ЭЛАСТОМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2015 года по МПК C08L9/02 C08K3/04 C08K5/10 C08K5/16 

Изобретение относится к области промышленного производства резин и резиноподобных материалов, а именно к производству материалов, используемых для изготовления различных тонкостенных РТИ, подвергающихся воздействию агрессивных сред и многократным деформациям растяжения, в том числе для крупногабаритных мембран различного типоразмера, широко используемых в Судпроме, например в пневмогидроаккумуляторах (ПГА). Изобретение также может быть использовано в машиностроении, строительстве и других отраслях.

Конструкционным материалом для ряда изделий являются резины, преимуществом которых по сравнению с другими материалами является их высокая эластичность. Резины имеют высокую прочность, водостойкость и низкую газопроницаемость и придают изделиям упругость и эластичность. Из них изготавливают широкий спектр различных изоляционных и уплотнительных деталей, в том числе и мембраны, используемые в ПГА.

Известна резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильных каучуков по патенту РФ №2499806 с повышенной атмосферо- и маслобензостойкостью при повышенных температурах, содержащая бутадиен-нитрильный каучук, перекисную вулканизующую систему, технический углерод, антиоксидант, карбоксилированный бутадиен-нитрильный каучук и пластификатор. Однако эта резиновая смесь не предназначена для изготовления тонкостенных деталей, работающих под воздействием агрессивных сред, высоких температур и многократных циклических деформаций растяжения. В частности, невысокий уровень эластических свойств (относительное удлинение при разрыве) не позволит получить крупногабаритные тонкостенные мембраны с высокой стойкостью к многократной деформации растяжения.

До настоящего времени в России для изготовления крупногабаритных мембран различного типоразмера, комплектующих технические средства кораблей ВМФ, в том числе ПГА, применяется серийная резиновая смесь 51-2130 по ТУ 38 1051280-2013. Однако в связи с изменением в последнее десятилетие конъюнктуры и качества компонентов, входящих в рецептуру резины 51-2130, резко увеличился брак (до 100%) при изготовлении мембран из этой резины, что является следствием ухудшения реологических и технологических свойств резины 51-2130. Наблюдается появление включений в изделиях, снижение устойчивости к многократным деформациям, что связано с образованием в процессе изготовления резиновой смеси агломератов каучука и ингредиентов, в частности, технического углерода К-354. Это обусловлено:

- нестабильностью характеристик, значительным ухудшением качества каучука СКН-26 СМИТ, а также отсутствием его равноценного аналога;

- использованием импортного низкокачественного технического углерода в связи с прекращением выпуска российскими заводами К-354.

Задачей заявленного изобретения является разработка эквивалентной эластомерной композиции с использованием, в основном, отечественных ингредиентов, способной заменить резину 51-2130 и обеспечить при этом требования, предъявляемые к тонкостенным РТИ, в том числе к крупногабаритным мембранам ПГА - разделителям газообразной и гидравлической рабочих сред.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в повышении качества изготовления тонкостенных резинотехнических изделий, в том числе крупногабаритных (до 500 мм) мембран с сохранением их работоспособности в среде различных масел, воздуха и морской воды при температурах от минус 40°C до плюс 70°C. Исследования морфологии поперечных срезов мембран с использованием цифрового USB-микроскопа показали, что в серийной резине 51-2130 содержатся включения размером от 400 мкм до 2 мм, в то время как в заявленной эластомерной композиции включения отсутствуют, наблюдается тонкодисперсная структура.

Указанный результат достигается рецептурным составом заявленной эластомерной композиции, содержащей в качестве полимерной основы синтетический бутадиен-нитрильный каучук, вулканизующую систему, антиоксидант, наполнитель в виде смеси технических углеродов и пластификатор. Кроме того, композиция дополнительно содержит модифицирующую добавку в виде смеси полиоксиэтиленгликолевых эфиров, замедлитель подвулканизации - N-циклогексилтиофталимид, а также технологическую добавку - смесь производных дифениламина и имидазола.

Композиция содержит в качестве вулканизующей системы дитиодиморфолин (ДТДМ), тиурам Д, оксид цинка, стеариновую кислоту, альтакс и сульфенамид Ц; антиоксиданта - нафтам-2; технологической добавки - смесь производных дифениламина и имидазола; пластификатора - дибутилсебацинат (ДБС), в следующих соотношениях компонентов, мас.ч:

синтетический бутадиен-нитрильный каучук 100,0 вулканизующая система 10,6 антиоксидант 1,0÷3,0 технологическая добавка 2,0÷6,0 наполнитель (технический углерод) 55÷125 пластификатор ДБС 20,0 смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров 0,5÷3,0 N-циклогексилтиофталимид 0,5÷0,75

Основную массу заявленной композиции составляют синтетический бутадиен-нитрильный каучук, наполнители и пластификатор, которые в основном определяют технологические и эксплуатационные свойства эластомерных композиций. Вся совокупность компонентов и соотношение их массовых частей, установленное в основном экспериментальным путем, позволяет получить не только повышенные динамические характеристики эластомерной композиции по сравнению с серийной резиной 51-2130, но и обеспечить качество крупногабаритных мембран в соответствии с требованиями ОСТ B38.055-82.

Эксперименты проводились с учетом того, что большинство компонентов заявленной эластомерной композиции многофункциональны. Поэтому для бутадиен-нитрильного каучука для получения вулканизатов с малыми остаточными деформациями сжатия и для сохранения механических свойств при повышенных температурах в качестве вулканизующей системы были выбраны дитиодиморфолин (ДТДМ), тиурам Д, оксид цинка и стеариновая кислота, а также альтакс и сульфенамид Ц.

Для предотвращения угрозы преждевременной вулканизации эластомерной композиции в процессе ее изготовления и переработки, а также для обеспечения широкого плато вулканизации и снижения эффекта реверсии прочностных свойств эластомерных композиций при повышении температуры вулканизации дополнительно введены замедлители подвулканизации.

Нафтам-2, применяемый в эластомерной композиции в качестве антиоксиданта, эффективно защищает от теплового старения и повышает сопротивление эластомерных композиций разрушению при многократных деформациях. Эффективность нафтама-2 повышается за счет производных дифениламина и имидазола.

Дибутилсебацинат относится к классу сложных эфиров и применяется в эластомерных композициях на основе бутадиен-нитрильных каучуков для повышения морозостойкости.

В качестве наполнителя в эластомерной композиции применяется сочетание технических углеродов Т900, П324, N326 и N220, обладающих различной структурой, дисперсностью, усиливающей способностью и способностью проникать в микроструктуру полимера, что позволяет достигнуть оптимального уровня физико-механических характеристик эластомерной композиции.

Модифицирующая добавка (смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров) применяется для улучшения технологических свойств эластомерной композиции и снижения вязкости системы.

Характеристики заявленной эластомерной композиции приведены в таблицах 1 и 2, примеры эластомерной композиции в таблице 3.

4

В процессе изготовления эластомерной композиции все указанные компоненты смешивались на вальцах Пд 630 315/315 или См 1500 660/660.

Изобретение относится к области промышленного производства резин и резиноподобных материалов, а именно к различным тонкостенным резино-техническим изделиям, подвергающимся воздействию агрессивных сред и многократным деформациям растяжения, в том числе для крупногабаритных мембран различного типоразмера, используемым в пневмогидроаккумуляторах. Изобретение может быть использовано в машиностроении, строительстве и других отраслях. Эластомерная композиция содержит, мас.ч.: бутадиен-нитрильный каучук - 100,0, вулканизующую систему - 10,6, антиоксидант - нафтам-2 - 1,0-3,0, наполнитель в виде смеси технических углеродов - 55-125, пластификатор - дибутилсебацинат - 20,0. Композиция дополнительно содержит модифицирующую добавку в виде смеси полиоксиэтиленгликолевых эфиров - 0,5-3,0, замедлитель подвулканизации - N-циклогексилтиофталимид - 0,5-0,75, технологическую добавку - смесь производных дифениламина и имидазола - 2,0-6,0. Композиция содержит в качестве вулканизующей системы дитиодиморфолин, тиурам Д, оксид цинка, стеариновую кислоту, альтакс и сульфенамид Ц. Изобретение позволяет повысить стойкость к преждевременной вулканизации при сохранении требуемых физико-механических характеристик. 3 табл.

Эластомерная композиция, содержащая в качестве полимерной основы синтетический бутадиен-нитрильный каучук, вулканизующую систему, антиоксидант, наполнитель в виде смеси технических углеродов и пластификатор, отличающаяся тем, что дополнительно содержит модифицирующую добавку в виде смеси полиоксиэтиленгликолевых эфиров, а также замедлитель подвулканизации - N-циклогексилтиофталимид; при этом в качестве вулканизующей системы она содержит дитиодиморфолин - ДТДМ, тиурам Д, оксид цинка, стеариновую кислоту, альтакс и сульфенамид Ц; антиоксиданта - нафтам-2; технологической добавки - смесь производных дифениламина и имидазола; пластификатора - дибутилсебацинат - ДБС, в следующих соотношениях компонентов, мас.ч.:
синтетический бутадиен-нитрильный каучук 100,0 вулканизующая система 10,6 антиоксидант 1,0-3,0 технологическая добавка 2,0-6,0 наполнитель - технический углерод 55-125 пластификатор ДБС 20,0 смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров 0,5-3,0 N-циклогексилтиофталимид 0,5-0,75