ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2012 года по МПК C08L9/02 C08K3/04 C08K3/22 C08K3/36 C08K5/09 C08K5/10 C08K5/372 C08K5/40 C08K5/44 

Изобретение относится к резинотехнической промышленности и может быть использовано, в частности, для изготовления манжетных уплотнителей нефтегазодобывающего и нефтегазоперерабатывающего оборудования, подвергающегося действию кислот, щелочей, растворов солей и других агрессивных сред нефтяной природы, для резинокордных оболочек, эксплуатирующихся в экстремальных температурах и давлении при перекачке по трубопроводам нефти и газа.

Известна вулканизуемая резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука (см. а.с. СССР №786300, кл. C08L, 9/00, 1979 г.), содержащая фталевый ангидрид и многоатомный спирт.

Недостатком известной резиновой смеси является неудовлетворительная маслобензостойкость при работе в агрессивных средах и высоких температурах.

Известен также асфальтено-смоляной мягчитель АСМГ, изготавливаемый по ТУ - 38.УССР201193-78 и представляющий собой мелкозернистый, сыпучий битумный материал, используемый в полимерных композициях, состав компонентов которого (%):

Асфальтены - 1,1-1,3 Смолы - 35,4-35,2 Масла - 62,8-61,1 Сера - 0,8-1,1 Парафины - 0,9-1,13

Недостатком этого мягчителя является низкое содержание асфальтенов и высокое содержание примесей.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату - прототипом - является полимерная композиция на основе синтетического полимера (см. а.с. СССР №504809, кл. C08K 5/01, 1973 г.), содержащая добавку 0,1-10% асфальтенов.

Эта известная полимерная композиция имеет нестабильную маслобензостойкость при эксплуатации в экстремальных средах нефтегазовой природы.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков - невысокой стойкости и незначительной стабильности в процессе эксплуатации изделий, техническим результатом которого будет повышение сроков эксплуатации полимерной композиции в агрессивных средах нефтегазовой природы.

Сущность изобретения заключается в том, что указанный технический результат достигается за счет того, что полимерная композиция на основе 100 мас.ч. бутадиен-нитрильного каучука СКН-40АСМ, содержащая стеариновую кислоту 1,5-3,0, белила цинковые 4,0-7,5, технический углерод N550 25,0-35,0, белую сажу БС-120 17,0-30,0, дибутоксиэтиладипинат 12,0-18,0, вулкацит CZ/EG-C 1,5-2,5, дитиодиморфолин 1,5-3,0, тиурам Д 0,5-1,0, сантогард PVI 0,5-1,0, дополнительно содержит стабилизатор - асфальтеносодержащую смесь с содержанием асфальтенов 73,0-92,5 мас.% и с температурой плавления 150-170°С и экологически чистый наполнитель таурит ТС-Д 10,0-15,0.

Таурит ТС-Д (производимый по СТ ТОО 39646043-001-2009) содержит массовую долю углерода 3-10%, диоксида кремния 50-85%, рН водной суспензии 6-9, адсорбция ДБФ, см³/100 г 40±6, насыпная плотность, г/дм³ 650.

Вулкацит CZ/EG-C представляет собой ускоритель вулканизации, химическая формула которого - -N-циклогексил-2-бензотиазолсульфенамид.

В качестве стабилизатора, обеспечивающего сохранение начальных свойств бутадиен-нитрильного каучука при изготовлении полимерной композиции и эксплуатации готового резинотехнического изделия, взята асфальтеносодержащая смесь, физико-химические показатели и содержание которых отражены в табл.1.

Таблица 1 Показатели Значение 1. Плотность, г/см³ 1,0 2. Температура плавления, °С 150-170 3. Растворимость в хлороформе, % 90 Компоненты % 1. Парафин 1,5-2,0 2. Ароматические соединения 2,0-10,0 3. Смоляные соединения 4,0-15,0 4. Асфальтены 73,0-92,5

Асфальтены образуются после перегонки в герметичном автоклаве при температуре 500-540°С и давлении 2,0-2,5 МПа в соотношении асфальтены:растворитель 1:5 в течение 1,0-1,5 часа, после чего асфальтены выпадают в осадок. Затем производится сушка и размол смеси асфальтенов в порошок коричневого цвета.

Введение в состав полимерной композиции до 15,0 мас.ч. смеси асфальтенов, термодинамически совместимых с агрессивными нефтяными средами, и экологически чистого наполнителя - таурита ТС-Д до 15,0 мас.ч. позволят повысить стойкость к воздействию агрессивных нефтяных сред и стабильность работы изделий при эксплуатации в экстремальных температурах.

Сущность изобретения поясняется следующим примером.

Пример.

Готовят составы контрольной композиции и предлагаемой к изобретению композиции с содержанием асфальтеносодержащей смеси 10,0; 12,0; 15,0 и, соответственно, 10,0; 12,0; 15,0 таурита ТС-Д. Изготавливают эти композиции в 2 стадии в закрытом смесителе.

В первую стадию смешения при 100-110°С, числе оборотов ротора 30 об./мин в течение 4-5 мин вводят бутадиен-нитрильный каучук, технический углерод, таурит, дитиодиморфолин, стеариновую кислоту, дибутоксиэтиладипинат, белую сажу, белила цинковые, асфальтеносодержащую смесь.

Вторая стадия смешения осуществляется в течение 4-х минут при температуре 80-90°С и числе оборотов ротора смесителя 30 об./мин, и вводят вулканизующую группу - вулкацит CZ/EG - С, сантогард PVI, тиурам Д и серу.

Затем проводят вулканизацию изготовленных полимерных композиций и сравнительные испытания контрольной и предлагаемой к изобретению композиции.

В табл.2 приведены рецептура контрольной и предлагаемой полимерной композиции, а в табл.3 - физико-механические показания сравнительных испытаний.

Таблица 2 Компонент Содержание компонентов в массовых частях контрольная 1 2 3 Каучук СКН-40АСМ 100,0 100,0 100,0 100,0 Стеариновая кислота 1,5 1,5 2,0 3,0 Белила цинковые 4,0 4,0 6,0 7,5 Технический углерод N550 25,0 30,0 25,0 35,0 Белая сажа БС-120 17,0 20,0 17,0 30,0 Дибутоксиэтиладипинат 12,0 15,0 12,0 18,0 Вулкацит CZ/EG - С 1,7 1,5 2,0 2,5 Дитиодиморфолин 1,5 1,5 2,0 3,0 Тиурам Д 0,4 0,5 0,7 1,0 Сантогард PVI 0,5 0,5 0,7 1,0 Асфальтеносодержащая смесь - 10,0 12,0 15,0 Таурит ТС-Д - 10,0 12,0 15,0

Таблица 3 Показатели Физико-механические показатели контрольная 1 2 3 Пластичность 0,50 0,52 0,52 0,49 Подвулканизация по Муни 130°С, мин 12 14 14 13 Продолжительность подвулканизации при 153°С, мин 25 25 25 25 Условное напряжение при 100% удлинении, МПа 2,0 2,0 2,1 2,3 Условное напряжение при 300% удлинении, МПа 6,5 6,8 6,9 7,0 Условная прочность при растяжении, МПа 18,9 20,0 19,2 21,1 Относительное удлинение при разрыве, % 690 710 720 715 Свойства вулканизатов после старения на горячем воздухе (125°С, 10 суток) Условное напряжение при 100% удлинении, МПа 12,8 12,2 10,8 11,3 Условная прочность при растяжении, МПа 12,8 16,9 16,4 17,8 Относительное удлинение при разрыве, % 100 160 170 150 Свойства вулканизатов после старения в масле газотурбинном (190°С, 50 суток) Условное напряжение при 100% удлинении, МПа 4,0 3,5 3,3 3,7 Условная прочность при растяжении, МПа 17,5 18,9 18,0 19,6 Относительное удлинение при разрыве, % 300 360 410 380

Результаты табл.3 показывают, что предлагаемая по изобретению полимерная композиция по сравнению с контрольной имеет более высокий комплекс физико-механических показателей, обеспечивая стабильную прочность при эксплуатации изделий из предлагаемой полимерной композиции.

Изобретение относится к полимерной композиции и может быть использовано в резинотехнической промышленности. Полимерная композиция содержит компоненты, мас.ч.: бутадиен-нитрильный каучук СКН-40АСМ - 100, стеариновую кислоту - 1,5-3,0, белила цинковые - 4,0-7,5, технический углерод N550 - 25-35, белую сажу БС-120 - 17-30, дибутоксиэтиладипинат - 12-18, вулкацит СZ/ЕG-С - 1,5-2,5, дитиодиморфолин 1,5-3,0, тиурам Д - 0,5-1,0, сантогард PVI - 0,5-1,0, асфальтеносодержащую смесь с содержанием асфальтенов 73,0-92,5 мас.% - 10-15, таурит ТС-Д - 10-15. Таурит ТС-Д является экологически чистым наполнителем и содержит диоксид кремния и углерод. Изобретение позволяет повысить сроки эксплуатации полимерной композиции в агрессивных средах нефтегазовой природы. 3 табл.

Полимерная композиция на основе бутадиен-нитрильного каучука, содержащая стеариновую кислоту, белила цинковые, технический углерод, белую сажу, дибутоксиэтиладипинат, вулкацит CZ/EG-C-N-циклогексил-2-бензотиазолсульфенамид, дитиодиморфолин, тиурам Д, сантогард PVI, отличающаяся тем, что дополнительно содержит стабилизатор - асфальтеносодержащую смесь с содержанием асфальтенов 73,0-92,5 мас.% и экологически чистый наполнитель - таурит ТС-Д при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
бутадиен-нитрильный каучук 100 стеариновая кислота 1,5-3,0 белила цинковые 4,0-7,5 технический углерод 25-35 белая сажа 17-30 дибутоксиэтиладипинат 12-18 вулкацит CZ/EG-С 1,5-2,5 дитиодиморфолин 1,5-3,0 тиурам Д 0,5-1,0 сантогард PVI 0,5-1,0 асфальтеносодержащая смесь 10-15 таурит ТС-Д 10-15