Изобретение относится к резиновой промышленности, может применяться в уплотнительных деталях в подвижных узлах механизмов. Изготавливают резиновую смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука БНКС-18. Вводят 2-5 мас.ч. синтетической наношпинели магния с размером частиц менее 100 нм в 10 мас.ч. порошкообразного сверхвысокомолекулярного полиэтилена из расчета на 100 мас.ч. каучука и смешивают 2-3 минуты в лопастном смесителе. Полученную композицию вводят в резиновую смесь на вальцах или резиносмесителе. Резиновая смесь также содержит каучук, cepy, N,N-дифенилгуанидин, ди-(2-бензотиазолил)-дисульфид, оксид цинка, альдоль-α-нафтиламин, N-(4-гидроксифенил)-нафтиламин-2, N-(1,3-диметилбутил)-N-фенилендиамин-1,4, технический углерод П803, стеариновую кислоту, дибутилфталат. Изобретение позволяет получать резину с заданным уровнем эксплуатационных свойств с повышенным и стабильным комплексом эксплуатационных характеристик - морозо-, износо-, маслостойкости. 2 табл.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке морозо-, износо-, маслостойких резин на основе бутадиен-нитрильного каучука БНКС-18 для изготовления уплотнительных деталей, используемых в подвижных узлах механизмов, эксплуатирующихся в условиях низких температур.

Известно, что бутадиен-нитрильные каучуки работоспособны в среде масел. При невысоком содержании акрилонитрила они обладают достаточной морозостойкостью [1]. Однако резины на основе бутадиен-нитрильного каучука БНКС-18 с содержанием акрилонитрила 17-19 мас.% имеют невысокие триботехнические показатели. Наиболее эффективным и доступным способом, позволяющим сочетать в одном веществе свойства морозостойкости и износостойкости, является использование полимерной модификации резиновых смесей [2]. Но при использовании смесей полимеров всегда остро стоит вопрос о взаимодействии между ними. Одним из способов разрешения этой проблемы является введение в совмещаемые полимеры структурно-активных добавок (высоко- и нано- дисперсных наполнителей) [3].

Наиболее близкой по технической сущности к заявленной смеси является резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука БНКС-18, серы, N,N'-дифенилгуанидина, ди-(2-бензотиазолил)дисульфида, оксида цинка, стеариновой кислоты, альдоль-α-нафтиламина, N-(4-гидроксифенила)нафтиламина-2, N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенилендиамина-1,4, технического углерода П803 с удельной поверхностью 12-18 м²/г, дибутилфталата с добавлением сверхвысокомолекулярного полиэтилена с активированным природным цеолитом (прототип) [4].

К недостаткам данной резиновой смеси следует отнести разброс по показателям, связанный с использованием минерального наполнителя, свойства которого зависят от месторождения. Кроме того, для достижения наибольшей активности частицы цеолита приходится подвергать механической активации, что заметно усложняет технологическую схему изготовления вулканизатов в конечном итоге.

Целью изобретения является повышение морозостойкости и износостойкости бутадиен-нитрильной резины с низким разбросом показателей свойств морозостойкости и износостойкости.

Поставленная цель достигается тем, что резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука с содержанием акрилонитрила 18 мас.% (БНКС-18), включающая серу, оксид цинка, стеариновую кислоту, N,N'-дифенилгуанидин, ди-(2-бензотиазолил)дисульфид, стеариновую кислоту, альдоль-α-нафтиламин, N-(4-гидроксифенила)нафтиламина-2, N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенилендиамин-1,4, технический углерод П803 с удельной поверхностью 12-18 м²/г, дополнительно содержит сверхвысокомолекулярный полиэтилен с синтетической наношпинелью магния при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Бутадиен-нитрильный каучук с содержанием
акрилонитрила 18 мас.%	100,00
Сера	2,45-2,65
N,N'-дифенилгуанидин	0,20-0,30
Ди(2-бензотиазолил)дисульфид	2,60-2,80
Оксид цинка	7,40-7,60
Альдоль-α-нафтиламин	3,80-4,20
N-(4-гидроксифенил)нафтиламин-2	0,90-1,10
N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенилендиамин-1,4	0,80-1,20
Технический углерод П803	128-132
Стеариновая кислота	0,80-1,20
Дибутилфталат	18,0-22,0
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен	10
Синтетическая наношпинель магния	2,0-5,0

Синтетическая наношпинель магния получена в Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН (г. Новосибирск) путем механического синтеза и относится к нанодисперсным системам сложного состава [5]. Двойной оксид с общей формулой MgAl₂O₄ представляет собой тугоплавкий твердый раствор внедрения с удельной поверхностью 45-50 м²/г. Основа пространственной решетки кубическая. Средний размер частиц меньше 100 нм. Плотность 3,6 г/см³. Температура плавления 2135°С.

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен, получаемый полимеризацией этилена при низком давлении, относится к классу полиэтиленов низкого давления ПЭНД. Увеличение молекулярной массы до 1 млн. и более резко меняет многие свойства ПЭНД, поэтому СВМПЭ относят к особому типу материала. СВМПЭ обладает высокими морозо-, влаго-, износостойкостью, химической инертностью и низким коэффициентом трения.

Технологическая схема получения композиции имеет следующий вид: нанодисперсная шпинель магния вводится в порошкообразный СВМПЭ путем сухого смешения в течение 2-3 минут на лопастном смесителе. Затем полученную композицию вводят в резиновую смесь на вальцах или резиносмесителе в течение 5 минут при температуре валков 50-60°С. Вулканизацию проводят при температуре 155°С в течение 20 минут. Производится выдержка вулканизатов при комнатной температуре до испытаний не менее 6 часов. Состав резиновых смесей приведен в табл.1.

Испытания физико-механических свойств вулканизатов проводят по ГОСТ 270-75, объемный износ - по ГОСТ 25509-79, коэффициент морозостойкости при растяжении - по ГОСТ 13808-79, маслостойкость определяют в среде масла АМГ-10 по ГОСТ 9.030-74. Свойства вулканизатов приведены в табл.2.

Технико-экономическая эффективность

Использование данного изобретения позволяет получать резины уплотнительного назначения с улучшенным и стабильным уровнем эксплуатационных характеристик.

Композиты из резиновой смеси заявляемого состава и прототипа имеют одинаковый уровень свойств, но из-за применения в заявляемом составе синтетического наполнителя (наношпинели магния) имеют более стабильные свойства в отличие от прототипа, имеющего в своем составе природный цеолит.

Отличием в изготовлении резиновой смеси заявляемого состава от прототипа является отсутствие необходимости проведения механической активации синтетической наношпинели магния, что способствует упрощению технологического способа изготовления резиновой смеси и, в конечном итоге, ведет к экономической выгоде.

Источники информации

1. Голубева А.И., Кондакова Л.А. Уплотнения и уплотнительная техника: справочник под общей редакцией А.И.Голубева, Л.А.Кондакова. - М.: Машиностроение, 1986 г. - 464 с.

2. Кулезнев В.Н. Смеси полимеров. - М.: Химия, 1980 г.

3. Охлопкова А.А., Адрианова О.А., Попов С.Н. Модификация полимеров ультрадисперсными соединениями. Якутск: ЯФ Изд-во СО РАН, 2003.

4. Соколова М.Д., Ларионова М.Л., Биклибаева Р.Ф., Попов С.Н., Морова Л.Я., Адрианова О.А. Патент РФ №2326903 «Цеолитосодержащая морозостойкая резиновая смесь». Бюл. №17 от 20.06.2008 г.

5. Авакумов Е.Г., Девяткина Е.Т., Косова Н.В., Ляхов Н.З. Патент РФ №2078037 «Способ получения алюмосиликата щелочноземельного металла». Бюл. №1 от 27.04.1997 г.

Таблица 1
Состав резиновых смесей
Ингредиент	Состав, мас.ч.
Ингредиент	Известный	По изобретению	Контрольные
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Бутадиен-нитрильный каучук с содержанием акрилонитрила 18 мас.%	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0
Сера	2,65	2,45	2,65	2,50	2,45	2,50	2,50	2,50	2,50
N,N'-дифенилгуанидин	0,30	0,20	0,30	0,25	0,20	0,25	0,25	0,25	0,25
Ди(2-бензотиазолил)дисульфид	2,80	2,60	2,80	2,70	2,60	2,70	2,70	2,70	2,70
Оксид цинка	7,60	7,40	7,60	7,50	7,40	7,50	7,50	7,50	7,50
Альдоль-α-нафтиламин	4,20	3,80	4,20	4,00	3,80	4,00	4,00	4,00	4,00
N-(4-гидроксифенил) нафтиламин-2	1,10	0,90	1,10	1,00	0,90	1,00	1,00	1,00	1,00
N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенилендиамин-1,4	1,20	0,80	1,20	1,00	0,80	1,00	1,00	1,00	1,00
Технический углерод П803	132,0	128,0	132,0	130,0	128,0	130,0	130,0	130,0	130,0
Стеариновая кислота	1,20	0,80	1,20	1,00	0,80	1,00	1,00	1,00	1,00
Дибутилфталат	22,0	18,0	22,0	20,0	18,0	20,0	20,0	20,0	20,0
Шпинель магния	-	0,5	1,0	2,0	1,0	2,5	0,5	2,5	1,0
Активированный цеолит	1,0	-	-	-	-	-	-	-	-
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен	20,0	10,0	20,0	30,0	30,0	40,0	5,0	20,0	40,0

Таблица 2
Свойства вулканизатов
Показатель	Резиновая смесь по примерам
Показатель	Известная	По изобретению	Контрольные
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Условная прочность при растяжении, МПа	13,5	12,6	13,6	14,6	14,9	11,1	10,2	13,0	10,3
Относительное удлинение при разрыве, %	251	264	253	219	215	153	269	266	160
Коэффициент морозостойкости по эластическому восстановлению после сжатия, 20% при -50°С	0,614	0,568	0,616	0,652	0,649	0,460	0,480	0,431	0,430
Объемный износ при абразивном истирании, см³	0,086	0,108	0,079	0,053	0,062	0,030	0,130	0,080	0,041
Маслостойкость в среде масла АМГ-10 при 70°С в течение 72 ч	-0,016	-0,017	-0,015	-0,015	-0,014	-0,023	-0,020	-0,018	-0,021

Резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука с содержанием акрилонитрила 18 мас.% БНКС-18, включающая серу, оксид цинка, стеариновую кислоту, N,N'-дифенилгуанидин, ди-(2-бензотиазолил)-дисульфид, альдоль-α-нафтиламин, N-(4-гидроксифенил)-нафтиламин-2, N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенилендиамин-1,4, технический углерод П803 с удельной поверхностью 12-18 м²/г, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит сверхвысокомолекулярный полиэтилен и синтетическую наношпинель магния при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

бутадиен-нитрильный каучук с содержанием акрилонитрила 18 мас.% БНКС-18	100,00
сера	2,45-2,65
N,N'-дифенилгуанидин	0,20-0,30
ди(2-бензотиазолил)дисульфид	2,60-2,80
оксид цинка	7,40-7,60
альдоль-α-нафтиламин	3,80-4,20
N-(4-гидроксифенил)нафтиламин-2	0,90-1,10
N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенилендиамин-1,4	0,80-1,20
технический углерод П803	128-132
стеариновая кислота	0,80-1,20
дибутилфталат	18-22
сверхвысокомолекулярный полиэтилен	10
синтетическая наношпинель магния	2-5

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к производству ряда резиновых смесей, имеющих в своем составе минеральные наполнители. .

Способ получения фрикционных полимерных материалов // 2419639

Изобретение относится к способу получения фрикционных полимерных материалов и может быть использовано при изготовлении тормозных колодок железнодорожных вагонов и локомотивов, для автотранспорта, подъемных кранов, дисков сцепления и других изделий.

Способ модификации резиновых смесей и резин // 2414486

Изобретение относится к способу получения резиновых смесей на основе высокомолекулярных карбоцепных каучуков и резин общего и специального назначения. .

Полимерная композиция для особо сложных условий эксплуатации, уплотнительное устройство подвижных и неподвижных соединений, диафрагма и способ изготовления полимерных изделий для пневматических тормозных систем железнодорожного подвижного состава // 2413741

Полимер-резиновая композиция для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений // 2407761

Изобретение относится к резинотехнической промышленности, в частности к производству полимерных композиций для изготовления железнодорожных подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений повышенной долговечности.

Резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений // 2400497

Изобретение относится к резинотехническому производству, а именно к резиновым смесям для изготовления морозостойких и маслостойких железнодорожных подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений.

Резиновая смесь и шина, функционирующая в спущенном состоянии, в которой использована указанная смесь // 2395543

Изобретение относится к резиновой промышленности и касается резиновой смеси для шин, функционирующих в спущенном состоянии. .

Способ получения фрикционных полимерных материалов // 2393177

Изобретение относится к способу получения фрикционных полимерных материалов и может быть использовано при изготовлении тормозных колодок железнодорожных вагонов и локомотивов, для автотранспорта, подъемных кранов, конструкционных изделий в машиностроении и других изделий.

Полимерная противостарительная паста для резины на основе бутадиен-нитрильных каучуков // 2383567

Изобретение относится к получению полимерной противостарительной пасты для резин на основе бутадиен-нитрильных каучуков с невысокой вязкостью, обладающей хорошей диспергируемостью в эластомерной матрице и придающей вулканизатам высокий уровень термоокислительной стойкости, и может быть использовано в резинотехнической промышленности для получения вулканизатов с повышенной термоокислительной стойкостью.

Вулканизуемая резиновая смесь // 2380386

Изобретение относится к производству вулканизуемой резиновой смеси на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, используемой для изготовления резиновых технических изделий, предназначенных для нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности, машиностроения.

Композиционный резинополимерный износостойкий материал для гидравлических устройств // 2425850

Изобретение относится к полимерному материаловедению и может быть использовано в машиностроении для изготовления износостойких уплотнений штоков и цилиндров гидравлических устройств вместо шевронных резинотканевых манжет, а также для изделий конструкционного назначения в горнодобывающей, нефтегазодобывающей и химической промышленности.

Формуемая композиция, содержащая полиэтилен, для изготовления пленок и способ получения формуемой композиции в присутствии смешанного катализатора // 2421485

Изобретение относится к формуемой композиции на основе полиэтилена, предназначенной для получения пленок. .

Полимерная окрашенная композиция // 2420541

Изобретение относится к полимерным окрашенным композициям на основе полиолефинов. .

Полиэтилен высокой плотности // 2419640

Способ получения микропористой полиэтиленовой мембраны и сепаратор аккумулятора // 2418623

Изобретение относится к технологии получения микропористых полиэтиленовых мембран, которые могут быть применены в сепараторах аккумуляторов. .

Биологически разрушаемая термопластичная композиция с использованием природного наполнителя // 2418014

Изобретение относится к биологически разрушаемой термопластичной композиции, применяемой в производстве пленок и различных термоформованных изделий в виде потребительской тары.

Полиолефиновые композиции, обладающие хорошей устойчивостью к белению // 2408623

Изобретение относится к композиции на основе пропилена, обладающей хорошим балансом механических свойств и пригодной для изготовления изделий, полученных литьем под давлением, таких как кожухи батарей и товары народного потребления, и при процессах термоформования.

Полимерная композиция для получения биодеградируемых формованных изделий из расплава // 2408621

Изобретение относится к полимерным композициям, предназначенным для получения биодеградируемых термоформованных изделий и пленок, в том числе коррексы для цветочной и овощной рассады, пленки для мульчирования и уничтожения сорняков с эффектом прогревания.

Полиэтиленовая формовочная композиция для стальных труб с покрытием // 2408620

Изобретение относится к полиэтиленовой формовочной композиции для получения защитных покрытий на трубах. .

Многослойная, микропористая полиэтиленовая мембрана, способ ее получения и сепаратор аккумулятора // 2406561

Изобретение относится к технологии производства микропористых мембран, в частности многослойных, микропористых полиэтиленовых мембран, которые могут быть использованы в различных фильтрах, сепараторах для литьевых аккумуляторов, сепараторах электролитических конденсаторов.

Композиция стабилизированного эластомера, стабилизатор, способ стабилизации эластомеров и способ предотвращения обесцвечивания субстратов // 2261258

Изобретение относится к композициям, содержащим эластомер, чувствительный к окислительной, термальной, динамической или свето- и/или озон-индуцированной деградации, и в качестве стабилизатора, по крайней мере, одно соединение типа S-замещенного 4-(3-меркаптосульфинил-2-гидроксипропиламино)дифениламина, а также к способу предотвращения контактного обесцвечивания субстратов, вступающих в контакт с эластомерами, и к способу стабилизации эластомеров, который включает введение в них или покрытие их, по крайней мере, одного соединения типа S-замещенного 4-(3-меркаптосульфинил-2-гидроксипропиламино)дифениламина.