 98,0% (по данным гравиметрического и газохроматографического анализов). Незаполимеризовавшиеся мономеры отгоняли с помощью водяного пара. Сополимер выделяли из латекса вымораживанием, отмывали водой от эмульгатора и сушили в вакууме при температуре 50^оС до постоянной массы.
Состав сополимерами определяли с помощью ЯМР ¹³ С-спектроскопии на спектрометре "Тесла-567" при комнатной температуре на частоте 25,1 МГц с полной развязкой от протонов и 2Н-стабилизацией. Характеристическую вязкость определяли в вискозиметре Убеллоде при температуре 20^оС, используя в качестве растворителя ацетон. Виброакустические характеристики (коэффициент потерь и ' и динамический модуль упругости) определяли методом вынужденных резонансных колебаний. Реологические характеристики снимали в виде зависимости вязкости расплава от напряжения сдвига при температурах 80, 90, 100, 120^оС. Стойкость материала к статическим нагрузкам оценивали как долю сополимера, выдавленного из стандартной металлополимерной конструкции (под весом одного листа из сплава АМг толщиной 1,8-2,0 мм) за один год. Экспериментальные данные об условиях синтеза и структуре образующихся сополимеров представлены в табл.1. Свойства сополимеров приведены в табл.2.
П р и м е р ы 2-4. Тройной сополимер ВА, БА и МТП получали по примеру 1, но варьируя в заявляемых пределах состав исходной мономерной смеси, скорость ее дозирования в реакционную зону, временные интервалы между дробными загрузками инициатора и концентрацию ПАВ.
П р и м е р ы 5,6 (контрольные). Тройной сополимер ВА, БА и МТП получали по примеру 1 (концентрация ПАВ равна 2,4 мас.%), но используя запредельные значения содержания МТП в мономерной смеси.
П р и м е р ы 7,8 (контрольные). Тройной сополимер ВА, БА, МТП получали по примеру 1 (концентрация ПАВ равна 2,4 мас.%), но используя запредельные значения содержания ВА и БА в мономерной смеси.
П р и м е р ы 9, 10 (контрольные). Тройной сополимер ВА, БА и МТП получали по примеру 1 (концентрация ПАВ равна 2,4 мас.%, мономерная смесь содержит 45,1 мол.% ВА, 54,1 мол.% БА и 0,8 мол.% МТП), но используя запредельные значения скорости загрузки мономерной смеси и временных интервалов между дробными дозировками инициатора.
П р и м е р ы 11, 12 (контрольные). Тройной сополимер ВА, БА и МТП получали по примеру 1 (мономерная смесь содержит 45,1 мол.% ВА, 54,1 мол.% БА и 0,8 мол. % МТП), но используя запредельные значения концентрации эмульгатора С-10.
П р и м е р ы 13, 14 (контрольные по известному способу). Двойной сополимер ВА с БА получали по примеру 1, но используя условия синтеза (состав мономерной смеси и скорость ее загрузки, порядок введения инициатора, аналогичные известному способу.
Сущность изобретения: сополимер включает, мол.%: винилацетат 43,4 51,6, бутилакрилат 44,8 - 5,5 1-метакрилоилокси-1-третбутилпероксиэтан 0,8 - 5,1, имеет значение характеристической вязкости в ацетоне при 20°С 0,65 - 1,58 дл/г. Сополимер получают водно-эмульсионной полимеризацией мономерной смеси, дозируемой в реакционную зону с постоянной скоростью 25 - 50% суммарной загрузки в 1 ч. в присутствии 0,8 - 6 мас.% эмульгатора С-10 и водорастворимого инициатора, загружаемого равными порциями через одинаковые промежутки времени, равные 24 - 48 мин. 2 табл.