РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ НА ОСНОВЕ ФТОРКАУЧУКА Российский патент 2001 года по МПК C08L27/20 C08K13/02 C08K13/02 C08K3/22 C08K3/24 C08K3/36 C08K5/13 C08K5/17 

Изобретение относится к области получения резиновых смесей и вулканизатов из фторкаучука и может быть использовано в авиации, автомобилестроении, судостроении для получения резинотехнических изделий, стойких к старению при высоких температурах, к воздействию топлив, масел, гидравлических жидкостей и кислот, в частности, для изготовления уплотнителей, сальников, манжет, работающих в условиях агрессивных сред и высоких температур. Эти уплотнения подвергаются воздействию жидких топлив и масел при температурах выше 200^oC и должны сохранять первоначальные рабочие характеристики длительное время.

В промышленности в основном производятся и применяются фторкаучуки:
- сополимеры винилиденфторида и трифторхлорэтилена (СКФ-32);
- сополимеры винилиденфторида и гексафторпропилена (СКФ-26).

Эти фторкаучуки являются основой многих резиновых смесей.

Известны типичные рецептуры резиновых смесей на основе фторкаучуков, 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
(С.H. Новицкая и др. Фторэластомеры, М., Химия, 1988, с. 87)
Для вулканизации фторкаучуков применяют в основном диаминную и фенольную вулканизующие системы.

Известна резиновая смесь на основе фторкаучука СКФ-26, содержащая, мас. ч:
Фторкаучук - 100
Вулканизующий агент - 2,5
Пластификатор - 5-30
Окись магния - 5-20
Наполнитель (фтористый кальций, сернокислый барий) - 15-45
(SU 618387, 05.08.1978).

Для вулканизации здесь используется диаминная вулканизующая система, которая обеспечивает высокое качество вулканизатов, однако смеси склонны к подвулканизации, нестабильны при хранении, прилипают к пресс-формам.

Более совершенна фенольная вулканизующая система, которая обеспечивает хорошие технологические свойства смесей, их устойчивость при длительном хранении, повышенную теплостойкость. Так, известна смесь на основе фторкаучука СКФ-26 при следующем соотношении компонентов, мас.ч:
Фторкаучук - 100
Вулканизующий агент - 0,8-1,2
Ускоритель вулканизации - 0,8-1,6
Окись магния - 3-15
Гидроокись кальция - 5-15
Наполнитель - 10-50
(SU 717101, 25.02.1980).

В данной смеси использована фенольная вулканизующая система.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является резиновая смесь на основе фторкаучука СКФ-26, содержащая в своем составе 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 смеси проводят в резиносмесителе при температуре камеры и роторов (-30)-(+10)^oC. Вулканизацию ведут стандартно. К недостаткам получаемой резины следует отнести недостаточные физико-механические и эксплуатационные показатели для использования ее в системах топливоподачи двигателей автомобилей, судов, самолетов, где уплотнения подвергаются длительному воздействию высокой температуры (до 250^oC) в среде масел и топлива.

Задачей изобретения является повышение стойкости вулканизатов к тепловому старению в агрессивных средах, динамической выносливости при использовании в двигателях автомобилей, судов, самолетов.

Поставленная задача решается тем, что резиновая смесь на основе фторкаучука в качестве вулканизующей системы содержит резорцин (сшивающий агент) и триэтилбензиламмонийхлорид (ТЭБАХ) и дополнительно содержит белую сажу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Фторкаучук СКФ-26 - 100
Сернокислый барий - 15-17
Оксид магния - 15
Фтористый кальций - 15
Белая сажа - 3-5
Резорцин - 6
Триэтилбензиламмонийхлорид (ТЭБАХ) - 3
Сопоставительный анализ позволяет сделать вывод, что заявляемый состав резиновой смеси отличается от известного введением новых компонентов: резорцина, триэтилбензиламмонийхлорида и нового наполнителя - белой сажи. Анализ известных смесей на основе фторкаучука показал, что отдельные вещества, введенные в заявляемое техническое решение, известны. Однако использование известных отдельных компонентов в новом соотношении придает резиновой смеси новые свойства: повышается стойкость вулканизатов к тепловому старению в агрессивных средах, повышается динамическая выносливость при использовании в двигателях.

Получение заявляемой резиновой смеси проводят в промышленных условиях. Смеси готовят на вальцах различного размера. Оптимальное время смешения устанавливается экспериментально. Используются вальцы с фрикцией 1:1,25. Формирование смеси производится следующим образом. Предварительно до 3-х минут на вальцах формируется шкурка из фторкаучука. После образования на вальцах сплошной шкурки в каучук вводят последовательно акцептор галогенводородов, затем наполнители. Первым вводят оксид магния. Смешение проводят в течение 3-4 минут. В течение этого времени просыпавшийся порошок вновь возвращают в смесь. Вторым вводят сернокислый барий и процесс смешения ведут аналогично введению оксида магния в течение 3-4 минут. Следующим этапом идет введение синтетического фтористого кальция в течение 3-4 минут, затем вводят белую сажу. Последними вводят вулканизующие агенты, для лучшего распределения вулканизующих агентов их вводят с небольшим количеством синтетического фтористого кальция, специально оставленного из того количества, которое должно быть введено по рецептуре. Введение агентов вулканизации проводят также в течение 3-4 минут. После введения всех компонентов резиновую смесь для надлежащего диспергирования несколько раз (около 6 раз) 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, 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 из фторкаучуков вулканизацию смеси проводят в две стадии: формование в процессе и довулканизацию в термостате, резинотехнические изделия, полученные таким способом 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 прототипа 140-150 кгс/см².

Свойства резин по известному и предложенному составам приведены в таблице.

Длительность работы резин при температуре 250^oC более 600 часов. Предел прочности полученной резины после 10 суток старения при температуре 250^oC составил 140 кгс/см², а относительное удлинение - 100%. Резинотехнические изделия данного состава опробованы и используются в системе питания двигателей автомобилей "ВАЗ". Они отличаются высокой стойкостью к тепловому старению и динамической выносливостью при работе в агрессивных средах.

Изобретение относится к новой резиновой смеси на основе фторкаучука. Может быть использовано в авиации, автомобилестроении, судостроении для получения резинотехнических изделий, стойких к старению при высоких температурах и работающих в условиях агрессивных сред. Резиновая смесь по изобретению содержит, мас.ч: фторкаучук СКФ-26 - 100, сернокислый барий - 15-17, фтористый кальций - 15, оксид магния - 15, резорцин - 6, триэтилбензиламмонийхлорид - 3, белая сажа - 3-5. Смесь готовят на вальцах. Компоненты смеси вводят с интервалом 3-4 мин. После вальцевания каучука вводят оксид магния, сернокислый барий, фтористый кальций, белую сажу и остальные компоненты. Технический результат изобретения состоит в повышении стойкости вулканизатов из резиновой смеси к тепловому старению в агрессивных средах и динамической выносливости. 1 табл.

Резиновая смесь на основе фторкаучука СКФ-26, включающая вулканизующую систему, сернокислый барий, фтористый кальций, оксид магния, отличающаяся тем, что в качестве вулканизующей системы смесь содержит резорцин и триэтиламмонийхлорид и дополнительно содержит белую сажу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Фторкаучук СКФ-26 - 100
Сернокислый барий - 15 - 17
Фтористый кальций - 15
Оксид магния - 15
Резорцин - 6
Триэтилбензиламмонийхлорид - 3
Белая сажа - 3 - 5