Область техники
Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к морозостойкой резине на основе бутадиен-нитрильного каучука с содержанием нитрила акриловой кислоты (НАК) 17-23 мас.% для изготовления внутреннего слоя рукавов высокого давления (РВД) навивочной конструкции, используемой в гидравлических системах механизмов арктической техники.
Техническая проблема
Технической проблемой является обеспечение работоспособности РВД навивочной конструкции в арктических условиях, а именно при температурах до минус 600С. Для решения указанной проблемы требуется разработать материал – резиновую смесь, из которой изготавливается внутренний слой РВД навивочной конструкции – способный выдерживать нагружение без разрушения при температурах минус 600С и ниже (ГОСТ 7912). Кроме того, эта резиновая смесь должна сохранить следующие характеристики:
- Вязкость по Муни ML1+4 (ГОСТ 10722) – 90-110 ед. для обеспечения технологии нанесения силового каркаса РВД
- Прочность сцепления с латунированной проволокой (ГОСТ 14863) не менее 60 Н – для обеспечения цельности РВД и равномерного распределения внутреннего давления рабочей жидкости на воспринимающий нагрузку силовой каркас РВД
- Стойкость к воздействию рабочей жидкости – масла при температуре испытания 1000С в течение 168 часов (ГОСТ Р ИСО 1817) – изменение массы образца не более 60%; воды и водных жидкостей при температуре испытания 700С в течение 168 часов (ГОСТ Р ИСО 1817) – изменение массы образца не более 25% – для обеспечения работоспособности РВД при воздействии рабочих жидкостей гидравлических систем
- Прочность при растяжении (ГОСТ 270) – не менее 10,0 МПа – для обеспечения работы при повышенном рабочем внутреннем давлении
- Относительное удлинение при разрыве (ГОСТ 270) – не менее 200% – для обеспечения цельности РВД при изгибе в пределах установленных норм (минимальный радиус изгиба)
- Твердость ШорА (ГОСТ Р ИСО 7619) – 78…88 ед. – для обеспечения гибкости и равномерности распределения внутреннего давления рабочей жидкости
Сырье и материалы, применяемые для разрабатываемой резиновой смеси, должны быть преимущественно Российского происхождения.
Уровень техники
Из уровня техники известны морозостойкие резиновые смеси, например из патентов РФ №№2522610, 2485147, 2747539, 2437903, 2125068, 2664405, 2688741, 2633892, 2550827. Недостатками резиновых смесей по эти патентам является: слишком низкая прочность при разрыве, твердость, низкая прочность сцепления с латунированной проволокой; низкое относительное удлинение при разрыве, повышенный температурный предел хрупкости; использование каучуков импортного производства, низкая твердость и вязкость.
Исходя из области применения изобретения (изготовление внутреннего слоя рукавов высокого давления (РВД) навивочной конструкции) близким аналогом является патент РФ № 2666442, опубликованный 07.09.2018, описывающий резиновые смеси на основе бутадиен-нитрильных каучуков, используемые для изготовления маслобензостойких рукавов, в том числе в условиях низких температур, и которые имеет следующие характеристики: вязкость по Муни 65-85 ед., обеспечили повышение стойкости к набуханию в масле АМГ-10 при температуре 100°С за 24 ч. при изменении массы до 5,4-7,5% и изменении объема до 12,1-14,2%, обеспечили повышение физико-механических свойств при температурах эксплуатации, а именно обеспечили условную прочность при растяжении 18,5-22,0 МПа и относительное удлинение при разрыве 260-380% при сохранении эксплуатационной твердости по Шору А 66-70 ед.Шор А, при одновременном сохранении температурного предела хрупкости при отрицательных температурах эксплуатации до -48°С÷52°С и обеспечении коэффициента морозостойкости Кв по эластическому восстановлению после сжатия при температуре минус 35°С в пределах 0,48-0,51.
Указанные достигнутые характеристики являются недостаточными для обеспечения работоспособности РВД навивочной конструкции в арктических условиях, а именно при температурах до минус 600С, и не соответствуют указанным в разделе «Техническая проблема» значениям.
Сущность изобретения
Технический результатом, достигаемым при осуществлении заявленного изобретения является повышение морозостойкости резиновой смеси (до минус 600С) при сохранении физико-механических свойств изделий при указанных температурах эксплуатации, а именно повышение вязкости по Муни, повышении вязкости сцепления с латунированной проволокой, повышении твёрдости по Шору, при сохранении стойкости к воздействию рабочих жидкостей, прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве.
Указанные выше технические результаты достигаются тем, что резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, содержит компоненты, при следующем соотношении, мас.ч.:
Введение ингредиентов выше или ниже указанных диапазонов значений приводит к ухудшению выходных характеристик резиновой смеси.
Отличительным признаком заявляемого изобретения является композиция вышеперечисленных компонентов, введенных в состав резиновой смеси в оптимальном количественном соотношении. Такое соотношение компонентов позволяет обеспечить синергетический эффект технического результата: понизить температурный предел хрупкости резиновой смеси ниже минус 600С с сохранением остальных заявленных характеристик при использовании сырья преимущественно Российского производства.
Осуществление изобретения
Для получения резиновой смеси использовали общеизвестные материалы, которые производятся предприятиями химической промышленности РФ в соответствии с требованиями государственных стандартов и технических условий:
- Каучук бутадиен-нитрильный марки БНКС-18 АМН 2 гр. – ТУ 38.30313-2006;
- Каучук бутадиеновый СКД ТУ 38.403750-2001;
- Альтакс – ГОСТ 7087-75;
- Антискорчинг PVI – CAS 17796-82-6 (импорт);
- Углерод технический П514 – ГОСТ 7885-86;
- Сажа белая БС-100 – ТУ 20.13.24-003-00203312-2021;
- Диафен ФП (N-фенил-N'-изопропилпарафенилендиамин) – ТУ 6-14-817-94;
- Ацетонанил Н – ТУ 2492-542-05763441-2013;
- Белила цинковые (оксид цинка) – ГОСТ 202-92;
- Сера молотая – ГОСТ 127.1-93;
- Стеарин – ГОСТ 6484-84;
- Карбонат кальция – ГОСТ 12085-88;
- Каолин, обработанный винилтриметоксисиланом – ТУ 5729-10-40705684-2005;
- Дибутилсебацинат (ДБС) – ГОСТ 8728-88;
- Канифоль сосновая – ГОСТ 19113-84
Изготовление вариантов резиновой смеси для внутреннего слоя РВД навивочной конструкции (составы см. таблицу 1) производили на вальцах ПД 320 160/160 при температуре поверхности валков 40±5°С. Последовательность ввода ингредиентов:
- вальцевали каучук БНКС-18 АМН 2гр. до образования непрерывной «шкурки» при зазоре между валками 1±0,5 мм;
- вводили малыми порциями каучук СКД до образования однородной массы и регулировали величину зазора вальцев так, чтобы между валками находился хорошо обрабатываемый запас смеси;
- далее вводили каолин, обработанный винилтриметоксисиланом, стеариновую кислоту, альтакс, цинковые белила, антиоксиданты, БС-100, антискорчинг PVI, канифоль сосновую, серу молотую и перемешивали с подрезанием на 2/3 валка и сбором просыпей до однородной массы;
- затем вводили технический углерод П-514 совместно с ДБС, карбонат кальция с подрезанием на 2/3 валка и сбором просыпей до однородной массы;
- финальная обработка – трехкратная на зазоре между валками 0,2 мм;
- общее время смешения 30-35 мин.
Невулканизованную резиновую смесь испытывали на вязкозиметре MV 3000 Basic.
Вулканизацию лабораторных образцов проводили на вулканизационном прессе с нагревательными плитами 600×600 мм при температуре 160°С в течение 15 мин при давлении на плунжер 7,0±0,2 МПа.
Характеристики полученных вариантов резиновых смесей по заявленным составам приведены в таблице 2.
Как видно из Таблицы 2 заявленная смесь соответствует всем установленным требованиям. При этом по таким характеристикам как вязкость по Муни, прочность сцепления с латунированной проволокой, твердость по Шору превосходит известную из уровня техники смесь, т.е. достигается повышение морозостойкости резиновой смеси (до минус 60°С) при сохранении физико-механических свойств изделий при указанных температурах эксплуатации.
Таблица 1 – Составы вариантов резиновых смесей
Таблица 2 – Физико-механические показатели резин.
ИСО 1817
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
МАСЛОБЕНЗОСТОЙКАЯ МОРОЗОСТОЙКАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ | 2016 |
|
RU2633892C1 |
РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ ПОВЫШЕННОЙ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ДЛЯ ПОДОШВЫ ОБУВИ | 2019 |
|
RU2700075C1 |
МАСЛОБЕНЗОСТОЙКАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ С АНТИСТАТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ | 2024 |
|
RU2826914C1 |
РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ | 2013 |
|
RU2550827C2 |
Морозостойкая резиновая смесь на основе комбинации бутадиен-нитрильного и бутадиенового каучуков для эксплуатации в углеводородных средах | 2024 |
|
RU2826731C1 |
Маслобензоморозостойкая резиновая композиция | 2023 |
|
RU2822625C1 |
МОРОЗОСТОЙКАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ | 2020 |
|
RU2747539C1 |
Резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука с высокими упруго-прочностными свойствами для эксплуатации в углеводородных средах | 2023 |
|
RU2822268C1 |
ЭЛАСТОМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ | 2022 |
|
RU2786014C1 |
КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ГИДРИРОВАННОГО БУТАДИЕН-НИТРИЛЬНОГО И АКРИЛАТНОГО КАУЧУКОВ | 2011 |
|
RU2492193C2 |
Настоящее изобретение относится к морозостойкой резине на основе бутадиен-нитрильного каучука, применяемой для изготовления внутреннего слоя рукавов высокого давления (РВД) навивочной конструкции, используемой в гидравлических системах механизмов арктической техники. Резиновая смесь содержит следующие компоненты: 80,0-90,0 мас.ч. каучука бутадиен-нитрильного с содержанием нитрила акриловой кислоты (НАК) 17-23 мас.%, 10,0-20,0 мас.ч. каучука бутадиенового, 3,5-4,5 мас.ч. серы молотой, 1,2-1,5 мас.ч. альтакса, 0,7-1,2 мас.ч. антискорчинга PVI, 2,5-3,0 мас.ч. диафена ФП, 1,5-2,0 мас.ч. ацетонанила Н, 3,5-5,0 мас.ч. оксида цинка, 0,5-1,0 мас.ч. стеариновой кислоты, 75-85 мас.ч. технического углерода марки П 514, 10,0-20,0 мас.ч. диоксида кремния с удельной поверхностью 100-120 г/м2, 20,0-25,0 мас.ч. каолина, обработанного винилтриметоксисиланом, 40,0-50,0 мас.ч. карбоната кальция, 2,0-3,0 мас.ч. канифоли сосновой и 7,0-10,0 мас.ч. пластификатора дибутилсебацината. Полученная резиновая смесь обладает повышенной морозостойкостью (до минус 60°С) при сохранении физико-механических свойств изделий при указанных температурах эксплуатации, а именно повышении вязкости по Муни, повышении вязкости сцепления с латунированной проволокой, повышении твёрдости по Шору, при сохранении стойкости к воздействию рабочих жидкостей, прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве. 2 табл., 2 пр.
Морозостойкая резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, характеризующаяся тем, что содержит компоненты при следующем соотношении, мас.ч.:
РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ НА ОСНОВЕ БУТАДИЕН-НИТРИЛЬНЫХ КАУЧУКОВ | 2017 |
|
RU2666442C1 |
РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ | 2006 |
|
RU2309962C1 |
Резиновая смесь | 2018 |
|
RU2686202C1 |
Радиоприемное устройство | 1929 |
|
SU34628A1 |
CN 103570988 A, 12.02.2014. |
Авторы
Даты
2024-03-11—Публикация
2023-10-17—Подача