Огнестойкая резиновая смесь
Владельцы патента RU 2513628:
Открытое акционерное общество "Чебоксарское производственное объединение имени В.И. Чапаева" (RU)
Изобретение относится к области получения огнестойкой резиновой смеси и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и горнодобывающей промышленности. Резиновая смесь включает следующие ингредиенты, масс.ч. (на 100,00 масс.ч. каучука): каучук бутадиен-нитрильный - 100,00; тиурам Д - 1,5; N,N'-дитиодиморфолин - 2,0; сульфенамид Ц - 2,0; нафтам-2 - 1,5; диафен ФП - 1,0; стеарин - 1,0; канифоль - 5,0; N-нитрозодифениламин - 1,0; мел - 30,0; технический углерод П 701 - 55,0; технический углерод П 514 - 20,0; оксид цинка - 5,0; трехокись сурьмы - 4,0; хлорпарафин ХП-1100 - 20,0; трихлорэтилфосфат - 15,0; борат бария - 5,0. Техническим результатом является получение огнестойкой резиновой смеси с высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред и с повышенными упругопрочностными свойствами. 2 табл.
Изобретение относится к области получения огнестойкой резиновой смеси и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и горнодобывающей промышленности.
Известна резиновая смесь на основе композиции из бутадиен (метил) стирольного каучука, поливинилхлорида и модифицирующей добавки - 2,6-дитрет-бутил-4-метиламинодиметилфенол (I) или поли- (N-3,5-дитрет-бутил-4-окситолил) этиленимин, включающая также вулканизующий агент, оксид металла и органический активатор вулканизации (Патент RU №2010814 1994 г.).
Недостатком данной резиновой смеси являются низкие показатели по маслобензостойкости и упругопрочностным свойствам, недостаточно высокая огнестойкость.
Наиболее близкой по технической сущности является резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука марки БНКС-40 AM, (АМН) -100,0, включающая, масс, ч: тиурам Д - 1,5; N,N'-дитиодиморфолин - 2,0; сульфенамид «Ц» - 2,0; нафтам-2 - 1,5; диафен ФП- 1,0; белила цинковые - 5,0, канифоль - 5,0, мел ММОР, ММС-1 - 30,0, технический углерод П 701-55,0; технический углерод П 514 - 20,0, дибутилфталат - 15,0, описанная в патенте на изобретение RU №2232171 2002 г., которая по числу совпадающих признаков выбрана в качестве наиболее близкого аналога-прототипа предложенной смеси. Вулканизаты из резиновых смесей на основе бутадиен-нитрильных каучуков (БНК) характеризуются высокой стойкостью к воздействию различных агрессивных сред (масла, смазки, нефть). Благодаря этим свойствам они широко используются для изготовления уплотнителей, прокладок, манжет, рукавов, пыльников и других резинотехнических изделий. Однако одним из существенных недостатков указанных резин является низкая огнестойкость.
Задачей изобретения является повышение огнестойкости резиновой смеси при воздействии искр и открытого огня, улучшение физико-механических показателей с сохранением стойкости к действию агрессивных сред.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение огнестойкой резины с высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред и с повышенными упругопрочностными свойствами.
Поставленная задача достигается подбором антипиренов и оптимизацией в определенном соотношении количества горючих ингредиентов в составе резины. Резиновая смесь состоит, масс. ч.:
| Бутадиен-нитрильный каучук | 100,0 |
| Тиурам Д | 1,3-1,6 |
| N,N'-дитиодиморфолин | 1,8-2,1 |
| Сульфенамид Ц | 1,8-2,1 |
| Нафтам-2 | 1,3-1,6 |
| Диафен ФП | 0,8-1,2 |
| Стеарин | 0,8-1,2 |
| Канифоль | 4,0-6,0 |
| N-нитрозодифениламин | 0,5-1,0 |
| Мел | 20,0-30,0 |
| Технический углерод П 701 | 45,0-55,0 |
| Технический углерод П 514 | 15,0-25,0 |
| Оксид цинка | 3,0-5,0 |
| Трехокись сурьмы | 3,0-5,0 |
| Хлорпарафин ХП-1100 | 17,0-22,0 |
| Трихлорэтилфосфат (ТХЭФ) | 12,0-18,0 |
| Борат бария | 4,0-6,0 |
Введение ингредиентов выше или ниже предельных значений приводит к ухудшению выходных характеристик резин. Новым является сочетание в определенном соотношении известных антипиренов, используемых в резиновой промышленности и использование трихлорэтилфосфата в качестве пластификатора, что позволяет получить технический результат.
По мнению заявителя, данный состав резиновой смеси неизвестен и можно сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности по новизне.
Так как заявленная совокупность существенных признаков проявляет новые свойства, позволяющие получить изменение количественной меры результата, а именно повышение огнестойкости, улучшение физико-механических показателей резины по сравнению с известной резиной, то можно сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности "изобретательский уровень".
Получение заявляемой резиновой смеси проводят в промышленных условиях на смесительных вальцах.
Резиновая смесь получена путем смешения каучука БНКС-40 АМН с ингредиентами на лабораторных вальцах в течение 35-40 мин. При этом порядок ввода ингредиентов следующий:
1. Роспуск и пластификация каучука БНКС-40 АМН в течение 5 мин при зазоре между валками 1-2 мм;
2. Ввод стеарина, сульфенамида Ц, нафтама - 2, N-нитрозодифениламина, оксида цинка, диафена ФП в течение 3 мин, увеличение зазора между валками до 5-6 мм;
3. Ввод мела, бората бария, триоксида сурьмы, канифоли в течение 2 мин;
4. Ввод технического углерода П 701, хлорпарафина ХП-1100 в течение 8 мин;
5. Вод технического углерода П 514, трихлорэтилфосфата в течение 10 мин;
6. Ввод тиурама N,N'-дитиодиморфолина в течение 4 мин, уменьшение зазора до 1-2 мм;
7. Пропуск через зазор между валками 1-2 мм в течение 3 минут. Охлаждение смеси проточной водой до температуры не более 20°С.
Образцы для определения физико-механических показателей и огнестойкости резиновой смеси приготовлены согласно принятым в резиновой промышленности стандартам.
Для получения резиновой смеси использованы следующие материалы: бутадиен-нитрильный каучук марки БНКС-40 АМН - ТУ 38.30313-2006; ускорители вулканизации - тиурам Д (тетрометилтиурамидсульфид) - ГОСТ 740-76, сульфенамид Ц (N-циклогексилбензотиазосульфенамид-2) - ТУ 113-00-057616376-02-95; вулканизующий агент - N,N'-дитиодиморфолин - ТУ 6-14-321-79; наполнители - технические углероды П 701 и П 514 - ГОСТ 7885-86; мел - ГОСТ 12085-88; активатор вулканизации - оксид цинка (цинковые белила) - ГОСТ 202-84; технологическая добавка - стеарин - ГОСТ 6484-96; противостарители - нафтам-2 (фенил-2-нафтиламин) - ГОСТ 39-79, диафен ФП (N-фенил-N'-изопропилпарафенилендиамин) - ТУ6-14-817-81; антискорчинг - N-нитрозодифениламин - ТУ 6-14-907-88; пластификаторы трихлорэтилфосфат - ТУ 2493-319-05763441-2000, канифоль - ГОСТ 19113-84; антипирены трехокись сурьмы ТУ 48-14-1-88; хлорпарафин ХП-1100 - ТУ 2493-211-05763458-97; борат бария - ТУ 113-07-014-91.
В предлагаемой резиновой смеси могут использоваться аналоги каучуков и ингредиентов, выпускаемые различными фирмами.
Составы резиновых смесей приведены в табл.1.
| Таблица 1 | ||
| Содержание ингредиентов, мас.ч. | ||
| Ингредиенты | Резиновая смесь по изобретению | Прототип |
| Бутадиен-нитрильный каучук | 100,0 | 100,0 |
| Тиурам Д | 1,5 | 1,5 |
| N,N'-дитиодиморфолин | 2,0 | 2,0 |
| Сульфенамид Ц | 2,0 | 2,0 |
| Нафтам-2 | 1,5 | 1,5 |
| Диафен ФП | 1,0 | 1,0 |
| Стеарин | 1,0 | - |
| Канифоль | 5,0 | 5,0 |
| N-нитрозодифениламин | 1,0 | - |
| Дибутилфталат | - | 15,0 |
| Мел | 30,0 | 30,0 |
| Технический углерод П 701 | 55,0 | 55,0 |
| Технический углерод П 514 | 20,0 | 20,0 |
| Оксид цинка | 5,0 | 5,0 |
| Трехокись сурьмы | 4,0 | - |
| Хлорпарафин ХП-1100 | 20,0 | - |
| Трихлорэтилфосфат | 15,0 | - |
| Борат бария | 5,0 | - |
Сравнительные технические характеристики новой рецептуры резиновой смеси по заявке на изобретение и резиновой смеси - прототипа приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||
| № п/п | Наименование показателей | Резиновая смесь по изобретению | Прототип | Методы контроля |
| 1 | Условная прочность при растяжении, МПа, не менее | 10,0 | 12,0 | ГОСТ 270-75 |
| 2 | Относительное удлинение при разрыве, % | 400 | 300 | ГОСТ 270-75 |
| 3 | Твердость по Шор А, ед. Шор А | 70-75 | 60-75 | ГОСТ 263-75 |
| 4 | Огнестойкость (время горения образца), сек | 1-2 | Более 20 | |
| 5 | Кислородный индекс, г/м3 | 28,2 | - | ГОСТ 12.1.044- 89 |
| 6 | Изменение показателей в И+Т(7:3) при 23°С, в течении 24 ч, % | +10 | +10 | ГОСТ 9.030 -74 |
Из таблицы 2 следует, что резиновая смесь по изобретению на основе бутадиен-нитрильного каучука обладает повышенными упругопрочностными свойствами по сравнению с прототипом, более высокой огнестойкостью (меньшим временем горения образца), а также высоким значением кислородного индекса, то есть относится к трудногорючим материалам.
Учитывая вышеизложенное, по мнению заявителя, изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Огнестойкая резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающая тиурам Д, N,N'-дитиодиморфолин, сульфенамид Ц, нафтам-2, диафен ФП, канифоль, мел, технический углерод П 701, технический углерод П 514, оксид цинка, отличающаяся тем, что смесь дополнительно содержит стеарин, N-нитрозодифениламин, трехокись сурьмы, хлорпарафин ХП-1100, трихлорэтилфосфат, борат бария при следующем соотношении ингредиентов, масс.ч.:
| Бутадиен-нитрильный каучук | 100,0 |
| Тиурам Д | 1,3-1,6 |
| N,N'-дитиодиморфолин | 1,8-2,1 |
| Сульфенамид Ц | 1,8-2,1 |
| Нафтам-2 | 1,3-1,6 |
| Диафен ФП | 0,8-1,2 |
| Стеарин | 0,8-1,2 |
| Канифоль | 4,0-6,0 |
| N-нитрозодифениламин | 0,5-1,0 |
| Мел | 20,0-30,0 |
| Технический углерод П 701 | 45,0-55,0 |
| Технический углерод П 514 | 15,0-25,0 |
| Оксид цинка | 3,0-5,0 |
| Трехокись сурьмы | 3,0-5,0 |
| Хлорпарафин ХП-1100 | 17,0-22,0 |
| Трихлорэтилфосфат | 12,0-18,0 |
| Борат бария | 4,0-6,0 |
