Резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука
Владельцы патента RU 2790668:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к составу резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука для изготовления рукавов. Резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука для изготовления рукавов включает бутадиен-нитрильный каучук марки БНКС-18 АМН, вулканизующую группу, состоящую из серы и сульфенамида Ц, технический углерод П514 и мел ММС-1, оксид цинка, стеарин технический, дибутилфталат и олигоэфирамид терефталевой кислоты со средней степенью полимеризации n равной 7-11 при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, масс. ч.: бутадиен-нитрильный каучук БНКС-18 АМН - 50,0; сульфенамид Ц - 1,8; сера 2,5; технический углерод П514 - 75,0; мел ММС-1 - 30,0; оксид цинка - 4,0; стеарин технический - 2,0; дибутилфталат - 5,0÷15,0; олигоэфирамид терефталевой кислоты 5,0÷20,0. Олигоэфирамид терефталевой кислоты получен путем поликонденсации продукта аминолитической деструкции полиэтилентерефталата - N, N'-бис (2-гидроксиэтил) терефталамида. Введение олигоэфирамида терефталевой кислоты приводит к снижению вязкости сырых резиновых смесей, ускоряет процесс серной вулканизации и увеличивает относительное удлинение при разрыве готовых вулканизатов. Техническим результатом изобретения является разработка резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука, обладающей повышенными упруго-прочностными свойствами с меньшим временем вулканизации. 1 ил., 2 табл., 5 пр.
Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к составу резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука и может быть использовано для изготовления резинотехнических изделий в различных отраслях промышленности.
Известна резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающая вулканизующую группу, наполнитель, оксид цинка, стеарин технический, противостаритель, пластификатор (мягчитель) [патент RU 2688741 С1, C08L 9/02, C08L 19/00, C08K 3/04, C08K 3/06, C08K 3/22, C08K 5/18, C08K 5/40, C08K 5/43, C08K 5/44, заявка №2018112198 от 04.04.2018, опубл.: 22.05.2019 в Бюл. № 15].
В данной резиновой смеси в качестве пластификатора (мягчителя) используется дибутилсебацинат. Недостатком использования дибутилсебацината является его постепенная миграция на поверхность резиновой смеси, что нарушает его равномерное распределение и изменяет свойства итоговой композиции.
Известна резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающая вулканизующую группу, наполнители, оксид цинка и стеарин технический и противостаритель, пластификатор [патент RU 2255944 C1, С08K 5/05, С08K 5/09, С08K 5/10, С08L 21/00, заявка №2004113705/04 от 05.05.2004, опубл.: 10.07.2005 в Бюл. № 19], выбранная в качестве прототипа.
Недостатками данной резиновой смеси являются малая эффективность пластификатора (мягчителя).
Техническим результатом настоящего изобретения является разработка рецептуры резиновой смеси на основе бутадиен - нитрильного каучука, обладающей повышенными упруго-прочностными свойствами с меньшим временем вулканизации. При этом вулканизаты резиновой смеси могли бы быть использованы в качестве рукавов и уплотнений в условиях действия масел и органических растворителей.
Технический результат достигается тем, что резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука включает бутадиен-нитрильный каучук марки БНКС-18 АМН, вулканизующую группу, состоящую из серы и сульфенамида Ц, технический углерод П514 и мел ММС-1, оксид цинка, стеарин технический, дибутилфталат и олигоэфирамид терефталевой кислоты со средней степенью полимеризации (n) 7-11 при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, масс. ч.:
бутадиен-нитрильный каучук БНКС-18 АМН | 50,0; |
сульфенамид Ц | 1,8; |
сера | 2,5; |
технический углерод П514 | 75,0; |
мел ММС-1 | 30,0; |
оксид цинка | 4,0; |
стеарин технический | 2,0; |
дибутилфталат | 5,0÷15,0 |
олигоэфирамид терефталевой кислоты | 5,0÷20,0. |
Введение олигоэфирамида терефталевой кислоты в резиновую смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука приводит к снижению вязкости сырой резиновой смеси, увеличивает относительное удлинение при разрыве, а также ускоряет процесс серной вулканизации.
Олигоэфирамид терефталевой кислоты получен путем поликонденсации продукта аминолитической деструкции полиэтилентерефталата - N, N'-бис (2-гидроксиэтил) терефталамида. Структурная формула олигоэфирамида терефталевой кислоты показана на Фигуре.
По предлагаемому изобретению была изготовлена резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающая вулканизующую группу, наполнитель, оксид цинка, стеарин технический, при этом в качестве пластификатора (мягчителя) использовался олигоэфирамид терефталевой кислоты.
Пример.
На вальцах обычным способом готовят резиновую смесь, в которой в качестве бутадиен-нитрильного каучука используют БНКС-18 АМН. Состав смесей приведен в таблице 1, смесь 1 по прототипу, смеси 2-4 по предлагаемому техническому решению.
Смеси 1-5 вулканизовали при температуре 160°С в течение 30 минут. Физико-механические свойства определяли в соответствии с ГОСТ 270-75.
Испытание резин на ускоренное тепловое старение в воздушной среде проводили в соответствии с ГОСТ 9.0224-74 при температуре 100°С в течение 24 часов для резин 1-5.
Свойства резиновых смесей и вулканизатов приведены в таблице 2.
По данным таблицы 2 видно, что у предложенных резиновых смесей снижается вязкость при введении олигоэфирамида терефталевой кислоты. Кроме этого, показано увеличение показателя относительного удлинения при разрыве по сравнению с прототипом.
Вводить предлагаемую добавку менее 5,0 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука нецелесообразно, так как у резиновых смесей с меньшей дозировкой предлагаемой добавки нет преимуществ по сравнению с известными. Вводить предлагаемую добавку более 10,0 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука нецелесообразно, так как ухудшается распределение добавки.
Таким образом, в решении использован новый ингредиент резиновых смесей, который получен из бытовых, либо промышленных отходов полиэтилентерефталата, обеспечивающий расширение сырьевой базы резиновой промышленности, введение которого в резиновую смесь снижает вязкость сырых смесей, увеличивает относительное удлинение при разрыве, уменьшает потребление дефицитного и значительно более дорогого сложноэфирного мягчителя (пластификатора) - дибутилфталата, снижает вымывание мягчителя (пластификатора) из вулканизатов на основе полярных каучуков, уменьшает их набухание.
Таблица 1 - Состав резиновых смесей | |||||
Ингредиент | Состав, мас. ч. | ||||
1 (прототип) | 2 | 3 | 4 | 5 | |
Каучук БНКС-18 АМН | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
Каучук СКН-26 ПВХ 30 | 50 | - | - | - | - |
Сера | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 |
Сульфенамид Ц | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 |
Стеарин технический | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 |
Белила цинковые (оксид цинка) | 4,0 | 4,0 | 4,0 | 4,0 | 4,0 |
Диафен ФП | 2,0 | - | - | - | - |
ТУ П514 | 75 | 75 | 75 | 75 | 75 |
Мел ММС-1 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
Дибутилфталат | 20 | 15 | 10 | 5 | - |
Олигоэфирамид терефталевой кислоты | - | 5,0 | 10,0 | 15,0 | 20,0 |
Итого | 237,3 | 237,3 | 237,3 | 237,3 | 237,3 |
Таблица 2 - Свойства резиновых смесей и вулканизатов | |||||
Показатель | Смесь | ||||
1 (прототип) | 2 | 3 | 4 | 5 | |
Вязкость сырой резиновой смеси, ед. Муни | 75 | 71 | 67 | 65 | 61 |
Условная прочность при растяжении, МПа | 13,4 | 12,5 | 12,9 | 13,4 | 13,9 |
Относительное удлинение при разрыве, % | 170 | 230 | 260 | 280 | 300 |
Твердость по Шору при(23±2)°С, усл. ед. | 85 | 83 | 82 | 81 | 81 |
Коэффициент теплового старения по прочности при 100°С в течение 24 ч. | -6,4 | +3,5 | +4,1 | +4,6 | +5,0 |
Коэффициент теплового старения по удлинению при 100°С в течение 24 ч. | -9 | +2,3 | +2,7 | +3,4 | +3,7 |
Вымывание, % | -2,8 | -2,5 | -2,3 | -2,0 | -1,7 |
Набухание, % | 6,9 | 6,4 | 6,0 | 5,6 | 5,1 |
Резиновая смесь для изготовления рукавов на основе бутадиен-нитрильного каучука включает бутадиен-нитрильный каучук марки БНКС-18 АМН, вулканизующую группу, состоящую из серы и сульфенамида Ц, технический углерод П514 и мел ММС-1, оксид цинка, стеарин технический, дибутилфталат и олигоэфирамид терефталевой кислоты со средней степенью полимеризации n равной 7-11 при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, масс. ч.:
бутадиен-нитрильный каучук БНКС-18 АМН | 50,0 |
сульфенамид Ц | 1,8 |
сера | 2,5 |
технический углерод П514 | 75,0 |
мел ММС-1 | 30,0 |
оксид цинка | 4,0 |
стеарин технический | 2,0 |
дибутилфталат | 5,0÷15,0 |
олигоэфирамид терефталевой кислоты | 5,0÷20,0 |