Вулканизуемая резиновая смесь на основе фторкаучука


 


Владельцы патента RU 2543179:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) (RU)

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к резиновой смеси на основе фторкаучука, и может быть использовано для изготовления колец, прокладок и других уплотнительных деталей, работающих в агрессивных средах при повышенных температурах. Вулканизуемая резиновая смесь на основе фторкаучука СКФ 26 включает вулканизующий агент - бифургин, активатор вулканизации - оксид магния, наполнитель - технический углерод П-803 и дополнительно магниевую лактамсодержащую комплексную соль в количестве 3 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука, полученную взаимодействием оксида магния с ε-капролактамом в расплаве ε-капролактама с салициловой кислотой при температуре 80-150°C в течение 90-120 мин при мольном соотношении компонентов: MgO - 1, ε-капролактам - 2, салициловая кислота - 2. Изобретение обеспечивает низкую вязкостью и высокую скоростью структурирования смеси на основе фторкаучука при сохранении физико-механических показателей вулканизатов. 3 пр., 3 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к резиновой смеси на основе фторкаучука, и может быть использовано для изготовления колец, прокладок и других уплотнительных деталей, работающих в агрессивных средах при повышенных температурах.

Известна вулканизуемая резиновая смесь на основе фторкаучука, содержащая, мас.ч.: СКФ-26 - 100; оксид магния - 10; белую сажу - 30; перекись бензоила - 3 (Справочник резинщика. - М., 1971, с.154-155).

Однако такая резиновая смесь прилипает к пресс-форме в процессе вулканизации, а вулканизаты, несмотря на высокую термостабильность, имеют невысокие физико-механические показатели.

Известна вулканизуемая резиновая смесь на основе фторкаучука, включающая, мас.ч.: СКФ-26 - 100; оксид магния - 15; печную сажу - 30; гексаметилендиамин - 3 (Справочник резинщика. - М., 1971, с.154-155).

Однако вулканизаты резиновых смесей с гексаметилендиамином дают низкие физико-механические показатели.

Известна вулканизуемая резиновая смесь на основе фторкаучука, содержащая, мас.ч.: СКФ-26 - 100; оксид магния - 6; сульфат бария - 26; гидроокись кальция - 5; наполнитель Т-900 - 20; ди-(4-оксифенил)диметилметан (бисфенол) - 1; трифенилбензилфосфонийхлорид -0,4; диспергатор (анилидперфторпеларгоновая кислота) - 0,15 (Пат. РФ №2199560, МПК C08L 27/20, опубл. 27.02.03).

Известна вулканизуемая резиновая смесь на основе фторкаучука, включающая, мас.ч.: СКФ-26 - 100; оксид магния - 13; сульфат бария - 20; гидроокись кальция - 1; фторид кальция - 15; резорцин - 0,6; триэтилбензиламмоний хлористый - 0,3 (Пат. РФ №2215758, МПК C08L 27/16, опубл. 10.11.03).

Однако резиновые смеси с бисфенолами и двухатомными фенолами (в частности, с резорцином) склонны к подвулканизации и при хранении теряют пластичность.

Наиболее близкой к заявляемой вулканизуемой резиновой смеси является резиновая смесь на основе фторкаучука, содержащая, мас.ч.: СКФ-26 - 100; оксид магния - 15; печную сажу (ТУ П-803) - 15; основание Шиффа бис-фурилиденгексаметилендиимин (бифургин) - 5 (Справочник резинщика. - М., 1971, с.154-155; ГОСТ 18376-79).

Однако такая резиновая смесь имеет склонность к подвулканизации, нестабильна при хранении и прилипает к пресс-форме в процессе вулканизации.

Техническим результатом является разработка вулканизуемой резиновой смеси на основе фторкаучука, обладающей низкой вязкостью и высокой скоростью структурирования при сохранении физико-механических показателей вулканизатов.

Поставленный технический результат достигается использованием вулканизуемой резиновой смеси на основе фторкаучука СКФ-26, включающей вулканизующий агент - бифургин, активатор вулканизации - оксид магния и наполнитель - технический углерод П-803, при этом дополнительно содержащей магниевую лактамсодержащую комплексную соль в количестве 3 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука, полученную взаимодействием оксида магния с ε-капролактамом в расплаве ε-капролактама с салициловой кислотой при температуре 80-150°C в течение 90-120 мин при мольном соотношении компонентов:

MgO - 1

ε-капролактам - 2

салициловая кислота - 2.

Для получения магниевой лактамсодержащей комплексной соли используют ε-капролактам по ГОСТ 7850-86, оксид магния по ГОСТ 4526-75 и салициловую кислоту по ГОСТ 624-70.

Температурный интервал выбран исходя из следующих соображений. Нижняя температура характеризует температуру плавления исходных веществ: температура плавления ε-капролактама 68°С, салициловой кислоты - 159°С. Их бинарный расплав при указанном в заявляемом материале соотношении жидкий только при 80°С. Верхний предел ограничивается температурой 150°С, выше которой начинается интенсивное газовыделение. Время синтеза определяли по окончанию газовыделения (паров H2O) из расплава.

Предпочтительной является температура синтеза 125°С. При температуре ниже 80°С возможно присутствие влаги, а при температуре выше 150°С ε-капролактам улетучивается из сферы реакции. Таким образом, данная температура освобождает систему от влаги, сохраняя ε-капролактам для последующего его вхождения в лигандную сферу.

Способ получения магниевой лактамсодержащей комплексной соли осуществляют следующим образом.

Пример 1. В реактор с мешалкой при температуре 80°С загружают 113 г ε-капролактама; после плавления ε-капролактама небольшими порциями при перемешивании добавляют 138 г салициловой кислоты. После гомогенизации бинарного сплава вводят 20 г предварительно просеянного через сито (160 мкм) оксида магния. Синтез магниевой лактамсодержащей комплексной соли происходит при постоянном перемешивании и температуре 80°С в течение 90-120 мин.

Пример 2. Способ получения магниевой лактамсодержащей комплексной соли осуществляют аналогично примеру 1 при температуре 125°С.

Пример 3. Способ получения магниевой лактамсодержащей комплексной соли осуществляют аналогично примеру 1 при температуре 150°С.

На образование комплексного соединения прежде всего указывает появление окраски при синтезе магниевой лактамсодержащей комплексной соли. В начале процесса оксид магния, попадая в прозрачный расплав ε-капролактама с салициловой кислотой, вызывает изменение его окраски. Таким образом, магниевым лактамсодержащим комплексным солям свойственна термохромность: при 80°С магниевая лактамсодержащая комплексная соль имеет бледно фиолетовую окраску; при 125°С она становится более интенсивной, приобретая насыщенный фиолетовый цвет, а при 150°С соль становится темно-фиолетовой.

На фигуре изображены кривые дифференциального термического анализа (ДТА) и дифференциально-термогравиметрического анализа (ДТГ).

Кривая ДТА свидетельствует о том, что ε-капролактам входит в лигандную сферу комплексных соединений при температуре синтеза 80-150°С. В противном случае, если предположить существование трехкомпонентной системы в виде механической смеси, на кривых ДТА появился бы эндотермический пик плавления ε-капролактама (68°С).

Судя по тому, что на участке кривой ДТА от 20 до 200°С нет явных пиков, свидетельствующих о протекании тепловых эффектов, можно предположить, что в этом температурном интервале комплексы, полученные при 80-150°С, достаточно устойчивы. Разложение комплексов, синтезированных в заявляемом температурном интервале с одновременной значительной потерей массы, судя по кривой ДТГ, начинается только при 200°С. Разложение комплекса приводит к высвобождению функциональных составляющих и при температуре термостатирования вулканизатов фторкаучука, равной 200°С, должно способствовать дополнительному сшиванию макромолекул эластомера.

ИК спектры характеризуются смещением частоты валентных колебаний (ν) карбонильной группы в сторону меньших частот. Так, для продуктов, полученных при 80, 125 и 150°С ν соответственно равны: 1626 см-1, 1626 см-1 и 1622 см-1, в то время как для ε-капролактама из данных монографии [Р. Сильверстейн, Г. Басслер, Т. Моррил Спектрометрическая идентификация органических соединений, Москва, 1977 г., с.195] ν равна 1650 см-1.

Нельзя исключить возможность присутствия во внешней координационной сфере ε-капролактама за счет NH-групп. Как и для валентных колебаний карбонильных групп, для деформационных колебаний NH-групп ε-капролактама также характерно смещение характеристических полос в низкочастотную область: так в спектрах некоторых лактамов [Р. Сильверстейн, Г. Басслер, Т. Морил. Спектрометрическая идентификация органических соединений, Москва, 1977 г., с.193] деформационные колебания NH-групп наблюдаются в области 1650-1515 см-1; в синтезированных продуктах деформационные колебания NH-групп для 80°С, 125°С и 150°С соответствуют частотам 1461, 1484, 1462 см-1.

Таким образом, координация NH- и СО- групп предполагает бидентантый характер вхождения ε-капролактама в лигандную сферу. Поэтому можно представить следующую структурную формулу полученной магниевой лактамсодержащей комплексной соли:

[Mg(C6H11NO)2](C7H6O3)2.

Резиновые смеси содержат фторкаучук СКФ-26 ГОСТ 18376-79, вулканизующий агент - бифургин ТУ 2491-409-05763441-2005; активатор вулканизации - оксид магния ГОСТ 4526-75, технический углерод П-803 ГОСТ 7885-86 (контрольная смесь); в опытных смесях, кроме указанных ингредиентов, дополнительно содержится магниевая лактамсодержащая комплексная соль [Mg(C6H11NO)2](C7H6O3)2.

Составы контрольной и опытных смесей представлены в таблице 1.

Таблица 1
Рецепт резиновой смеси на основе СКФ-26
№ п/п Ингредиенты Составы, мас.ч.
контр. оп. 1 оп. 2 оп. 3
1 Фторкаучук СКФ-26 100 100 100 100
2 Оксид магния 15 12 12 12
3 Технический углерод (П-803) 15 15 15 15
4 Бифургин 5 5 5 5
5 [Mg(C6H11NO)2](C7H6O3)2 по пр.1 - 3 - -
6 [Mg(C6H11NO)2](C7H6O3)2 по пр.2 - - 3 -
7 [Mg(C6H11NO)2](C7H6O3)2 по пр.3 - - - 3

Резиновые смеси готовили на лабораторных вальцах по обычной технологии; вулканизовали при температуре 165°С, контрольную - 40 мин, опытные - 30 мин (исходя из данных реометрических испытаний, представленных в табл.2 - время достижения оптимума вулканизации).

Таблица 2
Реометрические характеристики резиновых смесей на основе СКФ-26 (ГОСТ 12535-84)
Показатель Шифр резиновой смеси
контр. оп. 1 оп. 2 оп. 3
Минимальный крутящий момент, ML, Н·м 8,28 7,67 7,46 7,32
Максимальный крутящий момент, MH, Н·м 12,32 11,16 10,82 10,47
Время начала вулканизации, Ts, мин 3,78 2,60 2,72 2,60
Время достижения оптимума вулканизации, τS, мин 37,32 21,50 23,39 19,84
Скорость вулканизации, мин-1 2,98 5,29 4,84 5,80

Основным положительным фактором является снижение вязкости опытных резиновых смесей (исходя из минимального крутящего момента), что особенно важно для их реализации в условиях изготовления деталей литьем под давлением.

Из приведенных в табл.2 данных видно, что скорость вулканизации резиновых смесей, содержащих магниевую лактамсодержащую комплексную соль, выше скорости вулканизации контрольной резиновой смеси. Влияние магниевой лактамсодержащей комплексной соли не прекращается в процессе термостатирования - при температуре 200°С, когда начинается ее разложение. При этом высвобождаются функциональные группы, что должно было бы способствовать дополнительному сшиванию макромолекул эластомера. Однако, как оказалось, влияние магниевой лактамсодержащей комплексной соли на модули и прочностные свойства вулканизатов не столь существенно. Об этом свидетельствуют данные физико-механических испытаний вулканизатов резиновых смесей (табл.3, ГОСТ 270-75).

Таблица 3
Физико-механические показатели вулканизатов
Показатель Шифр резиновой смеси Нормированное значение показателя
контр. оп.1 оп. 2 оп. 3
Условное напряжение при 100% удлинении, МПа 9,7 7,7 6,9 6,4 -
Условная прочность при растяжении, МПа 13,2 12,5 12,3 12,3 не менее 12
Относительное удлинение при разрыве, % 153 190 203 210 не менее 150
Остаточное удлинение после разрыва, % 0 0 4 4 -

Из табл.3 видно, что физико-механические показатели вулканизатов опытных резиновых смесей укладываются в нормированные значения показателей. Поэтому технический результат можно считать достигнутым: разработана вулканизуемая резиновая смесь на основе фторкаучука, обладающая низкой вязкостью и высокой скоростью структурирования при сохранении физико-механических показателей вулканизатов.

Вулканизуемая резиновая смесь на основе фторкаучука СКФ-26, включающая вулканизующий агент - бифургин, активатор вулканизации - оксид магния и наполнитель - технический углерод П-803, отличающаяся тем, что дополнительно содержит магниевую лактамсодержащую комплексную соль в количестве 3 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука, полученную взаимодействием оксида магния с ε-капролактамом в расплаве ε-капролактама с салициловой кислотой при температуре 80-150°C в течение 90-120 мин при мольном соотношении компонентов:

MgO 1
ε-капролактам 2
салициловая кислота 2



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу получения термопластичной эластомерной композиции с повышенной стойкостью к действию агрессивных сред, которые могут быть использованы для изготовления методами литья под давлением и экструзии прокладок, втулок, манжет и других резинотехнических изделий, работающих в условиях контакта с агрессивными средами.

Изобретение относится к полимерному материаловедению, а именно к композиционным самосмазывающимся материалам, и может быть использовано в машиностроении для изготовления деталей узлов трения машин и технологического оборудования, работающих без применения внешней смазки.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к резиновой смеси на основе фторкаучука, и может быть использовано для изготовления колец, прокладок и других уплотнительных деталей, работающих в агрессивных средах при повышенных температурах.
Изобретение относится к композициям для нанесения фторполимерных покрытий в жидкой форме. .
Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано при изготовлении резиновых технических изделий из смеси на основе сополимеров винилиденфторида и гексафторпропилена с различной молекулярной массой, предназначенных для работы в агрессивных средах при повышенных температурах.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке резиновой смеси на основе фторкаучуков, используемых для изготовления резинотехнических изделий, работоспособных при температурах до 200°С в среде масел и топлив.

Изобретение относится к области получения резиновых смесей на основе фторкаучука СКФ-26 и может быть использовано для изготовления резинотехнических изделий: колец, прокладок, манжет, сальников, а также сильфонов, диафрагм, мембран и др., работающих в условиях воздействия воздуха при повышенных температурах до 200oС.

Изобретение относится к резиновой промышленности. .

Изобретение относится к резиновой смеси на основе фторкаучука СКФ-26 и может быть использовано для изготовления колец, прокладок, манжет, сальников и изделий, работающих при температурах до 200oC.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к смесям на основе фторкаучука, и может быть использовано для изготовления, например, сальников. .

Изобретение относится к области производства антифрикционных композиционных полимерных материалов и может быть использовано для изготовления трубных заготовок для втулок триангеля тормозной системы тележек грузового вагона.
Изобретение относится к области шинной и резинотехнической промышленности. Комплексный противостаритель для резин содержит порошкообразный носитель - оксид цинка и коллоидную кремнекислоту - и жидкий сплав противостарителей, изготовленный при 70-90°C, содержащий N-изопропил-N-фенил-n-фенилендиамин, ε-капролактам, борную кислоту в виде предварительно полученного расплава в ε-капролактаме при температуре 110-115°C, салициловую кислоту и дополнительно оксид цинка.

Изобретение относится к композиции стабилизатора галогенсодержащих полимеров, не содержащей тяжелых металлов, и может быть использовано для стабилизации галогенсодержащих полимеров, в частности - для предотвращения появления нежелательного розового оттенка, а также к формованным изделиям, содержащим эту композицию стабилизатора.
Изобретение относится к области шинной и резинотехнической промышленности. Комплексный противостаритель для резин содержит порошкообразный носитель - оксид цинка - и жидкий сплав противостарителей, полученный при 70-90°C, содержащий N-изопропил-N-фенил-n-фенилендиамин, борную кислоту в виде предварительно полученного расплава в ε-капролактаме при температуре 110-115°C, салициловую кислоту и дополнительно оксид цинка.
Изобретение относится к огнестойкой резиновой смеси и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, горнодобывающей и резинотехнической промышленности.
Изобретение относится к химической промышленности, в частности, к производству резиновых смесей, предназначенных для использования в производстве резинотехнических изделий.
Изобретение относится к области получения огнестойкой резиновой смеси и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и горнодобывающей промышленности.

Изобретение может быть использовано при производстве интегральных микросхем и других электронных устройств, использующих планарную технологию их изготовления, основанную на фотолитографических процессах.
Изобретение относится к области химии, в частности к композициям на основе полиорганосилоксана для использования в качестве амортизирующего материала, поглощающего ударную механическую энергию в машинах, механизмах, аппаратах, работающих на земле, в воздушном и космическом пространствах.
Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано для изготовления резинотехнических изделий. Резиновая смесь на основе бутадиен-метилстирольного каучука включает серу, дифенилгуанидин, ускоритель вулканизации, технический углерод, оксид цинка, стеариновую кислоту, противостаритель и модификатор.

Изобретение относится к композиции полиамидной смолы, которая имеет превосходные свойства, такие как термостойкость, стойкость к химическому воздействию, прочность, износостойкость и формуемость, и поэтому широко применяется для получения формованных изделий в качестве технической пластмассы. Композиция полиамидной смолы включает в себя: полиамид (А), содержащий единицу, представляющую собой диамин и содержащую не менее 70 мол.% единицы, представляющей собой п-ксилилендиамин, и единицу, представляющую собой дикарбоновую кислоту и содержащую не менее 70 мол.% единицы, представляющей собой линейную алифатическую дикарбоновую кислоту, имеющую от 6 до 18 атомов углерода; и наполнитель (В). Полиамид (А) включает в себя полиамид, имеющий концентрацию атомов фосфора, составляющую от 50 до 1000 м.д., и значение YI, которое, по результатам дифференциального колориметрического анализа согласно JIS-K-7105, не превышает 10. Содержание наполнителя (В) составляет от 1 до 200 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полиамида (А). Изобретение позволяет получить смолу с лучшей формуемостью и формованные изделия на основе этой полиамидной смолы с лучшей термической устойчивостью, низким поглощением воды превосходными скользящими свойствами. 2 н. и 18 з.п. ф-лы,4 табл.
Наверх