Вулканизуемая резиновая смесь на основе акрилатного каучука повышенной износостойкости
Владельцы патента RU 2296784:
Открытое акционерное общество "Беларусьрезинотехника" (BY)
Изобретение относится к производству вулканизуемой резиновой смеси на основе акрилатного и частично гидрированного бутадиен-нитрильного каучуков, используемой для изготовления изделий, работоспособных при температурах до 150°С, повышенной износостойкости, и может использоваться в производстве резинотехнических изделий - колец, манжет, приводных ремней, работающих в паре трения при повышенных температурах. Вулканизуемая резиновая смесь на основе акрилатного каучука повышенной износостойкости включает минеральный наполнитель, технический углерод, антиоксидант, пластификатор, частично гидрированный бутадиен-нитрильный каучук, четвертичное аммониевое основание, стеарат металла, серу, ускорители вулканизации, оксид цинка, антиадгезив, антискорчинг. Резиновая смесь на основе акрилатного каучука повышенной износостойкости позволяет увеличить уровень значений показателей: износостойкость, прочность при растяжении, морозостойкость, стойкость к действию агрессивных сред ароматического ряда. 3 н.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение может быть использовано для производства резиновой смеси на основе акрилатного каучука и частично гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, применяемой для изготовления резинотехнических изделий, работоспособных при температурах до 150°С, повышенной износостойкости.
Вулканизуемые резиновые смеси на основе акрилатного каучука характеризуются комплексом свойств: теплостойкостью, стойкостью к действию различных типов масел и смазок, особенно сульфидных, света и озоностойкостью.
Благодаря комплексу свойств акрилатный каучук используется для изготовления уплотнителей и прокладок коробки передач, трансмиссионных сцеплений, ремней, конвейерных лент, рукавов высокого давления, маслостойких шлангов, теплозащитных покрытий.
Однако акрилатные каучуки, наряду с комплексом уникальных свойств, имеют и некоторые недостатки - относительно низкую износостойкость, прочность при растяжении, морозостойкость, высокую степень набухания в маслах соединений ароматического ряда [1].
Известна резиновая смесь [2] на основе акрилатного каучука, включающая вулканизующий агент - блокированный диамин в количестве 2,0-10,0 мас.ч., минеральный наполнитель в количестве 25,0-100,0 мас.ч., антиадгезив в количестве 1,0-3,0 мас.ч. Дополнительно резиновая смесь может содержать вулканизующий агент - четвертичное аммониевое основание в количестве не более 4,0 мас.ч., или технический углерод в количестве не более 80,0 мас.ч., или пластификатор в количестве не более 20,0 мас.ч., или антиоксидант в количестве не более 4,0 мас.ч. для улучшения стабильности технологических свойств и вулканизатов в процессе хранения и переработки.
Недостатком известной резиновой смеси на основе акрилатного каучука, обладающей стабильностью технологических свойств смеси и вулканизатов в процессе хранения и переработки, является высокое значение относительной остаточной деформации сжатия, недостаточный уровень значений показателей: износостойкость, прочность при разрыве, морозостойкость, стойкость к действию агрессивных сред ароматического ряда.
Задача настоящего изобретения направлена на снижение относительной остаточной деформации сжатия и увеличение уровня значений показателей: износостойкость, прочность при растяжении, морозостойкость, стойкость к действию агрессивных сред ароматического ряда резиновой смеси, используемой для изготовления изделий, работающих в паре трения: колец, манжет, приводных ремней.
Поставленная задача достигается тем, что предлагается вулканизуемая резиновая смесь на основе акрилатного каучука и частично гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, вулканизующие агенты, активатор вулканизации, ускорители вулканизации, минеральный наполнитель, технический углерод, антиадгезив, антиоксидант, пластификатор, антискорчинг при следующих соотношениях компонентов, мас.ч.:
акрилатный каучук | 50,0-90,0 |
частично гидрированный бутадиен-нитрильный | |
каучук | 10,0-50,0 |
вулканизующая система акрилатного каучука: | |
четвертичное аммониевое основание | 2,0-6,0 |
стеарат металлов | 2,0-8,0 |
вулканизующий агент гидрированного бутадиен - | |
нитрильного каучука: | |
сера | 0,5-1,5 |
ускорители вулканизации: | 0,5-2,5 |
активатор вулканизации гидрированного бутадиен | |
-нитрильного каучука: | |
оксид цинка | 3,0-5,0 |
технический углерод | не более 80,0 |
минеральный наполнитель | не более 80,0 |
пластификатор | не более 5,0 |
антиадгезив | 1,0-3,0 |
антиоксидант | не более 4,0 |
антискорчинг | 0,1-1,0 |
В предлагаемой смеси могут использоваться акрилатные каучуки марок: Ну Temp 4053EP фирмы ZEON Chemicals, Европрен AR фирмы Enichem, Крайнак (Канада), Nipol AR фирмы Nippon Zeon и частично гидрированные бутадиен-нитрильные каучуки марок: Terban фирмы Bayer, Торнак фирмы Polysar, Zetpol фирмы Zeon с остаточным содержанием двойных связей от 1,0 до 5,5%.
В качестве минеральных наполнителей могут использоваться: мел, тальк, каолин, двуокись кремния, титановые белила.
С целью усиления резиновых смесей могут быть использованы следующие марки активных и малоактивных наполнителей: технический углерод П-234, П-324, П-514, П-803.
Пластификаторы, представляющие собой сложные эфиры различных спиртов и дикарбоновых кислот или адипинаты, вводятся в резиновую смесь для улучшения обработки и снижения уровня набухания в агрессивных средах.
В качестве ускорителей вулканизации могут использоваться: сульфенамид Ц, альтакс, каптакс, тиурам Д [3, 4, 5].
Отличительным признаком предлагаемой вулканизуемой резиновой смеси является использование частично гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, стеарата металла, серы, ускорителей вулканизации, активатора вулканизации - оксида цинка и антискорчинга.
Процесс смешения резиновых смесей осуществляется на вальцах См 2130 660/660 при последовательном вводе компонентов. Общее время смешения и гомогенизации составляет от 35 до 45 минут. Возможно использование других традиционных методов смешения.
Изобретение поясняется примерами 1-8, составы которых представлены в таблице 1. Физико-механические показатели резиновых смесей на основе акрилатного каучука и частично гидрированного бутадиен-нитрильного каучука приведены в таблице 2.
Физико-механические показатели определялись по ГОСТ 270-75, ГОСТ 263-93 на стандартных образцах, свулканизованных в оптимуме вулканизации 151°С х 30 минут.
Предлагаемая вулканизуемая резиновая смесь с использованием частично гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, стеарата металла, серы, ускорителей вулканизации, активатора вулканизации - оксида цинка и антискорчинга обеспечивает снижение относительной остаточной деформации сжатия и увеличение уровня значений показателей: износостойкость, прочность при разрыве, морозостойкость, стойкость к действию агрессивных сред ароматического ряда резиновой смеси.
Резиновая смесь на основе акрилатного каучука и частично гидрированного бутадиен-нитрильного каучука благодаря высокой износостойкости, прочности, морозостойкости, удовлетворительной стойкости к действию агрессивных сред ароматического ряда используется для изготовления изделий, работающих в паре трения: колец, манжет, приводных ремней.
Источники информации.
1. Энциклопедия полимеров. В.А.Каргин, М.: Советская энциклопедия, 1972.
2. Патент RU 2221822 С2, 20.01.2004, Бюл. № 2.
3. Махлис Ф.А., Федюкин Д.Л. Терминологический справочник по резине. М.: Химия, 1989.
4. Тематический обзор. Гидрированные бутадиен-нитрильные каучуки. Свойства. Рецептуростроение. Применение. М., 1991.
5. Аналитическая обзорная информация. Современное состояние и приоритеты развития мирового производства неформовых и формовых РТИ. ЦНИИТЭнефтехим, М., 1999.
Таблица 1. | ||||||||||
Составы резиновых смесей | ||||||||||
№ п/п | Наименование материалов | Примеры, мас.ч. | ||||||||
Известный | Предлагаемые | |||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |||
1 | Акрилатный каучук Ну Temp 4053 ЕР | 100,0 | 90,0 | 80,0 | 70,0 | 50,0 | 90,0 | 70,0 | 50,0 | 80,0 |
2 | Гидрированный бутадиен-нитрильный каучук Terban С3446 | - | 10,0 | 20,0 | 30,0 | 50,0 | 10,0 | 30,0 | 50,0 | 20,0 |
3 | Вулканизующий агент - дисперсия комплекса 4,4'-диаминофенилметана с хлоридом натрия в диоктилфталате | 2,0 | - | - | - | - | - | - | - | - |
4 | Вулканизующий агент - четвертичное аммониевое основание | 4,0 | 6,0 | 6,0 | 4,0 | 2,0 | 6,0 | 4,0 | 6.0 | 6,0 |
5 | Вулканизующий агент - стеарат натрия | - | 8,0 | 6,0 | 4,0 | 2,0 | 6,0 | 6,0 | 2,0 | 4,0 |
6 | Сера | - | 0,5 | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 1,5 | 0,5 | 1,0 | 0,5 |
7 | Ускорители вулканизации: | |||||||||
- тиурам | - | 0,5 | 1,0 | 1,0 | 0,1 | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 0,5 | |
-сульфенамид | - | - | 1,0 | 1,0 | 0,1 | - | 1,0 | 1,0 | - | |
- альтакс | - | - | - | 0,5 | - | - | - | - | - | |
- каптакс | - | - | - | - | 0,5 | - | - | - | - | |
8 | Активатор вулканизации: оксид цинка | 3,0 | 3,0 | 5,0 | 5,0 | 3,0 | 5,0 | 5,0 | 3,0 | |
9 | Углерод технический | - | 60,0 | 40,0 | 40,0 | 40,0 | - | 60,0 | 80,0 | - |
10 | Минеральный наполнитель: двуокись кремния | 60,0 | - | - | - | - | 60,0 | - | - | 80,0 |
11 | Пластификатор: дибутилфталат | - | - | 5,0 | 3,0 | - | - | - | - | |
12 | Антиадгезив: | |||||||||
- стеариновая кислота | 2,0 | 3,0 | 2,0 | 1,0 | 1,0 | 2,0 | 1,0 | 2,0 | 2,0 | |
13 | Антиоксидант:агидол | - | - | - | 2,0 | 2,0 | 4,0 | - | 4,0 | - |
14 | Антискорчинг:дуслин Р | - | 1,0 | 0,5 | 0,5 | 0,1 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 1,0 |
Общее время смешения, мин | 40 | 40 | 35 | 35 | 45 | 40 | 40 | 45 | 45 |
Таблица 2. | ||||||||||
Физико-механические показатели резиновых смесей на основе акрилатного каучука и частично гидрированного бутадиен-нитрильного каучука | ||||||||||
№ п/п | Наименование показателей | Известный | Предлагаемые варианты | |||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |||
1 | Условная прочность при растяжении, МПа | 10,2 | 12,0 | 12,9 | 13,5 | 15,5 | 10,7 | 13,8 | 13,5 | 10,9 |
2 | Относительное удлинение при разрыве, % | 140 | 170 | 200 | 250 | 250 | 220 | 200 | 150 | 170 |
3 | Твердость по Шору А, усл.ед. | 62 | 70 | 65 | 70 | 68 | 50 | 78 | 80 | 65 |
4 | Сопротивление истиранию, Дж/мм3 | 3,6 | 4,5 | 6,7 | 7,8 | 10,5 | 5,3 | 9,1 | 11,3 | 5,5 |
5 | Температурный предел хрупкости, °С | -30 | -42 | -45 | -46 | -48 | -42 | -46 | -47 | -43 |
6 | Изменение после воздействия изооктан + толуол (70:30), % | |||||||||
- массы | 40,2 | 36,9 | 34,8 | 33,7 | 30,5 | 37,2 | 33,9 | 31,5 | 33,7 | |
- объема | 65,4 | 49,9 | 48,7 | 46,5 | 41,0 | 51,3 | 47,1 | 43,4 | 47,9 | |
7 | Относительная остаточная деформация Сжатия (150°х24чх20%), % | |||||||||
65,0 | 45,5 | 51,4 | 53,5 | 55,6 | 52,7 | 48,4 | 54,8 | 55,3 | ||
1. Вулканизуемая резиновая смесь на основе акрилатного каучука повышенной износостойкости, включающая четвертичное аммониевое основание, антиадгезив, частично гидрированный бутадиен-нитрильный каучук с остаточным содержанием двойных связей 1,0-5,5%, стеарат металлла, серу, ускорители вулканизации, активатор вулканизации - оксид цинка, антискорчинг, минеральный наполнитель или технический углерод при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Акрилатный каучук | 70,0-90,0 |
Частично гидрированный бутадиен-нитрильный | |
каучук с остаточным содержанием двойных | |
связей 1,0-5,5% | 10,0-30,0 |
Четвертичное аммониевое основание | 4,0-6,0 |
Стеарат металла | 4,0-8,0 |
Сера | 0,5 |
Ускорители вулканизации | 0,5-2,0 |
Активатор вулканизации - оксид цинка | 3,0-5,0 |
Антиадгезив | 1,0-3,0 |
Антискорчинг | 0,1-1,0 |
Технический углерод | 40,0-60,0 |
или | |
Минеральный наполнитель | 80,02 |
2. Вулканизуемая резиновая смесь на основе акрилатного каучука повышенной износостойкости, включающая четвертичное аммониевое основание, антиадгезив, частично гидрированный бутадиен-нитрильный каучук с остаточным содержанием двойных связей 1,0-5,5%, стеарат металлла, серу, ускорители вулканизации, активатор вулканизации - оксид цинка, антискорчинг, технический углерод, пластификатор, антиоксидант при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Акрилатный каучук | 50,0-70,0 |
Частично гидрированный бутадиен-нитрильный | |
каучук с остаточным содержание двойных | |
связей 1,0-5,5% | 30,0-50,0 |
Четвертичное аммониевое основание | 2,0-4,0 |
Стеарат металла | 2,0-4,0 |
Сера | 1,0-1,5 |
Ускорители вулканизации | 2,5 |
Активатор вулканизации - оксид цинка | 5,0 |
Антиадгезив | 1,0 |
Антискорчинг | 0,5-1,0 |
Пластификатор | 3,0-5,0 |
Антиоксидант | 2,0 |
Технический углерод | 40,0 |
3. Вулканизуемая резиновая смесь на основе акрилатного каучука повышенной износостойкости, включающая четвертичное аммониевое основание, антиадгезив, частично гидрированный бутадиен-нитральный каучук с остаточным содержанием двойных связей 1,0-5,5%, стеарат металла, серу, ускорители вулканизации, активатор вулканизации - оксид цинка, антискорчинг, технический углерод или минеральный наполнитель, антиоксидант при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Акрилатный каучук | 50,0-90,0 |
Частично гидрированный бутадиен-нитрильный | |
каучук с остаточным содержание двойных | |
связей 1,0-5,5% | 10,0-50,0 |
Четвертичное аммониевое основание | 6,0 |
Стеарат металла | 2,0-6,0 |
Сера | 1,0-1,5 |
Ускорители вулканизации | 0,5-2,5 |
Активатор вулканизации - оксид цинка | 3,0-5,0 |
Антиадгезив | 2,0 |
Антискорчинг | 0,5 |
Технический углерод | 80,0 |
или | |
Минеральный наполнитель | 60,0 |
Антиоксидант | 4,0 |