ПОЛИОЛЕФИНОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1999 года по МПК C08L23/08 C08L83/04 C09K3/10 

Изобретение относится к материалам для герметизирующих изделий, например прокладок, уплотнительных колец. В частности, к композиционным материалам на основе полиолефинов.

В уплотнительной технике широко используются изделия из резины [В.В. Буренин. "Состояние и основные тенденции развития конструкций уплотнений для соединений с возвратно-поступательным движением". Цинтихимнефтемаш. М., 1989], асбографита ["Уплотнения и уплотнительная техника". Справочник. Машиностроение. М., 1986. стр. 355 "Сальниковые набивки"], а также из пластмасс, например фторопластов, композиций полиэтилена, полиамидов ["Пластмассы как материал колец торцевых уплотнений". Козулин Н.А., Лопаченок Б.Е. Ленинград, 1964].

В основном, это недорогие материалы (кроме фторопласта), обеспечивающие достаточную герметизацию соединений и полостей.

Недостатками их являются:
- необратимая деформация при сжатии,
- высокая истираемость,
- резина имеет высокую адгезию к металлу, что затрудняет удаление ее из гнезда,
- быстрое старение,
- асбографит не рекомендуется для контакта с пищевыми продуктами, например с питьевой водой,
- фторопласт обладает также высокой хладотекучестью под давлением.

Для устранения этих недостатков в материал вводятся специальные добавки - стабилизаторы, пластификаторы, скользящие добавки, что усложняет процесс изготовления композиции и повышает стоимость материала.

Наиболее близкой к заявляемой по цели является полиолефиновая композиция, содержащая в качестве основы сэвилен (сополимер этилена с винилацетатом при содержании винилацетатных групп 21 - 24%) и добавки - силоксановый каучук (каучук синтетический высокомолекулярный диметилметилвинилсилоксановый марки СКТВщ при содержании метилвинилсилоксановых звеньев 0,07 - 0,11%), стабилизатор Фенозан Ф (2(3',5'-дитретбутил-4'-гидроксифенилпропеонилгид-разино)-5-(3'', 5'' -дитретбутил-4''-гидроксифенилэтил)-2,3-дигидро-1,2,3,4-оксафосфодиазол) или Диафен HH (N,N'-ди-β-нафтил-h-фенилендиамин), диспергатор и скользящую добавку - стеарат кальция в следующих соотношениях (мас.%): сэвилен - 97,3; силоксановый каучук - 2,0; - стеарат кальция - 0,2; - Фенозан Ф (или Диафен HH) - 0,5.

["Регламент производства композиционных материалов". АО "Интербилд". Санкт-Петербург, 1997].

Такая композиция имеет физико-механические показатели и водопоглощение, отвечающие требованиям, предъявляемым к герметизирующим материалом в водной среде при температуре до 80^oC (см. табл. 1, N 6П). Она легко перерабатывается в герметизирующие изделия - кольца, жгуты, пластины - методами экструзии и литья под давлением.

Недостатками композиции являются низкая термостойкость и высокий коэффициент истирания, а также использование дорогостоящих добавок стабилизатора (Фенозан Ф или Диафен HH) и стеарата кальция.

В предлагаемом изобретении техническим результатом заявленного решения является устранение указанных недостатков, а именно, повышение срока службы за счет повышения термостабильности и износостойкости при одновременном сохранении водопоглощения, физико-механических характеристик и трения.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве герметизирующего материала используется полиолефиновая композиция, включающая основной компонент и добавку, причем в качестве основного компонента служит сэвилен (сополимер этилена с винилацетатом при содержании винилацетатных групп 21-24%), а в качестве добавки - силоксановый каучук (каучук синтетический высокомолекулярный диметилметилвинилсилоксановый марки СКТВщ при содержании метилвинилсилоксановых звеньев 0,07 - 0,11%), при следующих соотношениях компонентов, мас.%: сэвилен 90-95, силоксановый каучук 5-10.

Введение в композицию силоксанового каучука в количестве 5 - 10% обеспечивает ее высокую термостабильность, большой срок службы, низкий коэффициент истирания, сохраняя остальные ценные свойства, и, следовательно, позволяет исключить из ее состава диспергатор и скользящую добавку - стеарат кальция и стабилизатор - Фенозан Ф (или Диафен HH).

Характеристика композиционного материала приведена в табл. 1.

В работе были использованы следующие материалы:
- сэвилен по ТУ 6-05-1636-97 (сополимер этилена с винилацетатом при содержании винилацетатных групп 21 - 24%),
- силоксановый каучук по ТУ 38.103675-89 (каучук синтетический высокомолекулярный диметилметилвинилсилоксановый марки СКТВщ при содержании метилвинилсилоксановых звеньев 0,07 - 0,11%),
- стабилизатор - Фенозан Ф (2(3',5'-дитретбутил-4'-гидроксифенилпропеонилгидразино)-5-(3'', 5''-дитретбутил-4''-гидроксифенилэтил)-2,3-дигидро-1,2,3,4-оксафосфодиазол) по ТУ 6-14-22-129-88,
- диспергатор и скользящая добавка - стеарат кальция по ТУ 2223-3224007-01-93.

Смешение компонентов производили в смесителе типа "Бенбери" при (115 ± 5)^oC в течение 15 мин с последующей экструзией и грануляцией.

Изготовление образцов для испытаний проводили вальцеванием с последующим прессованием вальцовок в соответствии с ТУ 6-05-1636-97 п. 4.6.

Физико-механические испытания образцов проводили по ГОСТ 11262-80 и ТУ 6-05-1636-97 п. 4.14.

Определение абразивного износа проводили на машине типа "Шоппер" по ГОСТ 11012-69 "Пластмассы. Метод испытания на абразивный износ".

Водопоглощение определяли по ГОСТ 4650-80.

Показатель текучести расплава определяли в соответствии с ТУ 6-05-1636-97.

Термостойкость определяли термогравиметрическим методом по данным дервитограмм, снятым на дериватографе типа МОМ (Венгрия).

Коэффициент трения по стали определяли по ГОСТ 27492-87.

Пример 1. Гранулы сэвилена в количестве 2375 г (95%) загружали в смеситель, предварительно нагретый до (115 ± 5)^oC, затем загружали силоксановый каучук в количестве 125 г (5%). Смешение проводили в течение 15 мин. Полученную массу экструдировали в виде стренг, охлаждали и гранулировали. Гранулы вальцевали при (80 ± 5)^oC в течение 5 мин. Из вальцовок прессовали пластины при (110 ± 5)^oC, под давлением 3,5 МПа и выдерживали под давлением 15 мин.

Пример 2. Приготовление композиции и образцов для испытаний проводили, как в примере 1, но сэвилен загружали в количестве 2325 г (93%), а силоксановый каучук в количестве 175 г (7%).

Пример 3. Приготовление композиции и образцов для испытаний проводили, как в примере 1, но сэвилен загружали в количестве 2250 г (90%), а силоксановый каучук в количестве 250 г (10%).

Пример 4К. Сэвилен марки 11507-378 вальцевали и прессовали, как в примере 1.

Пример 5К. В смеситель, нагретый до (115 ± 5)^oC, загружали сэвилен, Фенозан Ф и стеарат кальция в соответствии с заданной рецептурой (см. табл. 1), перемешивали в течение 1 мин, после чего загружали силоксановый каучук и продолжали перемешивать. Общая продолжительность смешения - 15 мин. Последующие операции проводили, как в примере 1.

Пример 6П (по прототипу). Приготовление композиции и образцов проводили как в примере 5К, но количество компонентов загружали в соответствии с рецептурой, приведенной в табл. 1.

Результаты и выводы.

Из данных, представленных в табл. 1, видно, что предложенная композиция (примеры 1 - 3) по физико-механическим свойствам и водопоглощению не отличается от сэвилена и прототипа (примеры 4К и 6П).

По термостойкости и стойкости к абразивному износу она значительно превосходит как сэвилен, так и прототип. В примере 5К, где 10% силоксанового каучука и содержится стеарат кальция и Фенозан Ф, как в прототипе, эти два показателя близки по значению к примерам 1 - 3, но не превосходит их.

Таким образом, показано, что присутствие в композиции силоксанового каучука в количестве 5 - 10%, т.е. ≥ 2,5 раза, чем в прототипе, придает ей высокие эксплуатационные свойства за счет повышения термостойкости и стойкости к абразивному износу при сохранении остальных ценных свойств и, следовательно, исключает необходимость введения других специальных добавок.

Полиолефиновая композиция для герметизирующих изделий, состоящая из основы и добавки, в качестве основного компонента содержит сополимер этилена с винилацетатом при содержании винилацетатных групп 21-24%, а в качестве добавки - каучук синтетический высокомолекулярный диметилметилвинилсилоксановый марки СКТВщ при содержании метилвинилсилоксановых звеньев 0,07-0,11% при следующем соотношении компонентов, мас.%: сополимер этилена с винилацетатом 90-95; силоксановый каучук 5-10. Технический результат - повышение срока службы за счет повышения термостабильности и износостойкости при одновременном сохранении водопоглощения физико-механических характеристик и трения. 1 табл.

Полиолефиновая композиция для герметизирующих изделий, состоящая из основы и добавки, отличающаяся тем, что в качестве основного компонента содержит сополимер этилена с винилацетатом при содержании винилацетатных групп 21 - 24%, а в качестве добавки - каучук синтетический высокомолекулярный диметилметилвинилсилоксановый марки СКТВщ при содержании метилвинилсилоксановых звеньев 0,07 - 0,11%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Сополимер этилена с винилацетатом - 90 - 95
Силоксановый каучук - 5 - 10