ИЗНОСОСТОЙКАЯ СМЕСЬ НА ОСНОВЕ ПРОПИЛЕНОКСИДНОГО КАУЧУКА Российский патент 2007 года по МПК C08L71/02 C08L27/18 C08K3/06 C08K3/22 C08K5/40 C08K5/47 

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности, к разработке морозо-, износо-, маслостойких эластомерных материалов, которые могут быть использованы для изготовления уплотнительных деталей, применяемых в различных видах уплотнительных узлов машин и механизмов.

Наиболее перспективным материалом для эксплуатации в условиях Крайнего Севера являются резины на основе пропиленоксидного каучука (СКПО), который характеризуется высокими термо-, озоно- и морозостойкостью. Недостатком его является малый уровень маслостойкости и высокие значения остаточной деформации сжатия (Говорова О.А. и др. Разработка атмосферостойких резин с улучшенными низкотемпературными и адгезионными свойствами. Каучук и резина, 1999, №2, с.18-20. Говорова О.А. и др. Использование добавок эпихлоргидриновых и пропиленоксидных каучуков для расширения температурного интервала работоспособности резины на основе бутадиеннитрильных каучуков. Каучук и резина, 2000, №4, с.18-20, Петрова Н.Н. и др. Исследование влияния низких температур и углеводородных сред на свойства резин на основе пропиленоксидного и бутадиеннитрильного каучуков, Каучук и резина, 2002, №3, с.6-10).

Известен способ (Говорова О.А. и др. Использование добавок эпихлоргидриновых и пропиленоксидных каучуков для расширения температурного интервала работоспособности резины на основе бутадиеннитрильных каучуков, Каучук и резина, 2000, №4, с.18-20) получения резин на основе смесей пропиленоксидного и бутадиеннитрильного каучука БНКС-40 с целью повышения тепло-, морозо- и озоностойкости. Рассмотрены композиции состава БНКС-40:СКПО=25:75; 50:50; 75:25 (мас.ч.). Однако резины с преобладанием пропиленоксидного каучука в композиции обладают неудовлетворительными упругопрочностными свойствами и маслостойкостью. Коэффициент морозостойкости резин значительно ниже, чем у исходной резины на основе СКПО. Данная резиновая смесь была выбрана за прототип, поскольку она наиболее близка по технической сущности к заявляемой резиновой смеси.

Задачей изобретения является повышение масло-, морозо- и износостойкости, упругопрочностных свойств, снижение остаточной деформации сжатия после теплового старения резин на основе пропиленоксидного каучука.

Поставленная задача достигается тем, что резиновая смесь на основе пропиленоксидного каучука, включающая диспергатор, активатор, вулканизующие агенты и наполнитель, дополнительно содержит политетрафторэтилен марки Ф-4 (ПТФЭ). Политетрафторэтилен обладает уникальной агрессивостойкостью, низким коэффициентом трения, высокой износостойкостью, работоспособен в интервале температур от -269 до +250°С (Паншин Ю.А. и др. Фторопласты. Л.: Химия, 1978). Также в отличие от прототипа резиновая смесь вместо технического углерода П-324 содержит технический углерод марки П-803, который является техническим углеродом, полученным печным способом, с удельной геометрической поверхностью 12-18 м²/г и размером частиц 155-210 нм. Использованный в прототипе технический углерод П-324 характеризуется более высокой геометрической поверхностью (75-82 м²/г) и дисперсностью (размер частиц 38-42 нм) (Корнев А.Е. и др. Технология эластомерных материалов. М.: Издательство "Эксим", 2000). Состав резин приведен в таблице 1.

Политетрафторэтилен вводят в резиновую смесь на стадии смешения каучука и ингредиентов на стандартном оборудовании. Вулканизацию резиновой смеси проводят при 150°С, давлении 12,0 МПа в течение 30 мин. Выдержка вулканизатов до испытаний не менее 6 ч.

Физико-механические показатели вулканизатов определяют по ГОСТ 270-84, остаточную деформацию сжатия (ОДС) по ГОСТ 9.029-74, объемный износ по ГОСТ 25509-79, коэффициент морозостойкости при растяжении (Км) по ГОСТ 408-78, степень набухания в углеводородной среде по ГОСТ 9.030-74. Свойства вулканизатов приведены в табл.2.

Использование данного изобретения, реализуемого на стандартном оборудовании с минимальным изменением технологических режимов переработки смесей, позволяет повысить прочностные характеристики и износостойкость резины (до 2 раз), снизить остаточную деформацию сжатия при сохранении высокой морозостойкости материала на уровне исходного пропиленоксидного каучука. Применение резиновой смеси заявляемого состава позволит повысить ресурс работы резиновых уплотнений при работе в составе герметизирующих устройств.

Таблица 1Состав резин Известная [2]По изобретениюКонтрольные  1234567СКПО100100100100100100100100Фторопласт Ф-4-510152025030Стеариновая кислота1,01,01,01,01,01,01,01,0Каптакс (2-Меркаптобензтиазол)0,82,02,02,02,02,02,02,0Тиурамдисульфид1,52,02,02,02,02,02,02,0Оксид цинка3,03,03,03,03,03,03,03,0Технический углерод П-8035060606060606060Сера1,01,51,51,51,51,51,51,5

Таблица 2Свойства резин Известная [2]По изобретениюконтрольные  1234567Условная прочность при        растяжении, МПа13,611,712,914,513,612,111,69,5Относительное удлинение при        разрыве, %33326025122812311025685Условное напряжение при        удлинении 100%, МПа3,55,37,26,66,56,03,56,1Коэф-т морозостойкости        при растяжении при -50°С0,810,540,580,740,600,550,820,52при сжатии при -35°С0,610,420,440,500,470,450,610,39Остаточная деформация сжатия        (100°С, 72 ч), %58,054,552,351,553,657,658,568,1Степень набухания %        ВАМГ-10 (100°С, 24 ч),54,546,843,141,942,543,554,544,8В нефти (70°С, 72 ч),21,518,519,220,018,018,521,018,2Объемный износ, см³0,210,210,180,150,110,100,220,09

Изобретение относится к резиновой смеси на основе пропиленоксидного каучука СКПО, включающей серу, тиурамдисульфид, стеариновую кислоту, оксид цинка, 2-меркаптобензтиазол, технический углерод. Смесь дополнительно содержит политетрафторэтилен Ф-4. В качестве технического углерода включает технический углерод П-803. Соотношение компонентов в смеси следующее, мас.ч.: пропиленоксидный каучук СКПО - 100,0, стеариновая кислота - 1,0, оксид цинка - 3,0, 2-меркаптобензтиазол - 2,0, тиурамдисульфид - 2,0, технический углерод - 60,0, сера - 1,5 и политетрафторэтилен Ф-4 - 5,0-20,0. Данное изобретение позволяет значительно повысить модуль при 100% удлинении и износостойкость резины (до 2 раз), снизить остаточную деформацию сжатия при сохранении высокой морозостойкости материала. 2 табл.

Резиновая смесь на основе пропиленоксидного каучука СКПО, включающая серу, тиурамдисульфид, стеариновую кислоту, оксид цинка, 2-меркаптобензтиазол, технический углерод, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит политетрафторэтилен Ф-4, а в качестве технического углерода включает технический углерод П-803, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Пропиленоксидный каучук СКПО100,0Стеариновая кислота1,0Оксид цинка3,02-Меркаптобензтиазол2,0Тиурамдисульфид2,0Технический углерод П-80360,0Сера1,5Политетрафторэтилен Ф-45,0-20,0