Морозостойкая резиновая смесь на основе этиленпропилендиенового каучука Российский патент 2024 года по МПК C08L23/16 C08L23/06 

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке резиновой смеси на основе этиленпропиленового каучука, предназначенного для использования в производстве морозостойких резиновых изделий, применяемых в автомобилестроении, электротехнике и производстве строительных материалов.

Этиленпропилендиеновый каучук (СКЭПТ) представляет собой полимер, полученный сополимеризацией этилена, пропилена и ненасыщенного третьего мономера (несопряженного диена), который в основном включает четыре типа 5-этилиден-2-норборнен, дициклопентадиен, 1,4-гексадиен и 5-винил-2-норборнен. Молекулярная структура СКЭПТ определяет его повышенную термо-, озоно-, атмосферостойкость в сочетании с высокими механическими свойствами и стойкостью к кислотам, щелочам и полярным растворителям. К недостаткам СКЭПТ можно отнести низкотемпературные характеристики его вулканизатов, зачастую ограничивающие его широкое применение в условиях крайне низких температур, характерных, например, для северо-восточной части РФ.

Известно изобретение [CN11604186A, дата публикации 02.05.2023], которое относится к морозостойкой резине, подходящей для холодного региона. Данная резина состоит из следующих компонентов в массовых частях: 60-70 частей этиленпропилендиенового мономерного каучука; 5-10 частей бутадиенового каучука; 20-35 частей сополимера этилена с октеном; 3-5 частей полиэтиленгликоля; 3-6 частей смеси хлорида кремния и фторида кремния,; 1-3 части противостарителя; 60-80 частей смеси технического углерода N550 и белой сажи, в соотношении 3-4:1; 5-15 частей пластификатора; от 1,5 до 2,5 порций вулканизирующего агента, который представляет собой смесь 4,4'-диморфолиндисульфида (DTDM) и серы, соотношение которых составляет 5-7:1; от 1,0 до 2,0 порции ускорителя, представляет собой смесь дибутилдитиокарбамата цинка (BZ) и тетраметилдитиотиурама (TMTD), и соотношение дибутилдитиокарбамата цинка (BZ) к тетраметилдитиотиураму (TMTD) составляет 1-1,5:1 (Прототип 1). Недостатком данного технического решения является недостаточная морозостойкость резин при эксплуатации в условиях Крайнего Севера.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании рецептуры резиновой смеси для изготовления резинотехнических изделий, обладающих повышенным комплексом технических свойств и морозостойкостью. Поставленная задача решается использованием в качестве основы резиновой смеси этиленпропилендиенового каучука марки СКЭПТ-40 или СКЭПТ-50 и порошкообразного СВМПЭ при следующем соотношении входящих в смесь компонентов, мас. ч.:

Компонент Мас. ч. на 100 мас. ч. каучука Прототип 2 1 2 СКЭПТ-40 100,0 - 100,0 СКЭПТ-50 - 100,0 - СВМПЭ - 10,0 10,0 Техуглерод N330 50,0 50,0 50,0 Оксид цинка 5,0 5,0 5,0 Стеариновая кислота 1,0 1,0 1,0 Тиурам 1,5 1,5 1,5 Сера 2,0 2,0 2,0

В качестве Прототипа 2 использована стандартная резиновая смесь на основе СКЭПТ [Корнев А.Е., Буканов А.М., Шевердяев О.Н. Технология эластомерных материалов. М.: НППА «Истек», 2009. 504 с.].

Для получения резиновой смеси использовали следующие материалы: этиленпропиленовые каучуки, представляющие собой тройные сополимеры этилена, пропилена и дициклопентадиена - СКЭПТ-40 и СКЭПТ -50 (ПАО «Уфаоргсинтез», ТУ 20.17.10-101-05766563-2022); сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) производства Германии с торговой маркой GUR-4113 с молекулярной массой 3,9х10⁶ г/моль; технический углерод марки N330 (CAS 1333-86-4); оксид цинка (CAS 1314-13-2); стеариновая кислота (CAS 57-11-4); тиурам (CAS 137-26-8); сера (CAS 7704-34-9).

Сущность изобретения и его осуществимость иллюстрируется следующим примером выполнения. Заявляемые резиновые композиции изготавливали смешением на лабораторных вальцах в течение 30 мин при температуре ~60°C и вулканизовали при температуре 170°С в течение 20 минут. Полученные вулканизаты подвергались следующим испытаниям: определение физико-механических свойств (ГОСТ 270-75), определение твердости по Шору А (ГОСТ 263-75), определение температурного предела хрупкости (ГОСТ 7912-74), определение стойкости к термическому старению (ГОСТ 9.024-74).

В табл. 1 представлены результаты исследования свойств образцов вулканизатов на основе разработанных резиновых смесей и характеристики прототипов. В качестве показателя, характеризующего морозостойкость образцов резин, использован температурный предел хрупкости, показывающий температуру, при которой происходит разрушение из-за достижения предела вынужденной эластичности. Из таблицы видно, что по морозостойкости и условной прочности при растяжении вулканизаты на основе предлагаемых резиновых смесей превосходят ближайший аналог по патенту CN11604186A (Прототип 1). Температура хрупкости вулканизатов предлагаемых резиновых смесей на 4 и 5 градусов ниже, чем Прототипа 2, не содержащего СВМПЭ. Изменение условной прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве после старения в среде воздуха и тормозной жидкости ДОТ-4, которая в основном состоит из боратов, полиэфиров пропиленгликоля, пластификаторов, антикоррозионных и антиокислительных присадок, у предлагаемых вулканизатов не превышают критических значений, которые составляют 50% от начального значения [Вакулов Н.В. Прогнозирование изменения свойств материалов резинокордных оболочек в условиях хранения и эксплуатации: дис. канд. тех. наук: 05.16.09: защищена 27.12.2018: утв. 07.05.2019 / Вакулов Никита Вадимович. - Омск: ФГБОУ ВО Омск. гос. техн. ун-т. - 2018. - 117 с..].

Таблица 1 - Свойства резиновых смесей

№ Показатели Прототип 1 Прототип 2 Резиновая смесь (предлагаемая) 1 2 1 Условная прочность при растяжении, МПа (не менее) 15,1 20,9 19,6 18,8 2 Относительное удлинение при разрыве, % 508 424 357 329 3 Температурный предел хрупкости, °C -65,4 -71,0 -76,0 -75,0 5 Твердость (по Шору А) 61 66 66 69 6 Изменения после старения в воздухе (100°C, 72 ч) Прочность при растяжении, % - -3,4 -3,9 9,9 Относительное удлинение, % - -20,6 -22,8 -7,9 7 Изменения после старения в ДОТ-4 Прочность при растяжении, % - -8,7 -8,4 -1,4 Относительное удлинение, % - -13,1 -12,4 -6,4

Использование данного изобретения в производстве морозостойких резин позволит увеличить диапазон работоспособности РТИ в сторону более низких температур, что крайне важно для уплотнительных устройств техники, эксплуатируемых в условиях экстремально низких температур, характерных для северо-восточных территорий РФ.

Изобретение относится к резиновой промышленности. Описана резиновая смесь для производства морозостойких резиновых изделий, применяемых в автомобилестроении, электротехнике и производстве строительных материалов, на основе этиленпропилендиенового каучука марки СКЭПТ-40 или СКЭПТ-50 и порошкообразного СВМПЭ, включающая серу, тиурам, оксид цинка, стеариновую кислоту, технический углерод N330, при следующем соотношении исходных компонентов, мас.ч.: СКЭПТ-40 или СКЭПТ-50 100,0; СВМПЭ 10,0; технический углерод марки N330 50,0; оксид цинка 5,0; стеариновая кислота 1,0; тиурам 1,5; сера 2,0. Технический результат – получение резины с высокими показателями морозостойкости и стойкостью к термическому старению в среде воздуха и тормозной жидкости. 2 табл., 2 пр.

Резиновая смесь для производства морозостойких резиновых изделий, применяемых в автомобилестроении, электротехнике и производстве строительных материалов, на основе этиленпропилендиенового каучука марки СКЭПТ-40 или СКЭПТ-50 и порошкообразного СВМПЭ, включающая серу, тиурам, оксид цинка, стеариновую кислоту, технический углерод N330, при следующем соотношении исходных компонентов, мас.ч.:

СКЭПТ-40 или СКЭПТ-50 100,0 СВМПЭ 10,0 Технический углерод марки N330 50,0 Оксид цинка 5,0 Стеариновая кислота 1,0 Тиурам 1,5 Сера 2,0