Эластомерная композиция для изготовления резиновых уплотнителей

Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано для получения эластомерных композиций при производстве резиновых уплотнителей для герметизации конструкций, работающих в условиях периодической или постоянной влажности, а также к целлюлозно-бумажному производству для утилизации отходов целлюлозы. Описана эластомерная композиция для изготовления резиновых уплотнителей, которая содержит этиленпропиленовый каучук и водорасширяющуюся добавку, в качестве которой она содержит целлюлозу, модифицированную водным раствором гидроксида натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %: этиленпропиленовый каучук - 30-70, модифицированная целлюлоза - 70-30. Технический результат: получение композиции для производства резиновых уплотнителей улучшенного качества. 5 табл.

 

Изобретение относится к резиновой промышленности, может быть использовано для получения эластомерных композиций для производства резиновых уплотнителей для герметизации конструкций, работающих в условиях периодической или постоянной влажности.

Известна композиция для изготовления водоразбухающихся резин, которая включает в себя в качестве водопоглощающего компонента олигомерные смолы или полимеры: поливиниловый спирт, полиэтиленгликоль и другие водорастворимые полимеры (патент США 4532298, МПК C08L 11/00).

Недостатком данной композиции является высокая токсичность смол [Николаев А.Ф., Крыжановский В.К. и др. Технология полимерных материалов. - СПб.: Профессия, 2008. - 544 с.] и вымываемость водорастворимых полимеров.

Большой проблемой является замена и утилизация изношенных уплотнителей (резиновых прокладок), которые до сих пор выбрасывают или сжигают, что приводит к загрязнению окружающей среды.

Наиболее близкой к изобретению является композиция для изготовления водорастворяющихся эластомерных композиций, состоящая в основном из однородной смеси из эластомера и поглощающего воду сшитого продукта карбоксиметилцеллюлозы (патент США 4590227, МПК A61L 15/60).

Недостатком данной композиции является использование в качестве водонабухающегося компонента натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (в дальнейшем Na-КМЦ), которая вымывается в условиях высокой влажности и, как следствие, приводит к потере качества уплотнителей и их недолговечности. Возникают также проблемы с экологией: загрязнение промышленных стоков. Все это приводит к тому, что с экономической точки зрения использование в эластомерной композиции водорастворимого продукта, каким является Na-КМЦ, является нерентабельным.

Целью изобретения является улучшение качества, удешевление композиции, улучшение экологической ситуации и использование отходов производства целлюлозы.

Поставленная цель достигается тем, что эластомерная композиция для изготовления резиновых уплотнителей, согласно изобретению в качестве водорасширяющейся добавки содержит модифицированную целлюлозу-целлюлозу, обработанную водным раствором гидроксида натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %:

этиленпропиленовый каучук - 30-70

модифицированная целлюлоза - 70-30.

Технический результат состоит в отсутствии вымываемости водорасширяющегося компонента - модифицированной целлюлозы, в высокой прочности, набухаемости полученной эластомерной композиции и в улучшении экологии.

Модифицированную (щелочную) целлюлозу получают следующим образом: берут 100 г целлюлозы, помещают в батарейный стакан, заливают 4-мя литрами 17,5% водным раствором гидроксида натрия, выдерживают 1 ч при постоянном перемешивании, извлекают, отжимают на воронке Бюхнера, отмывают от щелочи дистиллированной водой до нейтральной реакции по метилоранжу, сушат на воздухе [Азаров В.И., Буров А.В., Оболенская А.В. Химия древесины и синтетических полимеров. - СПб.: СПбЛТА, 1999, 628 с.].

Композицию готовят смешением полученной целлюлозы с эластомером на вальцах: берут навеску целлюлозы и каучука в соотношениях 20 и 80; 30 и 70; 40 и 60; 50 и 50; 60 и 40; 70 и 30; 80 и 20 соответственно.

В начальной стадии смешения каучуки обладают высокой эластичностью, и втягивание их в зазор затруднено. Загрузку каучуков производят малыми порциями при зазоре между валками (до 3 мм). Через 3-5 мин постепенно малыми порциями в каучук добавляют целлюлозу в виде комочков. Для получения образца однородного качества при смешении на вальцах применяют следующий прием: непрерывную обработку при малом зазоре в течение 3-5 мин, затем при зазоре 5-10 мм в течение 10-15 мин. Общая продолжительность вальцевания не превышает 17-20 мин при температуре 90°C, так как при этой температуре макромолекулы приобретают необходимую подвижность и ориентацию.

Из полученной после вальцевания пластины готовят образцы для анализов на вымываемость, набухание в воде, водопоглощение паров воды при относительной влажности, то есть при относительном давлении паров воды (Р/Р0): 0,35; 0,65; 0,84; 0,975) [Справочник физико-химических величин. – СПб.: Иван Федоров, 2003], на прочность при разрыве, относительное удлинение, твердость.

Пример 1

Композицию состава, мас. ч.:

Модифицированная (щелочная) целлюлоза - 40

Каучук этиленпропиленовый - 60

готовят на вальцах. Время вальцевания - 20 мин, Τ=90°C. Из полученной после вальцевания пластины вырезают образцы для измерения вымываемости в воде, набухания в воде, водопоглощения паров воды при различной влажности и механических характеристик: твердости, прочности, относительного удлинения. По описанной технологии готовят образцы при других соотношениях компонентов: 20 и 80; 30 и 70; 40 и 60; 50 и 50; 60 и 40; 70 и 30; 80 и 20 (сводная табл. 5).

Степень вымываемости в воде определяют следующим образом: кусок резины 2×3 см (10 г) взвешивают на аналитических весах и помещают в стакан, наливают дистиллированную воду (модуль 1:40), выдерживают заданное время. По истечении заданного времени пластину извлекают, фильтрат помещают в фарфоровую чашку, предварительно взвешенную на аналитических весах, выпаривают при 100°C, по окончании чашку взвешивают и по разности, отнесенной к 1 г исследуемого образца, определяют вымываемость резиновой пластины (табл. 1).

Вымываемость при других соотношениях компонентов и с Na-КМЦ в сводной табл. 5.

Для определения набухания образец размером 1×1,5 см2 (5 г) взвешивают на аналитических весах, помещают в стакан, заливают дистиллированной водой (модуль 1:40), выдерживают заданное время. По истечении заданного времени пластину извлекают, держат в наклонном состоянии для стекания жидкости, оставшуюся каплю снимают бумажным фильтром; набухшую пластину взвешивают и определяют степень набухания по формуле [Каталевская И.В., Трибунский В.В. // Химия древесины, 1987, №4, с. 17-21]:

,

где m1 - масса набухшего образца, г,

m2 - масса исходной навески, г.

Результаты анализов в табл. 2.

Степень набухания образцов при других соотношениях компонентов представлены в сводной табл. 5.

Водопоглощение паров воды определяли статическим методом [Осовская И.И., Полторацкий Г.М. ЖПХ, Журн. прикл. хим., 2005, т. 78, вып. 7, с. 1203-1207].

Навески исследуемых образцов помещают в сетчатые карманы и закрепляют в держатели на фарфоровой подставке, подставку вместе с образцами помещают в герметично закрытые емкости с насыщенными растворами солей для создания в емкости определенной относительной влажности (Р/Р0) [Справочник физико-химических величин. – СПб.: Иван Федоров, 2003].

Образцы по мере насыщения парами воды систематически взвешивают до достижения равновесного влагосодержания при данной температуре, извлекают из емкости, помещают в предварительно взвешенные бюксы, взвешивают на аналитических весах и сушат при температуре 70°C до абсолютно-сухого состояния, взвешивают и вычисляют влагосодержание образцов по формуле

,

где А - влагосодержание образца,

mвл - масса навески при данной относительной влажности (Р/Р0),

mабс.сух - масса абсолютно-сухой навески.

Полученные результаты представлены в табл. 3.

Испытания физико-механических свойств резины проводят согласно ГОСТ 270-75 и ГОСТ 263-75. Измеряют условную прочность при растяжении (σ, МПа), относительное удлинение при разрыве (ε, %), твердость по Шору (А, усл. ед.) (табл. 4).

Физико-механические характеристики образцов при других соотношениях компонентов представлены в сводной табл. 5.

В сводной табл. 5 представлены свойства полученных образцов с различными водонабухающими компонентами при различном соотношении целлюлозы и каучука.

Как видно из сводной табл. 5 вымываемость предлагаемой композиции практически отсутствует, а показатели набухания в воде, водопоглощение паров воды, механические характеристики: условная прочность, относительное удлинение, твердость по Шору находятся на уровне показателей известной композиции с применением в качестве водорастворяющегося компонента - Na-КМЦ (примеры 1-5).

Испытание композиции, в состав которой входят каучук и необработанная щелочью целлюлоза, показывает резкое снижение набухаемости (пример 1).

При увеличении содержания щелочной целлюлозы вымываемость несколько повышается при относительно небольших изменениях других измеряемых параметров (пример 3, 4).

При снижении содержания щелочной целлюлозы несколько снижается набухание щелочной целлюлозы (пример 5).

При увеличении содержания щелочной целлюлозы за пределами заявленного резко падает механическая прочность (пример 5).

При снижении содержания щелочной целлюлозы за пределами заявленного резко снижается набухание в воде (пример 6).

Указанный технический результат (примеры 1-5) достигается тем, что в состав эластомерной композиции, предназначенной для изготовления уплотнителей различных конструкций, работающих в режиме повышенной влажности, в качестве водорасширяющейся добавки вводят модифицированную целлюлозу - полученную обработкой отходов целлюлозы в течение 60 мин водным раствором гидроксида натрия при соотношении компонентов: щелочная целлюлоза:этиленпропиленовый каучук от 30:70 до 70:30 соответственно. За пределами заявленного (примеры 5, 6) резко падает механическая прочность - образец рассыпается в руках - пример 5 или имеет низкую набухаемость - в 2-3 раза меньше, чем в известном или предлагаемом способе. Изобретение решает задачу создания эластомерной композиции для изготовления резиновых уплотнителей (прокладок), обладающих хорошими физико-химическими и физико-механическими свойствами при их минимальной вымываемости, высокой набухаемости в воде и как следствие продолжительной эксплуатации. Использование щелочной целлюлозы в эластомерной композиции в качестве водорасширяющегося компонента приводит к существенному удешевлению уплотнителей и улучшению экологической ситуации.

Эластомерная композиция для изготовления резиновых уплотнителей, содержащая этиленпропиленовый каучук и водорасширяющуюся добавку, отличающаяся тем, что она в качестве водорасширяющейся добавки содержит целлюлозу, модифицированную водным раствором гидроксида натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %:

этиленпропиленовый каучук 30-70
модифицированная целлюлоза 70-30



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению пленки из термопластичной композиции, в том числе и многослойной пленки, а также к абсорбирующему изделию, включающему указанную пленку.

Изобретение относится к термопластической композиции, содержащей жесткий возобновляемый сложный полиэфир и полимерную добавку, повышающую ударную прочность. Добавка, повышающая ударную прочность, может быть диспергирована в виде дискретных физических доменов в непрерывной матрице возобновляемого сложного полиэфира.

Изобретение относится к кабелю, в том числе к силовому кабелю, или силовому кабелю постоянного тока, или сшиваемому силовому кабелю, а также к способу изготовления кабеля.

Изобретение относится к электропроводящей композиции, обладающей свойствами пониженной горючести, которая может быть использована в кабельной технике для производства контрольного электропроводящего слоя по оболочке силовых кабелей среднего и высокого напряжения.

Изобретение относится к самоэмульгируемым полиолефиновым композициям, в частности к самоэмульгируемым полиизобутеновым композициям, и их применению. Эмульсия содержит от 5 до 90 мас.% полиолефина, от 5 до 90 мас.% полимерного эмульгатора Px и от 5 до 40 мас.% поверхностно-активного вещества Sx, причем массовое отношение полиолефина к Px и Sx находится в интервале от 4:1 до 1:3 и массовое отношение Pх к Sx выше 1.25.
Изобретение относится к полимерным композициям на основе полибутилентерефталата (ПБТ) с повышенной стойкостью к жидким агрессивным средам полимерного композиционного материала и может быть применено при создании качественных конструкционных изделий, а также в автомобилестроении, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к материалу для изготовления светокорректирующей полимерной пленки, которая может найти широкое применение в качестве светопреобразующего материала.

Изобретение относится к полимерным нанокомпозициям, предназначенным для получения пленочных материалов, защищающих от УФ-излучения и фотохимического старения. Композиция содержит полиолефин или сополимер олефина и УФ-абсорбер.

Изобретение относится к термопластичным эластомерным композициям, которые обладают воздухонепроницаемостью. Причем динамически вулканизированный расплав содержит по меньший мере один эластомер, содержащий звенья, образованные из изобутилена, по меньшей мере одну термопластичную смолу и от 2 до 30 ЧПК функционализированного ангидридом олигомера, привитого к термопластичной смоле.

Изобретение относится к виброизоляционной резиновой композиции и сшитой виброизоляционной резиновой композиции. Виброизоляционная резиновая композиция включает: каучуковый компонент, имеющий сополимер сопряженное диеновое соединение/несопряженный олефин, и полимер на основе несопряженного диена; в качестве вулканизирующего агента - бисмалеимидное соединение.

Изобретение относится к полимерным композициям на основе полипропилена и может быть использовано в производстве изделий медицинского назначения. Композиция содержит полипропилен с показателем текучести расплава 25-35 г/10 мин, дивинилстирольный термоэластопласт с показателем текучести расплава не более 1 г/10 мин, поликарбонат с показателем текучести расплава 6,5±1 г/10 мин, пространственно затрудненный амин, триаллилизоцианурат и в количестве от 0,0010 до 0,0500 мас.% наноцеллюлозу в качестве стабилизатора.

Изобретение относится к наноструктурированным материалам с выраженной сегнетоэлектрической активностью и может быть применено в устройствах микро- и наноэлектроники.

Предложен материал для культивирования или доставки эукариотических клеток. Материал содержит происходящие из растений механически дезинтегрированные целлюлозные нановолокна и/или их производные в форме гидрогеля или мембраны во влажном состоянии.

Описаны и заявлены новые клеевые смеси для достижения улучшенной проклейки наряду с другими преимуществами. Изобретением является композиция для улучшения проклейки бумаги и картона при их производстве, включающая клеевую эмульсию с клеевой добавкой, содержащую один или несколько альдегид-функционализированных полимеров в стабилизирующем количестве, имеющих по крайней мере один вид альдегид-реакционно-способного мономера, присутствующий в указанном полимере.
Изобретение относится к способу производства дисперсии, состоящей из микрофибриллированной целлюлозы и наночастиц, который включает получение суспензии, состоящей из предварительно обработанных волокон целлюлозы, где волокна целлюлозы были предварительно обработаны при помощи механической обработки, ферментативной обработки, карбоксиметилирования, окисления действием ТЕМПО, графтинга КМЦ, химического набухания или гидролиза кислотами, введение наночастиц в суспензию и обработку суспензии путем механического разрушения таким образом, что образуется дисперсия, содержащая микрофибриллированную целлюлозу, в которой наночастицы абсорбируются на поверхности микрофибриллированной целлюлозы и/или абсорбируются внутри микрофибриллированной целлюлозы.

Изобретение относится к растворам, содержащим целлюлозу и к способу растворения лигноцеллюлозных материалов. Согласно предложенному способу лигноцеллюлозный материал вводят в контакт с сопряженной кислотой, образованной сильным органическим основанием и более слабой кислотой, в условиях, которые приводят к по меньшей мере частичному растворению целлюлозных компонентов лигноцеллюлозного материала.

Настоящее изобретение относится к прочной нанобумаге. Описана нанобумага, включающая глину и микрофибриллированную целлюлозу МФЦ, где глина представляет собой силикат со слоистой или пластинчатой структурой, и где нановолокна МФЦ и слоистая глина ориентированы по существу параллельно поверхности бумаги, при этом нанобумага дополнительно включает водорастворимый сшивающий агент, который положительно заряжен, когда находится в водном растворе, и который представляет собой хитозан, а глина включает частицы нанометрового диапазона размеров, причем длина нановолокон МФЦ составляет 5-20 мкм, а поперечный размер нановолокон МФЦ составляет 10-30 нм.

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложена композиция для получения продукта, выбранного из группы, состоящей из спиртов, органических кислот, сахаров, углеводородов и их смесей.
Изобретение относится к области получения сорбционно-активных материалов, используемых при разделении и очистке газовых и паровых смесей различной природы, для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов, а также для очистки сточных вод от белковых токсикантов.
Изобретение относится к эпоксидной композиции для получения высокопрочных, теплостойких материалов, которые могут быть использованы в различных отраслях промышленности. Эпоксидная композиция горячего отверждения включает эпоксидный диановый олигомер марки ЭД-20 (100 мас.ч.), отвердитель ангидридного типа (80 мас.ч.), в качестве модифицирующей добавки она дополнительно содержит производные полисахаридов (1,0-10,0 мас.ч.).
Наверх