НЕФТЕНАБУХАЮЩАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ Российский патент 2022 года по МПК C08L23/16 C08K3/01 C08K3/11 C08K3/13 C08K3/04 C08K3/06 C08K5/01 E21B33/12 

Изобретение относится к созданию резиновой композиции на основе этиленпропилен-диенового каучука и может быть использовано в резинотехнической промышленности, в том числе для нефтенабухающих уплотнительных элементов.

В настоящее время в качестве полимерной основы для нефтенабухающих резин широко известны этиленпропиленовые каучуки [Лопатина, С.С. Разработка водонефтенабухающих резин, предназначенных для заколонных пакеров / С.С. Лопатина, М.А. Ваниев, Н.В. Сычев, Д.В. Демидов, Д.А. Нилидов, Е.В. Брюзгин // Известия Волгоградского государственного технического университета. - 2017. - №11. - С. 91-96.], но недостатком резиновых смесей с их применением является высокая степень набухания в нефти.

Известен композиционный нефтенабухающий материал (патент 2625108 RU), наиболее близкий по технической сущности, включающий бутадиен-нитрильный каучук с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-20% - 40,0-50,0 м.ч., изопреновый каучук СКИ-3 - 50,0-60,0 м.ч. и полимерный наполнитель трансполинорборнен - 6,0-8,0. Изобретение позволяет улучшить условную прочность при растяжении материала, а также достичь определенной степени его объемного набухания в нефти, масле и топливе.

Недостатком известной резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-20% является высокий показатель объемного набухания в течение 72 часов, дефицитность полимерного наполнителя трансполинорборнена.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является высокая прочность при растяжении, высокое условное напряжение при 300% удлинении, относительно невысокий показатель объемного набухания в течение 72 ч, что позволяет обеспечить нефтенабухающим уплотнительным элементам длительное сохранение эксплуатационных свойств.

Технический результат достигается за счет применения синтетического каучука этиленпропилен-диенового тройного (EPDM), с 10%-ным содержанием звеньев этилиденнонборнена в количестве 100 мас. ч.

Заявляемая резиновая смесь, включающая технический углерод, серу молотую, ускорители вулканизации, пластификатор, активаторы вулканизации, содержит каучук EPDM при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Каучук EPDM (ENB 10%) 100,0 Технический углерод 60,0, 70,0, 80,0-100,0 Сера молотая 1,2-1,5 Ускоритель вулканизации тиурамной группы 1,0-1,1 Ускоритель вулканизации группы тиазолов 0,5-0,8 Активаторы вулканизации 6,0-8,0 Пластификатор 40,0-50,0

Применяемые компоненты резиновой композиции выпускаются химической промышленностью России, Китая и Германии.

В качестве полимерной основы резиновой смеси можно применять этилен-пропиленовые каучуки с 10%-ным содержанием звеньев этилиденнонборнена.

Технический углерод целесообразно применять активных и полуактивных марок (N220, N330, N550 и др.).

В качестве пластификатора в предлагаемой резиновой композиции целесообразно применять масло – ПН-6Ш или масло нормализованное по содержанию полициклических ароматических углеводородов.

Заявляемые резиновые композиции изготавливали в лабораторном резиносмесителе (I и II стадии) по общепринятой технологии.

Вулканизацию образцов осуществляли при температуре 153°С в оптимальном режиме. Физико-механические показатели резин определялись по ГОСТ 270-75 на стандартном оборудовании. Состав и свойства предлагаемой резиновой композиции в сравнении с прототипом представлены в таблицах 1, 2. Пример 1 - известного состава, примеры 2-4 - предлагаемого состава.

По примеру 2 изготавливают опытную резиновую смесь на основе 100 мас. ч. синтетического каучука этиленпропилен-диенового тройного (EPDM, ENB 10%), которая содержит, мас. ч.: наполнители - 80,0, серу молотую - 1,5, ускоритель вулканизации тиурамной группы - 1,0, ускоритель вулканизации группы тиазолов - 0,5, пластификатор - 50,0, активатор вулканизации - 5,0, активатор вулканизации – 1,0.

По примеру 3 изготавливают опытную резиновую смесь аналогично примеру 2, отличие заключается в том, что в смеси содержание наполнителей - 60,0, серы молотой - 1,2, ускорителя вулканизации тиурамной группы - 1,1, ускорителя вулканизации группы тиазолов - 0,8, пластификатора -45,0, активатора вулканизации- 6,0, активатора вулканизации – 1,2.

По примеру 4 изготавливают опытную резиновую смесь аналогично примеру 2, отличие заключается в том, что в смеси содержание наполнителей - 70,0, серы молотой - 1,0, ускорителя вулканизации тиурамной группы - 1,1, ускорителя вулканизации группы тиазолов - 0,7, пластификатора - 40,0, активаторова вулканизации - 7,0, активатора вулканизации – 1,1.

Представленные в таблице 2 результаты испытаний резин показывают, что резина, изготовленная по примеру 2, обладает наилучшим комплексом физико-механических свойств, превосходит резины, изготовленные по примерам 3, 4, по условной прочности при растяжении.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый состав резиновых композиций, отличающийся от прототипа полимерной основой, приводит к уменьшению объемного набухания в течение 72 ч, что позволяет обеспечить нефтенабухающим уплотнительным элементам длительное сохранение эксплуатационных свойств.

Настоящее изобретение относится к резиновой смеси для нефтенабухающих уплотнительных элементов. Резиновая смесь включает 100,0 мас.ч. синтетического каучука этиленпропилен-диенового тройного (EPDM) с 10%-ным содержанием звеньев этилиденнонборнена, 60,0, 70,0, 80,0-100,0 мас.ч. технического углерода, 1,2-1,5 мас.ч. серы молотой, 1,0-1,1 мас.ч. ускорителя вулканизации тиурамной группы, 0,5-0,8 мас.ч. ускорителя вулканизации группы тиазолов, 6,0-8,0 мас.ч. активаторов вулканизации и 40,0-50,0 мас.ч. пластификатора. Полученная резиновая смесь обеспечивает высокую прочность при растяжении, высокое условное напряжение при 300% удлинении, относительно невысокий показатель объемного набухания в течение 72 ч, что позволяет обеспечить нефтенабухающим уплотнительным элементам длительное сохранение эксплуатационных свойств. 2 табл., 4 пр.

Резиновая смесь для нефтенабухающих уплотнительных элементов, включающая синтетический каучук этиленпропилен-диеновый тройной (EPDM) с 10%-ным содержанием звеньев этилиденнонборнена, печной технический углерод, серу молотую, ускорители вулканизации, пластификатор, активаторы вулканизации, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Каучук EPDM (ENB 10%) 100,0 Технический углерод 60,0, 70,0, 80,0-100,0 Сера молотая 1,2-1,5 Ускоритель вулканизации тиурамной группы 1,0-1,1 Ускоритель вулканизации группы тиазолов 0,5-0,8 Активаторы вулканизации 6,0-8,0 Пластификатор 40,0-50,0