ВУЛКАНИЗУЕМАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ Российский патент 2010 года по МПК C08L9/02 C08K3/04 C08K5/09 C08K5/10 C08K5/18 

Изобретение относится к производству вулканизуемой резиновой смеси на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, используемой для изготовления резиновых технических изделий, предназначенных для нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности, машиностроения.

Известна резиновая смесь на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, включающая серу, сульфенамид Ц, тиурам, наполнитель [Каучук и резина, №2, 2006, с.6-9]. Также известна вулканизуемая резиновая смесь на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, включающая акрилатный каучук, серу, четвертичное аммониевое основание, стеарат металла, сульфенамид Ц, тиурам Д, каптакс, оксид цинка, технический углерод, пластификатор, антиоксидант, антиодгезив [Пат. RU 2304596 C2, 2007.08.20].

Недостатком известных композиций является необходимость проводить вулканизацию в две стадии, или при повышенных температурах более 153°С, при которых значительно возрастает скорость деструкционных процессов, в результате чего в резинах наблюдается повышенный уровень накопления остаточных деформаций при их испытаниях в условиях статического сжатия.

Известна эластомерная композиция, содержащая до 95 мас.ч. гидрированного бутадиен-нитрильного каучука и в качестве вулканизующего агента включающая бис-(трет.бутилпероксиизопропил)-бензол, соагент перекисной вулканизации (триаллил изоцианурат), стеариновую кислоту, наполнитель, антиоксидант [2006116224/04, C08L 9/00, 2007.11.20].

Недостатком известной композиции является необходимость проведения вулканизации при повышенной температуре (163-183°С).

Наиболее близкой к предлагаемой резиновой смеси по технической сущности и достигаемому техническому результату является резиновая смесь на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука 100 мас.ч. [Каучук и резина, 2007, №1, с.4-7], включающая в качестве вулканизующего агента бис-(трет.бутилпероксиизопропил)-бензол 6 мас.ч., соагента вулканизации (триаллил изоцианурат) 2 мас.ч., наполнитель техуглерод П 324 - 40 мас.ч., пластификатор дибутилоксиэтиладипинат 8 мас.ч., антиоксидант нафтам 2-2 мас.ч, диспергатор - 1 мас.ч.

Недостатком известной резиновой смеси является то, что процесс вулканизации происходит при повышенных температурах и является взрывоопасным. Повышенные требования техники безопасности при работе с перекисями, особенно на стадиях изготовления резиновых смесей и вулканизации, проводимой достаточно высоких температурах (160-180°С), ограничивает возможность их применения в производстве резиновых технических изделий. Проведение вулканизации при более низких температурах не позволяет получить резины с достаточным уровнем требуемых показателей.

Задача, решаемая изобретением, - снижение температуры вулканизации резиновых смесей на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, получение резин с пониженным уровнем накопления относительной остаточной деформации статического сжатия в условиях повышенных температур, в сочетании с высокими показателями теплостойкости, стойкостью к действию жидких агрессивных сред, повышение безопасности процесса вулканизации.

Технический результат заключается в повышении скорости вулканизации, снижении температуры вулканизации резиновых смесей на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, снижении уровня накопления относительной остаточной деформации сжатия.

Указанный технический результат достигается тем, что вулканизуемая резиновая смесь, содержащая гидрированный бутадиен-нитрильный каучук, вулканизующий агент, наполнитель технический углерод, пластификатор, стеариновую кислоту, антиоксидант, в качестве вулканизующего агента содержит хиноловый эфир ЭХ-1, при следующих соотношениях компонентов, мас.ч.:

гидрированный бутадиен-нитрильный каучук 100,0 хиноловый эфир ЭХ-1 3,0-7,0 наполнитель технический углерод 40,0-50,0 пластификатор 6,0-10,0 стеариновая кислота 1,0-2,0 антиоксидант 1,0-3,0

Использование в качестве вулканизующего агента хинилового эфира ЭХ-1 [о,о'-бис(1,3,5-три-трет.бутил-циклогексадиен-2,5-он-4-ил)-n-бензохинондиоксим] вместо перекисных соединений приводит к повышению скорости вулканизации и позволяет проводить процесс при более низких температурах. Снижение температуры вулканизации приводит к значительному снижению скорости деструкционных процессов, в результате чего в резинах наблюдается пониженный уровень накопления остаточных деформаций при их испытаниях в условиях статического сжатия.

В предлагаемой смеси могут использоваться гидрированные бутадиен-нитрильные каучуки марок Therban C3446 и Therban A4307 фирмы Bayer.

Смесь вулканизуется хиноловым эфиром ЭХ-1 [о,о'-бис(1,3,5-три-трет.бутил-циклогексадиен-2,5-он-4-ил)-n-бензохинондиоксим] (ТУ 6-09-513-76).

Для усиления в качестве наполнителя использован активный технический углерод марки П 324 (ГОСТ 7885-86).

Пластификаторы: дибутилоксиэтиладипинат (ТУ 2493-127-96), диоктилфталат, дибутилсебацинат (ГОСТ 8728-88) вводятся в резиновую смесь.

Пластификаторы: дибутилоксиэтиладипинат (ТУ 2493-127-96), диоктилфталат, дибутилсебацинат (ГОСТ 8728-88) вводятся в резиновую смесь для улучшения обработки, повышения морозостойкости резин, снижения уровня набухания в агрессивных средах.

Стеариновая кислота (ГОСТ 6484-96) используется для улучшения диспергирования ингредиентов в резиновой смеси, облегчения ее обработки.

В качестве антиоксиданта могут использоваться: фенил-(β-нафтиламин - нафтам 2 (ГОСТ 39-79), N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин - диафен ФП (ТУ 2492-002-05761637-99), полимеризованный 2,2',4-триметил-1,2-дигидрохинолин - ацетонанил Р (ТУ 6-02-1116-82).

Отличительным признаком предлагаемой резиновой смеси является использование хинолового эфира ЭХ-1 для вулканизации гидрированных бутадиен-нитрильных каучуков. Для вулканизации гидрированных бутадиен-нитрильных каучуков хиноловые эфиры ранее не использовались.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новые свойства, позволяющие получить изменения количественной меры результата, а именно: снижение температуры вулканизации резиновых смесей, снижение показателя относительной остаточной деформации в условиях статического сжатия при повышенных температурах.

Новизна предлагаемого технического решения заключается в новом сочетании известных компонентов, используемых в различных резиновых смесях.

Резиновые смеси изготавливались на вальцах при последовательном вводе компонентов по общепринятой технологии. Вулканизовались при 143°С.

Физико-механические показатели определялись по ГОСТ 270-75, ГОСТ 263-93 на стандартном оборудовании.

Свойства предлагаемой резиновой смеси на основе каучуков, отличающихся непредельностью и количеством звеньев нитрила акриловой кислоты, в сравнении с прототипом и аналогом представлены в таблице 1.

Таблица 1 Свойства резиновых смесей и резин известного и предполагаемого составов Наименование показателей Известные резиновые смеси Резиновые смеси по изобретению Прототип Аналог Используемый каучук Therban С3446 Therban С3446 Therban С3446 Therban A 4307 Вязкость по Муни при 100°С, ед 84 80 75 79 Температура вулканизации, °С 143 163 143 143 143 Оптимум вулканизации, мин 50 30 30 30 30 Условная прочность при растяжении, МПа 24,0 24,2 24,8 32,2 26,6 Относительное удлинение, % 370 200 400 400 410 Сопротивление раздиру, кН/м 52 45 41 46 47 Относительная остаточная деформация при сжатии 20% на воздухе при 130°С 65 40 62 34 37 Стойкость к термическому старению, 150°×72 ч           по прочности, % -10 -8 -13 -6 -7 по относительному удлинению % -18 -12 -22 -9 -10 Стойкость к термическому старению, СЖР-1, 150°×72 часа           По прочности, % -10 -8 -11 -4 -7 По относительному удлинению, % +10 +7 +12 +6 +8

Прототип. Резиновая смесь на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, включающая в качестве вулканизующего агента бис-(трет.бутилпероксиизопропил)-бензол, соагента вулканизации (триаллил изоцианурат), наполнитель технический углерод П 324, пластификатор дибутилоксиэтиладипинат, антиоксидант фенил-β-нафтиламин - нафтам 2.

Аналог. Резиновая смесь на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, включающая серу в качестве вулканизующего агента, тиурам Д в качестве ускорителя вулканизации, наполнитель технический углерод П 324, пластификатор дибутилоксиэтиладипинат, антиоксидант фенил-β-нафтиламин - нафтам-2.

В таблицах 2 и 3 приведены результаты испытаний резин с различным содержанием ингредиентов. В таблице 2 в качестве пластификатора используется дибутилоксиэтиладипинат. Примеры 1, 2 - известного состава, примеры с 3 по 10 - предлагаемого состава.

В таблице 4 приведены свойства резиновых смесей и резин на основе каучука С3446, а в таблице 5 - на основе каучука С 4307.

Анализ полученных данных показывает, что предлагаемая по изобретению резиновая смесь, содержащая в качестве вулканизующего агента хиноловый эфир ЭХ-1 [о,о'-бис(1,3,5-три-трет.бутил-циклогексадиен-2,5-он-4-ил)-n-бензохинондиоксим], вулканизуется при более низкой температуре и имеет значительно лучшие показатели относительной остаточной деформации сжатия, что позволит ее успешно использовать в манжетных уплотнителях для нефтяного оборудования, а также в других резино-технических изделиях.

Изобретение относится к производству вулканизуемой резиновой смеси на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, используемой для изготовления резиновых технических изделий, предназначенных для нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности, машиностроения. Резиновая смесь содержит следующие компоненты, мас.ч.: гидрированный бутадиен-нитрильный каучук - 100, хиноловый эфир ЭХ-1 - 3-7, технический углерод - 40-50, пластификатор - 6-10, стеариновую кислоту - 1-2, антиоксидант - 1-3. ЭХ-1 является вулканизующим агентом резиновой смеси. Технический результат состоит в повышении скорости вулканизации, что позволяет проводить процесс при более низких температурах, а также в снижении уровня накопления остаточных деформаций при их испытаниях в условиях статического сжатия. 5 табл.

Вулканизуемая резиновая смесь, содержащая гидрированный бутадиен-нитрильный каучук, вулканизующий агент, наполнитель - технический углерод, пластификатор, стеариновую кислоту, антиоксидант, отличающаяся тем, что в качестве вулканизующего агента она содержит хиноловый эфир ЭХ-1 при следующих соотношениях компонентов, мас.ч.:
гидрированный бутадиен-нитрильный каучук 100 хиноловый эфир ЭХ-1 3-7 наполнитель - технический углерод 40-50 пластификатор 6-10 стеариновая кислота 1-2 антиоксидант 1-3