МОРОЗОСТОЙКАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ Российский патент 1999 года по МПК C08L9/02 C08K13/02 C08K13/02 C08K3/06 C08K3/04 C08K3/22 C08K3/30 C08K3/28 

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности, к разработке морозо-, износо-, маслостойких резин на основе бутадиеннитрильного каучука (СКН-18) для изготовления уплотнительных деталей, используемых в подвижных узлах механизмов, эксплуатирующихся в условиях низких температур.

Известно, что для изготовления маслобензостойких, износостойких манжет и уплотнителей используют резиновые смеси на основе бутадиеннитрильного каучука. /Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник /под ред. А.И.Голубева, Л.А.Кондакова.- М.: Машиностроение, 1986 - 464 с./.

Известны резиновые смеси на основе бутадиеннитрильного каучука (СКН-18), включающие наполнители, активаторы вулканизации, ускорители вулканизации, мягчители, диспергаторы и серу (возможно введение других целевых добавок). /Федюкин Д.Л., Махлис Ф.А. Технические и технологические свойства резин, М., Химия, 1985, с. 217/. При этом улучшаются технологические свойства резиновой смеси (пластичность, шприцуемость и др.) и технические параметры резин из этой смеси (прочностные характеристики, маслобензостойкость). Однако резины из этой смеси имеют невысокие триботехнические показатели и морозостойкость.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленной смеси является резиновая смесь на основе бутадиеннитрильного каучука, содержащая технический углерод 11803, стеариновую кислоту (SU 1700019 А1, 1991).

К недостаткам известной резиновой смеси следует отнести повышенный коэффициент трения, а также недостаточную морозостойкость.

Технической задачей изобретения является повышение морозостойкости, снижение коэффициента трения при сохранении высокой износостойкости.

Поставленная задача достигается тем, что резиновая смесь на основе бутидиеннитрильного каучука с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-23 мас. %, включающая серу, N,N'-дифенилгуанидин, ди-(2-бензотиазолил)дисульфид, оксид цинка, стеариновую кислоту, альдоль -α- нафтиламин, N-(4-гидроксифенил)нафтиламин-2, N- (1,3-диметилбутил)-N'-фенилендиамин-1,4, технический углерод П803 с удельной поверхностью 12-18 м²/г, дибутилфталат дополнительно содержит дисульфид молибдена, β- сиалон и фторопласт-4МБ при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Бутадиеннитрильный каучук с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-23 мас.: - 100,00
Сера - 2,45 - 2,65
N,N'-Дифенилгуанидин - 0,20 - 0,30
Ди(2-бензотиазолил)дисульфид - 2,60 - 2,80
Оксид цинка - 7,40 - 7,60
Альдоль -α- нафталамин - 3,80 - 4,20
N-(4-Гидроксифенил)нафтиламин-2 - 0,90 - 1,10
N-(1,3-Диметилбутил)-N'-фенилендиамин-1,4 - 0,80 - 1,20
Технический углерод П 803 - 128 - 132
Стеариновая кислота - 0,80 - 1,20
Дибутилфталат - 18,0 - 22,0
Дисульфид молибдена - 0,50 - 1,00
β- сиалон - 0,50 - 2,00
Фторопласт-4МБ - 15,0 - 30,0
Дисульфид молибдена MoS₂-черный блестящий порошок, обладающий хорошей смазывающей способностью. Имеет слоистую гексагональную структуру, в которой связи между атомами Mo и S сравнительно короткие, а расстояние между слоями серы - большие. Энергия связи в слоях, содержащих единичные комплексы S-Mo-S велика. Связь между соседними слоями атомов серы мала, поэтому кристаллы легко расщепляются по плоскостям спайности. Т_пл. = 1185^oC, плотность - 4800 кг/м³, твердость по Моосу 1-1,5 (ТУ-48-19-133-85).

β- сиалон - твердый раствор α-Al₂O₃ и AlN в β-Si₃N₄ общей формулы
Si_6-xAl_xO_xN_8-x,
где
x = 0,8-4,0,
Продукт плазмохимического синтеза, представляет ультрадисперсный порошок с дисперсностью частиц 0,01-0,1 мкм, удельной поверхностью 48-80 м²/г (ТУ 88 Латв. ССР 079-88).

Фторопласт-4МБ-модифицированный политетрафторэтилен с температурой плавления 270^oC, имеет высокую химическую стойкость, атмосферостойкость, высокие прочностные характеристики, низкий коэффициент трения (ТУ 6-05-1447-71).

В резиновую смесь, изготовленную по стандартной технологии, при вальцевании вводят фторопласт-4МБ, β- сиалон, дисульфид молибдена в течение 8 мин при температуре валков 50-60^oC.

Вулканизацию проводят при температуре 150^oC, давлении 12,0 МПа, в течение 25 мин. Выдержка вулканизатов до испытаний не менее 6 часов. Состав резиновых смесей приведен в табл. 1.

Объемный износ вулканизатов определяют по ГОСТ 25509-79, физико-механические показатели по ГОСТ 270-75, коэффициент морозостойкости по эластическому восстановлению после сжатия по ГОСТ 13808-79 температурный предел хрупкости по ГОСТ 7912-74. Фрикционные испытания производили на машине трения СМЦ-1 при окружной скорости 10 м/с, нагрузке - 150 г/см в течение 15 мин в режиме сухого трения.

Свойства вулканизатов приведены в табл. 2.

Использование данного изобретения позволяет существенно повысить морозостойкость, износо- и маслостойкость резин, снизить коэффициент трения, что приведет к увеличению ресурса работы уплотнительных устройств, изготовленных из этих резин и используемых в узлах трения машин и механизмов, эксплуатирующихся при естественно-низких температурах.

Как видно из приведенных данных, вулканизаты из резиновой смеси заявляемого состава значительно превосходят резины из известной смеси (прототипа) по морозостойкости и маслостойкости. Температурный предел хрупкости резин из заявляемой резиновой смеси достиг -55^oC, маслостойкость возросла в 3 раза, в то время как коэффициент трения уменьшился в 1,5 раза по сравнению с известным техническим решением, что имеет большое значение для изготовления резинотехнических изделий, работающих при больших нагрузках в узлах трения механизмов на воздухе или в среде масла при отрицательных температурах.

Смесь для получения морозо-, износо-, маслостойких резин для уплотнительных деталей подвижных узлов механизмов содержит бутадиен-нитрильный каучук с содержанием нитрила 17 - 23 мас.%, серу, N₁N¹- дифенилгуанидин, ди-(2-бензотиазолил)дисульфид, оксид цинка, альдоль -α- N-(4-гидроксифенил)нафтилами-2, N-(1,3-диметилбутил)- N¹-фенилендиамин-1,4, технический углерод П803 с удельной поверхностью 12 -18 м²/г, стеариновую кислоту, дибутилфталат, дисульфид молибдена, β- сиалон, фторопласт - 4 МБ. Коэффициент трения резины - 1,06, температурный предел хрупкости резин - 55^oC. 2 табл.

Резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука с содержанием нитрила акриловой кислоты 17 - 23 мас.%, включающая серу, N,N'-дифенилгуанидин, ди-(2-бензотиазолил)дисульфид, оксид цинка, альдоль-α-нафтиламин, N-(4-гидроксифенил)нафтиламин-2, N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенилендиамин-1,4, технический углерод П803 с удельной поверхностью 12 - 18 м²/г, стеариновую кислоту, дибутилфталат, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит дисульфид молибдена, β-сиалон общей формулы
Si_6-xAl_xO_xN_8-x,
где х = 0,8 - 4,
и модифицированный политетрафторэтилен-фторопласт-4 МБ при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Бутадиен-нитрильный каучук с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-23 мас.% - 100,0
Сера - 2,45 - 2,65
N,N'-Дифенилгуанидин - 0,20 - 0,30
Ди-(2-бензотиазолил)дисульфид - 2,60 - 2,80
Оксид цинка - 7,40 - 7,60
Альдоль-α-нафтиламин - 3,80 - 4,20
N-(4-Гидроксифенил)нафтиламин-2 - 0,90 - 1,10
N-(1,3-Диметилбутил)-N'-фенилендиамин-1,4 - 0,80 - 1,20
Технический углерод П803 - 128 - 132
Стеариновая кислота - 0,80 - 1,20
Дибутилфталат - 18,0 - 22,0
Дисульфид молибдена - 0,50 - 1,00
β-Сиалон - 0,50 - 2,00
Фторопласт-4 МБ - 15,0 - 30,0м