СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ РЕЗИНЫ Российский патент 2024 года по МПК C08J5/16 C08L21/00 C08K3/01 C08K3/04 C08K3/14 C08K3/20 C08K3/38 C08K5/20 

Изобретение относится к технологии производства резинотехнических изделий, а именно к способам объемной модификации резин с целью направленного изменения их свойств.

Улучшение свойств резинотехнических изделий производится путем модификации (обработки) резиновых смесей (эластомерных композиций) используемых для их изготовления. За счет модификации достигается изменение рабочих характеристик существующих эластомерных материалов. Для этого применяется ряд различных методов их обработки:

- поверхностная обработка - обработка поверхности готового изделия модификаторами;

- объемная обработка - модификаторы добавляются на стадии приготовления эластомера;

- комбинированная обработка - сочетание объемной и поверхностной обработок.

Известен способ поверхностного модифицирования полипропиленового материала фторированием газообразным фтором в смеси с инертным газом при комнатной температуре. Фторирование проводят однократно при содержании фтора в смеси 9-11 об.% в течение 25-30 мин (по патенту RU 2488601, МПК C08F 8/22, C08J 7/12, опубл. 27.07.13).

Известен способ поверхностной модификации формованных изделий из полиолефинов и каучуков путем обработки смесью фтора с инертным газом. Изделия предварительно обрабатывают органическим растворителем, выбранным из группы: пентан, гексан, этанол или тетрахлорид углерода или их смеси, сушат, обработку смесью фтора с инертным газом ведут в две стадии, на первой стадии в течение 1-10 минут изделия обрабатывают смесью, содержащей 2-5 об.% фтора, на второй стадии изделия обрабатывают в течение 10-300 мин смесью, содержащей 6-30 об.% фтора, и одновременно упруго деформируют изделия изгибом в двух противоположных направлениях (по патенту RU 2373232, МПК C08J 7/00, C08J 7/02, C08J 7/12, опубл. 20.11.09).

Недостатком аналогов является трудоемкость изготовления, связанная с обработкой смесью газообразного фтора и инертного газа.

Наиболее близким техническим решением является способ модификации резины, включающий введение в состав резиновой смеси модифицирующих добавок и заключительную обработку готового изделия фторсодержащим веществом. В качестве модифицирующих добавок используют по меньшей мере одно из веществ, поименованных ниже: порошок оксида металла, порошок карбида металла, дисперсию политетрафторэтилена в минеральном масле, фторированный эфир, фторированный спирт-теломер, парафин, в количестве 0,2-40 мас.ч. Заключительную обработку готового изделия фторсодержащим веществом проводят с использованием смеси фтора с инертным газом или смеси фтора и кислорода с инертным газом (по патенту RU2230077, МПК C08J 7/12, C08J 7/14, C08L 21/00, опубл. 10.06.04).

Однако на практике этот способ выявил следующие недостатки: повышенную трудоемкость осуществления технологических процессов, наличие особых требований обеспечения экологической безопасности производства и персонала, а также специфического оборудования. Кроме того, при эксплуатации изделий в разряженной газовой среде (вакууме) происходит унос модифицированных приграничных структур и деградация антифрикционных свойств

Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в повышении антифрикционных свойств резиновых смесей за счет объемной модификации.

Указанный технический результат достигается тем, что способ модификации резины, включает введение в состав резиновой смеси модифицирующих добавок, в качестве которых используют порошок оксида металла и/или порошок карбида металла и/или порошок нитрида бора и/или углерод содержащие порошки (например, шунгит) и/или продукты фторированного эфира и отличается тем, что в состав резиновой смеси дополнительно вводят способные к диффузионной миграции к поверхности вулканизованного изделия фтор соединения, в том числе: фторированную жидкость C_nF_2n+2 в количестве 0,1-2,0 мас.ч. и/или фторпарафин с температурой плавления не менее 90°С в количестве 0,2-40 мас.ч.

Кроме того, в качестве фторированной жидкости могут использовать манометрическую жидкость М-1.

Кроме того, в качестве фторпарафина могут использовать перфторэйкозан n-C₂₀F₄₂.

Указанный способ реализуют следующим образом при изготовлении резиновой смеси, например, на основе бутадиен-нитрильного каучука (NBR) и гидрированного бутадиен-нитрильного каучука (HNBR) вводят в резиносмеситель в качестве модифицирующих добавок по меньшей мере одно из следующих веществ: порошок оксида металла, порошок карбида металла, порошок нитрида бора, углерод содержащие порошки (например, шунгит), продукты фторированного эфира. Помимо этого в смесь вводят фторированную жидкость C_nF_2n+2 в количестве 0,1-2,0 мас.ч. и фторпарафин с температурой плавления не менее 90°С в количестве 0,2-40 мас.ч. Из полученной резиновой смеси формуют заготовки РТИ, вулканизуют и получают готовые изделия.

Введение в состав резиновой смеси порошков оксида или карбида металла изменяет деформационные свойства поверхностного слоя резины, определяющие, в свою очередь, фрикционные свойства материала. Частицы оксидов и карбидов металлов, распределенные в резине и имеющие большую по сравнению с каучуком и другими ингредиентами резиновой смеси твердость, играют роль демпферов нормальных и сдвиговых нагрузок при их небольших значениях. При сильных нагрузках и значительном износе частицы оксидов и карбидов металлов, постепенно выходя на поверхность, играют роль своеобразных роликов, облегчающих процесс трения и снижающих общий износ резины.

Введение в состав резиновой смеси порошка нитрида бора придает конечному изделию высокие антифрикционные свойства за счет того, что порошок нитрида бора обладает самосмазывающими свойствами и высокой теплопроводностью. Благодаря этому снижается коэффициент трения и обеспечивается отвод тепла от места трения.

Введение в состав резиновой смеси углерод содержащих порошков, например, шунгита позволяет увеличить прочность конечного изделия, а также увеличить сопротивление истиранию и раздиру.

Введение в состав резиновой смеси модифицирующих добавок из числа продуктов фторированного эфира обеспечивает повышение антифрикционных свойств за счет снижения коэффициента трения, которое происходит вследствие условного перехода от ″сухого″ трения к трению со смазкой, роль которой играет воскообразная модифицирующая добавка, постепенно мигрирующая на поверхность трения.

Введение в состав резиновой смеси способных к диффузионной миграции к поверхности вулканизованного изделия фтор соединений, в том числе: фторированной жидкости C_nF_2n+2 в количестве 0,1-2,0 мас.ч. и фторпарафина с температурой плавления не менее 90°С в количестве 0,2-40 мас.ч. обеспечивает объемное насыщение изделия фтором за счет его миграции изнутри к поверхности. Фтор имеет низкий коэффициент трения, за счет которого конечное изделие из этой резиновой смеси будет иметь высокие антифрикционные свойства.

При изготовлении РТИ в резиновую смесь в качестве фтор соединений можно использовать манометрическую жидкость М-1 и перфторэйкозан n-C₂₀F₄₂, которые обеспечивают вышеописанные свойства.

Описанный способ модификации в следующих резиновых смесях:

- РС-26ч-5, где в качестве добавки используется манометрическая жидкость М-1;

- РС-65 , где в качестве добавки используется манометрическая жидкость М-1 и оксид алюминия;

- РС-26чМ, где в качестве добавки используется манометрическая жидкость М-1 и фторпарафин перфторэйкозан n-C₂₀F₄₂.

Были проведены испытания на определение коэффициента трения шайб, изготовленных из вышеперечисленных материалов, по стали У8. Для сравнения также были проведены аналогичные испытания шайбы из резины РС-26ч, которая не содержит добавок, описанных в изобретении. Результаты испытаний приведены в таблице 1 и на графике фиг. 1.

Как видно из таблицы и графика резиновые шайбы, изготовленные из резиновых смесей, которые модифицированы способом, описанным в изобретении, имеют значительно меньший коэффициент трения, чем шайбы из аналогичной резиновой смеси без модификации.

Таким образом, решения, используемые в изобретении, позволяют повысить антифрикционные свойства резиновых смесей за счет объемной модификации и тем самым способствуют достижению технического результата.

Изобретение относится к технологии производства резинотехнических изделий, а именно к способам объемной модификации резин с целью направленного изменения их свойств. Предлагается способ модификации резины, который включает введение в состав резиновой смеси модифицирующих добавок, в качестве которых используют порошок оксида металла и/или порошок карбида металла и/или порошок нитрида бора и/или углерод содержащие порошки (например, шунгит) и/или продукты фторированного эфира. В состав резиновой смеси дополнительно вводят способные к диффузионной миграции к поверхности вулканизованного изделия манометрическую жидкость М-1 0,1-2,0 мас.ч. и/или перфторэйкозан n-C20F42 в количестве 0,2-40 мас.ч. Технический результат заключается в повышении антифрикционных свойств резиновых смесей за счет объемной модификации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Способ модификации резины, включающий введение в состав резиновой смеси модифицирующих добавок, в качестве которых используют порошок оксида металла, и/или порошок карбида металла, и/или порошок нитрида бора, и/или углерод содержащие порошки, и/или продукты фторированного эфира, отличающийся тем, что в состав резиновой смеси дополнительно вводят способную к диффузионной миграции к поверхности вулканизованного изделия манометрическую жидкость М-1 в количестве 0,1-2,0 мас.ч. и/или фторпарафин перфторэйкозан n-C₂₀F₄₂в количестве 0,2-40 мас.ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углерод содержащего порошка используют шунгит.