МОРОЗОСТОЙКАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ С ТЕРМОРАСШИРЕННЫМ ГРАФИТОМ Российский патент 2009 года по МПК C08L9/02 C08K3/04 C08K3/06 C08K3/22 C08K5/09 C08K5/47 

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке морозостойких и износостойких резин на основе бутадиеннитрильного каучука с содержанием акрилонитрила (17-23 мас.%) для изготовления уплотнительных деталей, используемых в подвижных узлах трения механизмов арктической техники [1, 2].

Наиболее близкой по технической сущности к заявленной смеси является резиновая смесь на основе бутадиеннитрильного каучука марки СКН-18 с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-23 мас.%, включающая серу, оксид цинка, технический углерод П803 с удельной геометрической поверхностью 12-18 м²/г, стеариновую кислоту, N,N'-дифенилгуанидин, ди-(2-бензотиазолил) дисульфид, альдоль-α-нафтиламин, N-(4-гидроксифенил) нафтиламин-2, N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенилендиамин-1,4, дибутилфталат, ультрадисперсный алмазосодержащий порошок (УДАГ) прототип (RU 2129132 С1, 1996).

К недостаткам известной резиновой смеси следует отнести недостаточную эластичность и износостойкость, а также высокое содержание активного наполнителя - технического углерода П803.

Целью изобретения является повышение эластичности и износостойкости резин, а также снижение содержания технического углерода в резиновой смеси при сохранении уровня физико-механических показателей.

Поставленная цель достигается тем, что резиновая смесь на основе бутадиеннитрильного каучука с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-23 мас.%, включающая серу, каптакс, оксид цинка, стеариновую кислоту, технический углерод П803 с удельной поверхностью 12-18 м²/г, дополнительно содержит терморасширенный графит при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Бутадиен-нитрильный каучук БНКС-18 с   содержанием нитрила акриловой кислоты   17-23 мас.% 100,00 Сера 2,45-2,65 Каптакс 1,45-1,55 Оксид цинка 2,4-2,6 Технический углерод П803 с   удельной поверхностью 12-18 м²/г 48-52 Стеариновая кислота 1,4-1,6 Терморасширенный графит 8-12

Техническим эффектом изобретения является повышение эластичности резин путем введения в резиновую смесь терморасширенного графита [3]. Процесс терморасширения графита проводят в муфельной печи при температуре 950°С в течении 2-3 мин, при этом чешуйчатая структура графита превращается в червеобразную с высокоактивной, ветвящейся, неровной поверхностью. После терморасширения графит вводят как и другие ингредиенты по стандартной технологии изготовления резиновой смеси в закрытом резиносмесителе или на вальцах.

Вулканизацию проводят при температуре 155°С, в течение 20 мин. Выдержка вулканизатов до испытаний не менее 6 часов. Состав резиновых смесей приведен в табл.1.

Физико-механические свойства вулканизатов определяют по ГОСТ 270-75, объемный износ - по ГОСТ 25509-79, твердость - по ГОСТ 263-75. Свойства вулканизатов приведены в табл.2.

Использование данного изобретения, реализуемого на стандартном оборудовании, позволяет повысить эластичность резин, 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 эластичности.

В рецептуре резиновой смеси содержание технического углерода уменьшено на 80 мас.ч., общее содержание активных наполнителей (технический углерод и терморасширенный графит) меньше на 70 мас.ч. При этом относительное удлинение, характеризующее эластичность резин, из заявляемой резиновой смеси увеличилось в 1,3 раза, объемный износ при абразивном истирании уменьшился в 4,8 раза.

Источники информации

1. Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник / Под ред. А.И.Голубева, Л.А.Кондакова. - М.: Машиностроение, 1986. - 464 с.

2. Федюкин Д.Л., Махлис Ф.А. Технические и технологические свойства резин. - М.: Химия, 1985. - с.96-100.

3. Информационный бюллетень по углеродным материалам (февраль). - М.: ФГУП «НИИграфит», 2003.

Таблица 1
Состав резиновых смесей Ингредиент Состав, мас.ч. Известная По изобретению Контрольные   1 2 3 4 5 6 7 Бутадиен-нитрильный каучук БНКС-18 - 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 Бутадиен-нитрильный каучук СКН-18* 100,00 - - - - - - Сера 2,50 2,45 2,50 2,55 2,40 2,50 2,60 Каптакс - 1,45 1,50 1,55 1,40 1,50 1,60 N,N'-дифенилгуанидин 0,25 - - - - - - ди-(2-бензотиазолил)дисульфид 2,70 - - - - - - Оксид цинка 7,50 2,40 2,50 2,60 2,35 2,50 2,65 Альдоль-α-нафтиламин 4,00 - - - - - - N-(4-гидроксифенил)нафтиламин-2, 1,00 - - - - - - N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенилендиамин-1,4 1,00 - - - - - - Технический углерод П803 130,00 48,00 50,00 52,00 60,00 40,00 55,00 Стеариновая кислота 1,00 1,40 1,50 1,60 1,50 1,50 1,65 Дибутилфталат 20,00 - - - - - - Алмазосодержащий порошок (УДАГ) 0,5 - - - - - - Терморасширенный графит - 8,00 10,00 12,00 6,00 15,00 12,00 * Бутадиен-нитрильный каучук СКН-18 снят с производства из-за применения при его изготовлении токсичных эмульгаторов

Таблица 2
Свойства вулканизатов Показатель Резиновая смесь по примерам Известная По изобретению Контрольные 1 2 3 4 5 6 7 Условная прочность при растяжении, МПа 16,5 11,7 12,4 13,7 12,8 9,8 10,6 Относительное удлинение при разрыве, % 280 376 370 368 288 356 327 Коэффициент морозостойкости по эластическому восстановлению после сжатия при - 50°С 0,45 0,43 0,44 0,48 0,30 0,23 0,24 Объемный износ при абразивном истирании, см³ 0,120 0,036 0,034 0,027 0,019 0,105  

Изобретение относится к резиновой промышленности, к получению эластичных и износостойких резин на основе бутадиеннитрильного каучука. Резиновая смесь содержит компоненты, мас.ч.: БНКС-18 с содержанием нитрила акриловой кислоты - 17-23 мас.% - 100, серу - 2,45-2,65, каптакс - 1,45-1,55, оксид цинка - 2,4-2,6, технический углерод П803 - 1,4-1,6, терморасширенный графит - 8-12. Технический результат состоит в улучшении эластичности и уменьшении объемного износа при абразивном истирании при значительном уменьшении содержания технического углерода, что увеличивает герметизирующую способность и ресурс работы уплотнительных устройств, используемых в подвижных узлах трения. 2 табл.

Резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-23 мас.%, включающая серу, каптакс, оксид цинка, технический углерод П803 с удельной поверхностью 12-18 м²/г, стеариновую кислоту, отличающаяся тем, что она имеет уменьшенное содержание технического углерода и дополнительно содержит терморасширенный графит при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
бутадиен-нитрильный каучук БНКС-18 100 с содержанием нитрила акриловой