Композиционный материал на основе гидрированного бутадиен-нитрильного и акрилатного каучуков


 


Владельцы патента RU 2492193:

Открытое акционерное общество "Беларусьрезинотехника" (BY)

Изобретение относится к производству композиционного материала на основе гидрированного бутадиен-нитрильного и акрилатного каучуков и может найти применение для изготовления пластин резиновых теплостойких, валов обрезиненных, резиновых уплотнительных деталей. Композиционный материал на основе гидрированного бутадиен-нитрильного и акрилатного каучуков включает стеарат металла, сульфенамид Ц, тиурам Д, четвертичное аммониевое основание, стеариновую кислоту, окись цинка, смесь диафена ФП и ацетонанила Р, технический углерод, N,N'-дитиодиморфолин, 2,2-дибензтиазолдисульфид, 1,2-полибутадиен, N-циклогексилтиофталимид и технологическую добавку. Изобретение позволяет улучшить реологические свойства, расширить диапазон физико-механических и низкотемпературных свойств композиционного материала при сохранении деформационных свойств, а также дает возможность переработки как формовым, так и неформовым способом. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение может быть использовано для производства композиционного материала на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука и акрилатного каучука, применяемого для изготовления пластин резиновых теплостойких, валов обрезиненных, резиновых уплотнительных деталей.

Композиционные материалы на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука характеризуюся высокими упруго-прочностными свойствами, абразивостойкостью, наряду с отличным балансом низкотемпературных свойств и стойкости к жидким средам. Использование акрилатного каучука позволяет получать материалы с высокими тепло- и маслостойкими свойствами [1].

Композиционный материал на основе смеси гидрированного бутадиен-нитрильного каучука и акрилатного каучука обеспечивает сочетание высоких значений физико-механических показателей, маслобензостойкости и стойкости к высоким температурам.

Однако композиционные материалы на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука и акрилатного каучука характеризуются неудовлетворительными технологическими свойствами - склонностью к подвулканизации, высокой вязкостью, что затрудняет переработку этого материала на технологическом оборудовании.

Наиболее близкой по технологической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой композиции является вулканизуемая резиновая смесь [2] на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, включающая серу в количестве 0,5-1,2 мас.ч., сульфенамид Ц в количестве 0,5-1,5 мас.ч., оксид цинка в количестве 3,0-5,0 мас.ч., стеариновую кислоту в количестве 1,0-2,0 мас.ч., технический углерод в количестве 40,0-50,0 мас.ч., антиоксидант в количестве 3,0-3,8 мас.ч. Дополнительно вулканизуемая резиновая смесь содержит: акрилатный каучук в количестве 5,0-30,0 мас.ч., четвертичное аммониевое основание в количестве 2,0-6,0 мас.ч., стеарат металла в количестве 2,0-4,0 мас.ч., тиурам Д в количестве 1,0-2,0 мас.ч., каптакс в количестве не более 0,5 мас.ч., пластификатор в количестве не более 10,0 мас.ч.

Недостатками известной вулканизуемой резиновой смеси на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, обладающей улучшенными технологическими свойствами, высокими теплостойкими и агрессивостойкими свойствами с одновременным снижением остаточной деформации сжатия, являются узкий диапазон реологических, физико-механических и низкотемпературных свойств, высокая склонность к подвулканизации, не позволяющая перерабатывать композиции неформовым способом. Использование серной ускорительно-вулканизующей системы известной вулканизуемой резиновой смеси обуславливает повышенную склонность к подвулканизации, малый индукционный период и приводит к образованию нестабильной полисульфидной структуры сетки поперечных связей, характеризующейся большим накоплением остаточных деформаций при сжатии при высоких температурах.

Целью настоящего изобретения является улучшение реологических свойств, расширение диапазона физико-механических и низкотемпературных свойств композиций при сохранении деформационных свойств, возможность переработки композиционного материала как формовым, так и неформовым способом на различном вулканизационном оборудовании, что позволит расширить ассортимент выпускаемых изделий.

Поставленная цель достигается тем, что предлагается композиционный материал на основе гидрированного бутадиен-нитрильного и акрилатного каучуков, включающий вулканизующие агенты, ускорители вулканизации, активаторы вулканизации, технический углерод, неактивные наполнители, антиоксидант, N-циклогексилтиофталимид, пластификатор, стеариновую кислоту и технологическую добавку при следующих соотношениях компонентов, мас.ч.:

гидрированный бутадиен-нитрильный каучук 90,0-95,0
акрилатный каучук 5,0-10,0
вулканизующие агенты:
N,N'-дитиодиморфолин 1,5-2,5
стеарат металла 0,1-0,5
ускорители вулканизации:
сульфенамид Ц 0,5-1,5
тиурам Д 1,5-3,5
2,2-дибензтиазолдисульфид 0,5-1,5
четвертичное аммониевое основание 0,1-0,5
активаторы вулканизации:
окись цинка 3,0-5,0
1,2-полибутадиен 1,0-10,0
технический углерод 20,0-100,0
неактивные наполнители не более 20,0
антиоксидант: смесь диафена ФП и ацетонанила Р 1,0-3,0
N-циклогексилтиофталимид 0,1-0,7
пластификатор не более 40,0
стеариновая кислота 0,5-2,0
технологическая добавка 2,0-10,0

В предлагаемом композиционном материале могут использоваться 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% и акрилатные каучуки марок: Ну Temp 4053 ЕР фирмы Zeon Chemicals, Европрен AR фирмы Enichem, Крайнак (Канада), Nipol AR фирмы Nippol Zeon.

В качестве вулканизующего агента используются N,N'-дитиодиморфолин, стеараты металлов (натрия, цинка).

В качестве ускорителей вулканизации используются: четвертичное аммониевое основание, сульфенамид Ц (N-циклогексилбензтиазолил-2-сульфенамид), тиурам Д (тетраметилтиурамдисульфид), 2,2-дибензтиазолдисульфид.

В качестве активаторов вулканизации используются окись цинка, 1,2-полибутадиен.

С целью усиления возможно использование следующие марки малоактивных и полуактивных наполнителей: технический углерод П803, П514, N550.

В качестве неактивных наполнителей возможно использование графита, таурита, шунгита, талька, мела, коалина.

В качестве антиоксиданта используется смесь диафена ФП (N-изопропил-N-фенил-п-фенилендиамин) и ацетонанила Р (2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин).

Пластификаторы, представляющие собой сложные эфиры различных спиртов и дикарбоновых кислот или адипинаты, вводятся в резиновую смесь для улучшения обработки, расширения диапазона низкотемпературных свойств.

В качестве технологической добавки могут использоваться: эластид кр. м. С, Т (продукт регенерации капролактама в производстве поликапроамида), олигоэфиракрилаты, низкомолекулярный полиэтилен, структол WB 222 (сложные эфиры насыщенных жирных кислот), многофункциональные технологические добавки на основе металлических мыл, высококипящих спиртов и жирных кислот [3, 4].

Отличительным признаком предлагаемого композиционного материала на основе гидрированного бутадиен-нитрильного и акрилатного каучуков является использование N,N'-дитиодиморфолина, 2,2-дибензтиазолдисульфида, 1,2-полибутадиена, N-циклогексилтиофталимида и технологической добавки.

Процесс смешения композиций осуществляется на вальцах См 2130 660/660 при последовательном вводе компонентов. Общее время смешения и гомогенизации составляет от 30 до 50 минут. Возможно использование других традиционных методов смешения.

Изобретение поясняется примерами 1-10, составы которых представлены в таблице 1. Физико-механические показатели композиционного материала на основе гидрированного бутадиен-нитрильного и акрилатного каучуков приведены в таблице 2.

Вязкоэластические свойства композиционного материала исследованы на анализаторе перерабатываемости резин марки МДР 2000. Физико-механические показатели определялись по ГОСТ 270-75, ГОСТ 9.029-74, ГОСТ 12535-84, ГОСТ 7912-74 на стандартных образцах, свулканизованных в оптимуме вулканизации 151°C×30 минут.

Предлагаемая композиция на основе гидрированного бутадиен-нитрильного и акрилатного каучуков, включающая вулканизующие агенты, ускорители вулканизации, активаторы вулканизации, технический углерод, неактивные

Таблица 1
Составы композиционного материала
№ п/п Наименование материалов Примеры, мас.ч.
Извест
ный
Предлагаемые
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 Гидрированный бутадиен-нитрильный каучук Therban C3446 95,0 90,0 90,0 95,0 90,0 95,0 90,0 95,0 90,0 95,0 90,0
2 Акрилатный каучук HyTemp 4053 EP 5,0 10,0 10,0 5,0 10,0 5,0 10,0 5,0 10,0 5,0 10,0
3 Сера 1,0 - - - - - - - - - -
4 Вулканизующий агент -N,N'-дитиодиморфолин - 2,5 1,5 2,0 2,5 2,0 2,0 2,0 2,0 1,5 2,0
5 Вулканизующий агент - стеарат металла стеарат натрия 2,0 0,5 0,5 0,2 0,5 0,1 0,5 0,2 0,5 0,5 0,5
6 Ускорители вулканизации:
сульфенамид Ц 1,0 1,5 1,5 1,5 1,5 0,5 1,0 1,5 1,0 1,5 1,5
тиурамД 1,5 2,0 2,0 1,5 2,0 3,0 1,0 2,0 2,5 3,5 2,0
2,2-дибензтиазолдисульфид - 1,0 1,0 1,0 1,0 0,5 1,0 1,5 1,5 1,0 1,0
четвертичное аммониевое основание 2,0 0,5 0,5 0,2 0,5 0,1 0,5 0,2 0,5 0,2 0,5
7 Активатор вулканизации: окись цинка 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 3,0 5,0 5,0 5,0 5,0 3,0
8 1,2-полибутадиен - 4,0 1,0 4,0 5,0 6,0 8,0 1,0 10,0 3,0 10,0
9 Антиоксидант:
диафен ФП 1,0 1,0 1,0 0,5 1,5 1,0 2,0 1,0 0,5 1,0 0,5
ацетонанил Р 2,0 2,0 1,0 0,5 1,0 1,0 1,0 1,0 0,5 2,0 2,0
10 N-циклогексилтиофталимид - 0,5 0,7 0,1 0,1 0,5 0,5 0,5 0,1 0,7 0,5
11 Пластификатор: дибутилсебацинат - - - - 40,0 - - - - - 25,0
12 Наполнители:
техуглерод П-514 40,0 75,0 90,0 20,0 90,0 75,0 15,0 90,0 100,0 80,0 80,0
техуглерод П-803 - - - - - - 15,0 - - - -
13 Неактивные наполнители:
тальк - - - - - 20,0 - - - - -
графит - - - - - - - - - 20,0 -
14 Антиадгезив: стеариновая кислота 2,0 1,5 2,0 0,5 2,0 1,5 0,5 2,0 2,0 2,0 1,0
15 Технологические добавки:
НМПЭ - - - 10,0 - 2,0 - 2,0 - 5,0 -
структол WB 222 - 5,0 - - 4,0 - 2,0 - 2,0 - -
диспергатор FL - - 3,0 - - - - - - - 2,0
16 Общее время смешения, мин 35±5 40±5 45±5 35±5 45±5 40±5 35±5 45±5 50±5 40±5 45±5
Таблица 2
Физико-механические показатели композиционного материала на основе гидрированного бутадиен-нитрильного и акрилатного каучуков
№ п/п Наименование показателей Извест
ный
Предлагаемые варианты
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 Показатели реометрического экспресс-контроля:
ML, dNm 1,34 2,28 4,06 0,61 0,54 2,67 0,76 3,50 4,10 3,77 0,50
MH, dNm 12,69 22,26 29,70 11,74 10,87 26,47 12,69 28,71 30,70 25,07 10,75
ts1, min:sec 0:13 0:44 0:28 1:02 1:11 0:26 1:35 0:34 0:23 0:33 1:13
t90, min:sec 2:08 1:42 1:30 2:14 2:09 1:44 3:44 1:48 1:10 1:56 2:26
2 Вязкость, ед. Муни 70 97 104 50 33 98 52 100 108 90 47
3 Скорчинг: t5 5' 24' 17' на 40' на 40' 16' на 40' 13' 15' 20' на 40'
t35 7' 43,5' 25' не подвулк. не подвулк. 36' не подвулк. 19' 24' 27' не подвулк.
Δt 2' 19,5' 8' 20' 6' 9' 7'
4 Условная прочность при растяжении, МПа 20,2 22,1 21,4 24,1 15,4 16,1 19,6 16,6 16,9 14,8 14,3
5 Относительное удлинение при разрыве, % 340 280 300 530 420 340 570 300 300 380 570
6 Твердость по Шору А, усл. ед. 68 79 86 56 66 84 59 84 86 81 65
7 Относительная остаточная деформация (130°C×24 чх30%), % 65,0 56,2 51,5 60,6 64,7 45,8 58,7 53,4 48,7 57,3 63,1
8 Температурный предел хрупкости, °C -30 -30 -30 -32 -51 -31 -33 -30 -30 -30 -44

наполнители, антиоксидант, N-циклогексилтиофталимид, пластификатор, стеариновую кислоту и технологическую добавку, обеспечивает снижение накопления остаточных деформаций при сжатии, улучшение низкотемпературных свойств, увеличение индукционного периода вулканизации, что позволяет перерабатывать данный материал различными технологическими способами.

Композиционный материал на основе гидрированного бутадиен-нитрильного и акрилатного каучуков благодаря улучшенным реологическим свойствам, низкому накоплению остаточных деформаций при сжатии в процессе термического старения и широкому диапазону физико-механических и низкотемпературных свойств может использоваться для изготовления уплотнительных деталей для гидравлических и пневматических устройств компрессионным и литьевым способом, валов обрезиненных в вулканизационном котле и пластин резиновых теплостойких на барабанном вулканизаторе непрерывного действия.

Источники информации

1. Технология резины: Рецептуростроение и испытания. Под ред. Дика Дж. С.; - СПб.: Научные основы и технологии, 2010.

2. Патент BY 9649 C1 2007.08.30 МПК (2006) C08L 9/00 C08L 33/00 (прототип).

3. Тематический обзор. Гидрированные бутадиен-нитрильные каучуки. Свойства. Рецептуростроение. Применение. - М., 1991.

4. Материалы резиновой промышленности. Б.С. Гришин; Федер. агентство по образованию. Казан. гос. технол. ун-т. - Казань: КГТУ, 2010.

1. Композиционный материал на основе гидрированного бутадиен-нитрильного и акрилатного каучуков для изготовления пластин резиновых теплостойких, валов обрезиненных, резиновых уплотнительных деталей, включающий стеарат металла, сульфенамид Ц, тиурам Д, четвертичное аммониевое основание, стеариновую кислоту, окись цинка, в качестве антиоксиданта смесь диафена ФП и ацетонанила Р, технический углерод, отличающийся тем, что он дополнительно содержит N,N'-дитиодиморфолин, 2,2-дибензтиазолдисульфид, 1,2-полибутадиен, N-циклогексилтиофталимид, технологическую добавку при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

гидрированный бутадиен-нитрильный каучук 90,0-95,0
акрилатный каучук 5,0-10,0
N,N'-дитиодиморфолин 1,5-2,5
стеарат металла 0,1-0,5
сульфенамид Ц 0,5-1,5
тиурам Д 1,5-3,5
2,2-дибензтиазолдисульфид 0,5-1,5
четвертичное аммониевое основание 0,1-0,5
окись цинка 3,0-5,0
1,2-полибутадиен 1,0-10,0
технический углерод 20,0-100,0
антиоксидант: смесь диафена ФП
и ацетонанила Р 1,0-3,0
N-циклогексилтиофталимид 0,1-0,7
стеариновая кислота 0,5-2,0
технологическая добавка 2,0-10,0

2. Композиционный материал по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит неактивные наполнители в количестве не более 20,0 мас.ч.

3. Композиционный материал по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит пластификатор в количестве не более 40,0 мас.ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к производству вулканизуемой резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильных каучуков, перерабатываемой методом литья под давлением для изготовления резиновых уплотнительных деталей для гидравлических и пневматических устройств.

Изобретение относится к смесям полиамид-эластомер для изготовления формованных изделий. .
Изобретение относится к морозостойкой резиновой смеси и может быть использовано в автомобильной и резинотехнической промышленности для изготовления уплотнительных деталей, используемых в подвижных узлах механизмов, эксплуатирующихся в условиях низких температур.
Изобретение относится к области авиационной техники, машиностроению, а именно к легким, ударопрочным, трудносгорающим пеноматериалам, которые могут быть использованы в качестве конструкционных и теплоизоляционных заполнителей, а также для изготовления элементов «непотопляемых» конструкций с малым коэффициентом водо- и топливопоглощения, например поплавков уровнемеров топливных баков двигательных установок.

Изобретение относится к композиционным полимерным материалам на основе бутадиен-акрилонитрильного эластомера с высокой технологичностью переработки, который может найти применение при получении вулканизатов с повышенной прочностью при растяжении, сопротивлением раздиру, хорошими динамическими показателями и сопротивлением тепловому старению.

Изобретение относится к композиционным полимерным материалам на основе бутадиенового эластомера с высокой технологичностью переработки. .

Изобретение относится к композиционным полимерным материалам на основе бутадиен-акрилонитрильного эластомера, которые находят широкое применение в производстве кабельной продукции, в обувной промышленности.

Изобретение относится к резиновым смесям на основе бутадиен-акрилонитрильного каучука. .

Изобретение относится к производству вулканизуемой резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильных каучуков, перерабатываемой методом литья под давлением для изготовления резиновых уплотнительных деталей для гидравлических и пневматических устройств.

Изобретение относится к композициям для формования строительных и отделочных материалов, таких как плитка, черепица, шифер, обеспечивающих снижение сил сцепления между льдом и поверхностью отделочного материала и защищающих от воздействия атмосферных факторов.

Изобретение относится к композициям акрилового каучука, которые используют для изготовления резинотехнических изделий, например резиновых шлангов, уплотняющих изделий, резиновых изоляторов вибраций и т.д.

Изобретение относится к способу получения катионно-стабилизированных и редиспергируемых в воде полимерных порошковых составов. .

Изобретение относится к фотополимеризационноспособной акриловой композиции, содержащей способную к фотовосстановлению соль золота, золотосодержащему пространственно-сетчатому полимерному материалу на ее основе и способу получения указанного материала.

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам, в частности к способу получения нанокомпозита на основе жидкокристаллического полимера и неорганического полупроводника, который может быть широко использован в лабораторных исследованиях и в промышленности.

Изобретение относится к способу приготовления стабилизатора (противостарителя), ускорителя вулканизации или модифицированного природного каучука при использовании анилина.
Наверх