Способ получения электропроводного резинового вулканизата с углеродным наполнителем



Способ получения электропроводного резинового вулканизата с углеродным наполнителем
Способ получения электропроводного резинового вулканизата с углеродным наполнителем
Способ получения электропроводного резинового вулканизата с углеродным наполнителем

 


Владельцы патента RU 2630806:

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ГАЗПРОМ ТРАНСГАЗ УФА" (RU)

Изобретение относится к способу получения электропроводных резиновых вулканизатов. Способ включает вулканизацию при температуре 150°С резиновой смеси, содержащей, мас.%: каучук марки СКН-18 - 40, полисульфидный ускоритель вулканизации - 12, дибутилфталат - 1, диамин - 1, фталевый ангидрид - 1, углеродный наполнитель - 40, регенерат – 5. При этом в качестве углеродного наполнителя используют углеродное вещество волокнистой структуры, полученное термокаталитическим пиролизом газового конденсата из системы очистки природного газа на компрессорной стации магистрального газопровода в условиях контакта с железооксидным катализатором Fe2O3 при атмосферном давлении и температуре 600-700°С, объемной скорости подачи сырья 25 мл/мин, в течение 5 ч, с последующим охлаждением до 20°С и отсевом фракции 50-150 мкм путем фракционирования образовавшейся углеродной массы на молекулярных ситах. Готовый резиновый вулканизат подвергают дополнительной термообработке в термостате при температуре 250°С в течение 3 ч. Техническим результатом являются повышение выхода целевого продукта, относительная стабильность электропроводных свойств во времени и упрощение технологии получения продукта. 3 табл.

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способу получения углеродных наполнителей, которые могут быть использованы в производстве электропроводных резиновых вулканизатов и изготовлении антистатических резинотканевых материалов.

Известен способ получения железоуглеродистого композита путем обработки измельченной окалины размером более 0,25 мм в режиме виброкипящего слоя в среде природного газа (Авторское свидетельство 604626 СССР, Кл. B22F 1/00, F27B 15/00. Устройство для получения сажистого железа / Е.А. Капустин, A.M. Кулаков, В.А. Маслов, А.С. Хаджинов, В.А. Пелевин, Т.Ф. Маслова. - 2354407; заявл. 26.04.74; опубл. 21.04.78. - Бюл. №16) [1].

Недостатком способа является низкий выход целевого продукта и его коррозионная нестабильность из-за присутствия балластного количества окалины.

Известен способ получения сажистого железа, включающий термическую обработку до 950°С железосодержащих материалов жидкими углеводородами - керосином, бензином, бензолом, ксилолом, толуолом (Авторское свидетельство 256789 СССР, Кл. С21В 15/00. Способ получения сажистого железа / В.Г. Воскобойников, Б.А. Борок, В.Г. Тепленко, З.В. Соловьева, В.В. Рукин, В.П. Дороничева, В.В. Кельцев и Х.Д. Зыбин. - 1083531/22-02; заявл. 14.06.66 дополнительно к авт. св. 196910 с присоединением заявки; опубл. 15.03.80. - Бюл. №10) [2].

Недостатком способа является необходимость перевода жидких углеводородов в парообразное или тонкораспыленное состояние для осуществления термической диссоциации углеводородов.

Известен способ получения сажистого железа и водорода путем термокаталитического разложения газообразных углеводородов на поверхности железосодержащих материалов при температуре 850-900°С и давлении 1-35 атм. (Авторское свидетельство 380714 СССР, Кл. С21В 15/02. Способ получения сажистого железа и водорода / Б.А. Борок, В.В. Рукин, В.В. Кельцев. - 1690068/23-26; заявл. 09.11.1971; опубл. 15.11.1973. - Бюл. №21) [3].

К недостаткам способа следует отнести сложность технологических стадий, влияющих на энергоемкость процесса и низкую стабильность электропроводных свойств во времени сажистого железа из-за способности к окислению.

Наиболее близким прототипом является способ производства износостойкой резины путем вулканизации при температуре 150°С резиновой смеси, содержащей бутадиен-нитрильный каучук марки СКН-18, ускоритель вулканизации, дибутилфталат, диамин и углеродный наполнитель - технический углерод марки П803, полученный из газообразного углеводородного сырья (Патент RU 2129132 С1. Резиновая смесь на основе бутадиен - нитрильного каучука / М.Д. Соколова, С.Н. Попов, О.А. Андрианова, А.А. Охлопкова, Е.Ю. Шиц. - 96124057/04; заявл. 24.12.1996; опубл. 20.04.1999) [4].

Недостатком прототипа является использование углеродного наполнителя с низким показателем удельной геометрической поверхности из-за: применения в качестве сырья углеводородного газа, у которого соотношение атомарного количества углерода к водороду в молекуле приблизительно в 2 раза ниже, чем у жидкостного сырья; и условий его получения - в рассматриваемом случае при термическом пиролизе без катализатора, который мог бы снизить температуру процесса на 100-150°С и за счет этого сохранить развитую волокнистую углеродную структурированность, вместо аморфной сажевой структуры, и повысить за счет диспергирования электропроводимость вулканизата.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение электропроводных свойств вулканизатов и стабильность их во времени за счет волокнистой структуры наполнителя при сохранении других физико-механических свойств, экономичность и экологичность процесса за счет применения неиспользуемых в промышленности отходов газового конденсата, образующегося при дросселировании и отделяющегося при продувке штатной системой очистки транспортируемого по магистральным трубопроводам природного газа на компрессорной станции.

Технический результат достигается тем, что в способе получения углеродного наполнителя электропроводных резиновых вулканизатов, включающем механическое измельчение углеродного вещества для соответствия требованиям по пластоэластическим показателям и обеспечения оптимальной длительности и скорости вулканизации, согласно изобретению в качестве углеродного наполнителя используют углеродное вещество волокнистой структуры, полученное термокаталитическим пиролизом газового конденсата из системы очистки природного газа на компрессорной станции магистрального газопровода в условиях контакта с железооксидным катализатором Fe2O3 при атмосферном давлении и температуре 600-700°С, объемной скорости подачи сырья 25 мл/мин, в течение 5 ч, с последующим охлаждением до 20°С и отсевом фракции 50-150 мкм путем фракционирования образовавшейся углеродной массы на молекулярных ситах, при этом вулканизацию проводят при температуре 150°С в течение 20 мин, резиновая смесь содержит каучук марки СКН-18, полисульфидный ускоритель вулканизации, дибутилфталат, диамин, фталевый ангидрид, углеродное вещество и регенерат при следующем содержании компонентов, мас. %: каучук марки СКН-18 - 40, полисульфидный ускоритель вулканизации - 12, дибутилфталат - 1, диамин - 1, фталевый ангидрид - 1, углеродное вещество - 40, регенерат - 5, а готовый резиновый вулканизат подвергают дополнительной термообработке в термостате при 250°С в течение 3 ч.

Пример. В кварцевый реактор объемом 1 л загружают 10 г оксида железа Fe2O3, нагревают при атмосферном давлении до 600-700°С, затем осуществляют термокаталитический пиролиз путем дозированной подачи 25 мл/мин в слой Fe2O3 газового конденсата, отобранного при продувке с конденсатосборника Е-3 системы очистки циклонными пылеуловителями природного газа на компрессорной станции магистрального газопровода. Углеводородный состав газового конденсата приведен в таблице 1. Объемная скорость его подачи составляет 25 мл/мин. Через 5 ч процесс пиролиза останавливают. Образовавшееся углеродное вещество имеет волокнистое строение, о чем свидетельствуют результаты электронно-микроскопического анализа. При этом обеспечивается равномерное распределение атомов железа по всей структуре углеродного вещества, физико-химические свойства которого приведены в таблице 2. Далее полученное углеродное вещество охлаждают до 20°С и подвергают фракционированию на молекулярных ситах, отбирая при этом фракцию 50-150 мкм.

Резиновую смесь готовят на вальцах ЛБ 320-160/160. Процесс вулканизации образца проводят в автоклаве при температуре 150°С. В каучук марки СКН-18 (40% масс.) вводят на первой минуте полисульфидный ускоритель вулканизации Уск-Sx-Zn-Sy-Уск - 12, дибутилфталат - 1, диамин - 1, фталевый ангидрид - 1, на пятой минуте - углеродное вещество (40% масс), регенерат (5% масс), на 12 минуте производят съем. Полученную резиновую смесь вулканизуют в течение 20 мин, после чего готовый резиновый вулканизат подвергают дополнительной термообработке в термостате при 250°С в течение 3 ч. В формуле полисульфидного ускорителя радикальной вулканизации использованы следующие обозначения:

Уск - ускоритель, сульфид тиурама;

Sx и Sy - обозначение радикалов серы;

х = от 1 до 4, радикалов серы;

y = 8 - х, радикалов серы;

Zn - обозначение стеарата цинка.

Резиновый вулканизат является продуктом химического взаимодействия каучука с серой и представляет собой сложную смесь различных вышеперечисленных компонентов, которые придают резиновым изделиям высокую эластичность, вибростойкость, химическую устойчивость, а также электропроводные свойства благодаря волокнистому строению углеродного наполнителя и высокой степени диспергирования атомов железа по всему его объему.

Физико-химические свойства углеродного вещества определяют согласно ТУ 38 10001-94 (Электропроводные марки технического углерода УМ-66, УМ-76 и УМ-85. Технические условия [текст]: ТУ 38 10001-94 с изм. 1, 2) [5]. Определение упругопрочностных свойств резинового вулканизата при растяжении проводят согласно ГОСТ 270-75* (ГОСТ 270-75*. Резина. Метод определения упругопрочностных свойств при растяжении [текст]. - Взамен ГОСТ 270-64; введ. 1978-01-01. - Москва: Министерство нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР: М.: Изд-во стандартов, сор. 2003. - 11 с.) [6].

Определение удельного объемного электрического сопротивления резинового вулканизата проводят согласно ГОСТ 6433-65. Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения электрической прочности при переменном и постоянном напряжении, диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь при частоте 50 Гц и определения электрических сопротивлений [7]. Результаты испытаний резинового вулканизата приведены в таблице 3.

Сравнительный анализ достигнутых значений прочности при растяжении, относительного удлинения при разрыве, остаточного удлинения после разрыва и удельного объемного электрического сопротивления показывает, что по свойствам предлагаемый резиновый вулканизат не отличается от серийного образца.

Использование предлагаемого способа позволяет повысить экономичность и экологичность процесса за счет применения неиспользуемых в промышленности отходов образовавшегося при дросселировании газового конденсата, требующего дорогостоящей утилизации, вместо дефицитных ресурсов газового или высокоароматизированного углеводородного сырья, которые могут послужить другим альтернативным целям углубления переработки нефти.

Изобретение может найти широкое применение в различных областях газовой промышленности, производстве электропроводной резины, машиностроении и порошковой металлургии.

Способ получения электропроводного резинового вулканизата с углеродным наполнителем, полученного вулканизацией при температуре 150°С резиновой смеси, содержащей каучук марки СКН-18, ускоритель вулканизации, дибутилфталат, диамин и углеродный наполнитель, отличающийся тем, что в качестве углеродного наполнителя используют углеродное вещество волокнистой структуры, полученное термокаталитическим пиролизом газового конденсата из системы очистки природного газа на компрессорной стации магистрального газопровода в условиях контакта с железооксидным катализатором Fe2O3 при атмосферном давлении и температуре 600-700°С, объемной скорости подачи сырья 25 мл/мин, в течение 5 ч, с последующим охлаждением до 20°С и отсевом фракции 50-150 мкм путем фракционирования образовавшейся углеродной массы на молекулярных ситах, при этом вулканизацию проводят в течение 20 мин, резиновая смесь содержит полисульфидный ускоритель вулканизации и дополнительно содержит фталевый ангидрид и регенерат при следующем содержании компонентов, мас.%: каучук марки СКН-18 - 40, полисульфидный ускоритель вулканизации - 12, дибутилфталат - 1, диамин - 1, фталевый ангидрид - 1, углеродное вещество - 40, регенерат - 5, а готовый резиновый вулканизат подвергают дополнительной термообработке в термостате при температуре 250°С в течение 3 ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к производству резиновых смесей, используемых для изготовления уплотнительных элементов, применяемых в производстве пакерно-якорного оборудования нефтегазодобывающей промышленности.

Изобретение относится к производству материалов, используемых для изготовления изделий различного функционального назначения, в том числе нефтенабухающих уплотнительных элементов, применяемых в нефтегазодобывающей промышленности.

Изобретение относится к вулканизующимся композициям на основе нитрильных каучуков, содержащих эпоксидные группы, особые кислотные сшивающие агенты, а также ускорители сшивания, в которых отсутствует необходимость использовать обычные сшивающие агенты.

Изобретение относится к способу получения термопластичной резины (ТПР) с повышенной стойкостью к углеводородным маслам, которая может быть использована для изготовления различных эластичных резинотехнических изделий, работающих в условиях контакта с нефтепродуктами.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к производству резиновых смесей, используемых для изготовления уплотнительных элементов, применяемых в производстве пакерно-якорного оборудования нефтегазодобывающей промышленности.

Изобретение относится к вулканизующимся композициям на основе содержащих эпоксидные группы нитрильных каучуков. Вулканизующаяся композиция в твердой форме содержит нитрильный каучук с эпоксидными группами, который содержит повторяющиеся звенья, производные сопряженного диена и α,β-ненасыщенного нитрила.

Изобретение относится к термостойкой резиновой смеси, применяемой для изготовления резинотехнических изделий, которые могут использоваться в нефтегазодобывающей промышленности.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к производству резиновых смесей, используемых для изготовления уплотнительных элементов, применяемых в производстве пакерно-якорного оборудования нефтегазодобывающей промышленности.

Изобретение относится к высоконасыщенным нитриловым каучуковым композициям, а также к сшитым каучукам, получаемым из таких каучуковых композиций. Композиция содержит высоконасыщенный нитриловый каучук (А1) с йодным числом, равным 120 или менее, содержащий карбоксильные группы, который содержит α,β-этиленовые ненасыщенные мономерные звенья, мономерные звенья моноэфира α,β-этиленовой ненасыщенной дикарбоксильной кислоты и конъюгированные диеновые мономерные звенья, высоконасыщенный нитриловый каучук (А2) с йодным числом, равным 120 или менее, который содержит α,β-этиленовые ненасыщенные мономерные звенья, конъюгированные диеновые мономерные звенья и необязательно мономерные звенья моноэфира α,β-этиленовой ненасыщенной дикарбоксильной кислоты, полиамидную смолу (В) с температурой плавления от 100 до 300°С, при этом массовое соотношение каучука (А1) и каучука (А2) составляет от 2:98 до 98:2 и соотношение содержания полиамидной смолы (В) относительно общего количества каучука (А1) и каучука (А2) является массовым соотношением «общее количество каучука (А1) и каучука (А2) : полиамидная смола (В)» и составляет от 95:5 до 50:50.

Изобретение относится к термостойкой резиновой смеси для изготовления резино-технических изделий, которые могут использоваться в нефтегазодобывающей промышленности.

Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано при изготовлении изделий, контактирующих с морской водой. Резиновая смесь содержит компоненты при следующем соотношении, мас.ч.: эпихлоргидриновый каучук Т-3000 (20-100), эпихлоргидриновый каучук Т-6000 (20-100), вулканизирующий агент – серу (1,5-2,0), ускорители – каптакс (1,5-2,0) и тиурам (1,5-2,0), активатор - оксид цинка (2,5-3,0), наполнитель - технический углерод N 220 (25,0-30,0), пластификатор – стеарин (0,5-1,0) и норман 346 (2,5-3,0), технологическую добавку - сорбитан моностеарат (1,5-2,0).

Изобретение относится к композициям на основе термопластичных полимеров, подходящих для получения готовых изделий, например формованных изделий, Композиция содержит полиолефиновый полимер и зародышеобразователь, содержащий соединение, соответствующее структуре формулы (I).

Изобретение относится к полипропиленовой композиции, предназначенной для труб и фитингов для труб, используемых при транспортировке жидкостей, например воды или природного газа, во время которой жидкость находится под давлением и/или нагрета.

Изобретение относится к композиции самоокисляемого смоляного состава, высыхающего в воздушной среде. Композиция включает осушитель для самоокисляемого смоляного состава, высыхающего в воздушной среде, и полимер, включающий ненасыщенные алифатические группы.

Изобретение относится к битумной композиции и к способу ее получения. Битумная композиция содержит битум, первую добавку, содержащую по меньшей мере одну функциональную группу сложного эфира жирной кислоты, насыщенной или ненасыщенной, линейную или разветвленную, имеющую углеводородную цепь, содержащую от 4 до 36 атомов углерода, необязательно замещенную по меньшей мере одной гидроксильной группой, и вторую добавку, содержащую по меньшей мере один органический гелеобразователь.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к производству резиновых смесей, используемых для изготовления уплотнительных элементов, применяемых в производстве пакерно-якорного оборудования нефтегазодобывающей промышленности.

Изобретение относится к высыхающей на воздухе самоокислющейся полимерной композиции, содержащей высушивающее вещество на основе марганца. Самоокисляющаяся полимерная композиция включает высушивающее вещество, полученное путем смешивания 1,4,7-триалкил-1,4,7-триазациклононана (L) и соли марганца, имеющей общую формулу Mn2+[X]n, в которой в качестве аниона X выбирают PF6-, SbF6-, AsF6-, BF4-, B(C6F5)4-, Cl-, Br-, I-, NO3- или R2COO-, и в этом случае n=2, или анион X представляет собой SO42-, и в этом случае n=1, причем R2 представляет собой C1-C20-алкил.

Изобретение относится к производству материалов, используемых для изготовления изделий различного функционального назначения, в том числе нефтенабухающих уплотнительных элементов, применяемых в нефтегазодобывающей промышленности.

Изобретение относится к литому контейнеру для упаковки пищевых продуктов, изготовленному способом литья под давлением из полипропиленовой композиции. Композиция содержит от 95,0 до 99,25 мас.

Изобретение относится к получению полимерной композиции, используемой для защитных покрытий композитных опор ЛЭП с устойчивостью к солнечному излучению и климатическим воздействиям.

Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано при изготовлении изделий, контактирующих с морской водой. Резиновая смесь содержит компоненты при следующем соотношении, мас.ч.: эпихлоргидриновый каучук Т-3000 (20-100), эпихлоргидриновый каучук Т-6000 (20-100), вулканизирующий агент – серу (1,5-2,0), ускорители – каптакс (1,5-2,0) и тиурам (1,5-2,0), активатор - оксид цинка (2,5-3,0), наполнитель - технический углерод N 220 (25,0-30,0), пластификатор – стеарин (0,5-1,0) и норман 346 (2,5-3,0), технологическую добавку - сорбитан моностеарат (1,5-2,0).
Наверх