РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ НА ОСНОВЕ ФТОРКАУЧУКА Российский патент 2001 года по МПК C08L27/20 C08K13/02 C08K13/02 C08K3/22 C08K3/24 C08K5/13 C08K5/17 

Изобретение относится к области получения резиновых смесей и вулканизатов из фторкаучука и может быть использовано в авиации, автомобилестроении и других отраслях промышленности для получения резин, стойких к старению при высоких температурах, к воздействию топлив, масел, смазок, гидравлических жидкостей и кислот.

Большой интерес представляет применение резин из фторкаучуков при изготовлении уплотнений для двигателей. Эти уплотнения подвергаются действию жидких топлив и масел при температурах выше 200^oC и должны длительное время сохранять первоначальные рабочие характеристики. Резинам, полученным на основе фторкаучуков, присущи следующие особые свойства:
- высокая теплостойкость,
- химическая инертность,
- высокая стойкость к атмосферным воздействиям,
- невоспламеняемость,
- хорошие физико-механические свойства.

Широко применяемые в промышленности фторкаучуки марки СКФ-26 представляют собой сополимеры винилиденфторида и гексафторпропилена и являются основой многих резиновых смесей.

Известны типичные рецептуры резиновых смесей на основе фторкаучуков (С. П. Новицкая и др. Фторэластомеры, М., Химия, 1988, с. 87) при соотношении компонентов, мас.ч.:
Фторкаучук - 100
Агенты вулканизации - 1-6
Акцепторы галогенводородов - 3-15
Наполнитель - 10-30
Технологические добавки и пластификаторы - 0-5
Прочие добавки - 0-10
Для вулканизации фторуглеродных каучуков - сополимеров винилиденфторида с гексафторпропиленом используют следующие типы вулканизующих систем: диаминную, фенольную, пероксидную и радиационную. Наиболее широко применяют первые две системы.

Так, известна смесь на основе фторкаучука СКФ-26 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Фторкаучук - 100
Вулканизующий агент - 0,8-1,2
Окись магния - 3-15
Гидроокись кальция - 5-15
Наполнитель - 10-50
Ускоритель вулканизации - 0,8-1,6
(SU 717101, 25.02.1980).

Кроме того, известна резиновая смесь, включающая следующие компоненты, мас.ч.:
Фторкаучук СКФ-26- - 100
Окись магния - 5 - 20
Пластификатор (химфан, оксихимфан, химфанонитрил) - 5-30
Наполнитель (фтористый кальций, сернокислый барий) - 15-45
Вулканизующий агент - 2,5
(SU 618387, 05.08.1978).

Данная смесь обладает хорошей теплостойкостью и стойкостью к хлорорганическим растворителям.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является смесь на основе фторкаучука СКФ-26, содержащая в своем составе следующие компоненты, мас. ч:
Фторкаучук СКФ-26 - 100
Кальций фтористый - 15
Барий сернокислый - 20
Магнезия жженая (оксид магния - 15
Вулканизующая система - 4
(SU 790742, 23.12.1987)
Смешение компонентов производят в резиносмесителе при температуре камеры и роторов (-30^oC) - (+10^oC). Получаемая резина обладает недостаточными физико-механическими и эксплуатационными показателями для использования ее в автомобильной, нефтедобывающей промышленности, судостроении. Так, резинотехнические изделия, предназначенные, например, для работы в системе топливоподачи двигателя автомобиля, подвергаются воздействию высокой температуры до +250^oC в среде тасола, масел, топлива.

Задачей настоящего изобретения является повышение стойкости вулканизатов к тепловому старению в агрессивных средах, динамической выносливости при работе в двигателях автомобилей.

Поставленная задача решается тем, что резиновая смесь на основе фторкаучука, включающая вулканизующую систему, фтористый кальций, сернокислый барий и оксид магния в качестве вулканизующей системы, содержит резорцин и триэтилбензиламмонийхлорид (ТЭБАХ) при следующем соотношении компонентов, маc.ч. :
Фторкаучук СКФ-26 - 100
Сернокислый барий - 20
Фтористый кальций - 15
Оксид магния - 15
Резорцин - 6
Триэтилбензиламмонийхлорид (ТЭБАХ) - 3
Резиновую смесь готовят на вальцах различного размера. Оптимальное время смешения устанавливается экспериментально. Используют вальцы с фрикцией 1: 1,25 при линейной скорости валков 2-3 м/мин. Предварительно в течение до 3-4 минут на вальцах формируется шкурка. После образования на вальцах сплошной шкурки каучука начинают введение ингредиентов. Первым вводят оксид магния и смешение проводят в течение 3-4 минут. Вторым вводят сернокислый барий и смешивание проводят тоже в течение 3-4 минут. Следующим этапом идет введение синтетического фтористого кальция в течение 3-4 минут. Последними вводят вулканизующие агенты из вулканизующей системы, для лучшего распределения их вводят с небольшим количеством синтетического фтористого кальция, специально оставленного из того количества, которое должно быть введено по рецептуре. Введение агентов вулканизации тоже длится 3-4 минуты. После введения всех компонентов резиновую смесь для лучшего диспергирования несколько раз (около 6) подрезают с каждой стороны валков (слева направо и справа налево), каждый раз скручивая в спираль. С этой же целью свернутую в рулон резину тоже несколько раз (около 6) пропускают между валками при минимально возможном зазоре. Изготовленную смесь листуют для получения требуемой толщины, снимают с валков и охлаждают. Продолжительность процесса смешения может доходить до 30-40 минут. В процессе приготовления смеси допустимый нагрев вальцов составляет не более +50^oC, а смеси - не выше +60-70^oC, что обеспечивается постоянным контролем охлаждающей системы вальцов. Для получения высококачественных резин вулканизацию смеси проводят в две стадии: формование в прессе и довулканизация в термостате в среде воздуха при 170-200^oC в течение 2-48 часов в зависимости от толщины, конфигурации изделия, условий его эксплуатации. Резинотехнические изделия, полученные таким способом и при данном составе, обладают повышенной стойкостью к тепловому старению, повышенной прочностью. Так, предел прочности резины, полученной из данной смеси, составляет 150-180 кгс/см², а у ближайшего аналога 140-150 кгс/см².

Свойства резин по известному и предложенному составам приведены в таблице.

Длительность работы резин, полученных по заявляемой рецептуре, при температуре +250^oC более 600 часов. Предел прочности резины после 10 суток старения при температуре +250^oC составил 140 кгс/см², а относительное удлинение - 100%.

Изобретение относится к новой резиновой смеси на основе фторкаучука и может быть использовано в авиации, автомобилестроении и других отраслях для получения резин, стойких к старению при высоких температурах, к воздействию топлив, масел, смазок, гидравлических жидкостей и кислот. Смесь имеет следующий состав, мас.ч.: фторкаучук СКФ - 26, сернокислый барий - 20, фтористый кальций - 15, оксид магния - 15, резорцин - 6, триэтилбензиламмонийхлорид - 3. Используют вальцы с фрикцией 1:1,25. Ко фторкаучуку вводят оксид магния, через 3-4 мин - сернокислый барий, через 3-4 мин - фтористый кальций и затем остальные компоненты смеси вводят в течение 3-4 мин. Технический результат изобретения состоит в повышении стойкости к тепловому старению и прочности резинотехнических изделий из состава по изобретению. 1 табл.

Резиновая смесь на основе фторкаучука СКФ-26, включающая вулканизующую систему, фтористый кальций, сернокислый барий, оксид магния, отличающаяся тем, что в качестве вулканизующей системы она содержит резорцин и триэтилбензиламмонийхлорид при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Фторкаучук СКФ-26 - 100
Сернокислый барий - 20
Фтористый кальций - 15
Оксид магния - 15
Резорцин - 6
Триэтилбензиламмонийхлорид - 3