Резинополимерный материал для внутренней футеровки гидроциклонов

Изобретение относится к изготовлению футеровок внутренней части гидроциклонов - песковых насадок, работающих в водной среде и среде слабых растворов кислот и щелочей для обеспечения защиты от абразивного износа. Композиционный материал включает комбинацию стереорегулярного цис-1,4-полиизопрена с содержанием звеньев цис-1,4 не менее 96% - СКИ-3 и стереорегулярного полибутадиена с содержанием звеньев цис-1,4 87-95 % - СКД-1, сверхвысокомолекулярный полиэтилен, модифицированный 6,5 мас.% модификатора - карбида кремния с размером фракции не более 40-60 мкм, серу, 2МБТ, гуанид Ф, стеарин, белила цинковые, техуглерод П-330 и П-803, воск ЗВ-1, парафин, инден-кумароновую смолу, рубракс, масло ПН-6, ацетонанил Н, диафен ФП, фталевый ангидрид. Изобретение позволяет получать резинополимерный материал с повышенной каркасностью, износостойкостью, морозостойкостью. 2 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к полимерному композиционному материалу и может быть использовано для изготовления футеровок внутренней части гидроциклонов - песковых насадок, работающих в водной среде и среде слабых кислот и щелочей и обеспечивающих защиту от абразивного износа его внутренних металлических поверхностей. Изобретение может быть использовано также для футеровки любого горнообогатительного, горнодобывающего и другого оборудования, для изготовления формовых резинотехнических изделий, работающих в режиме повышенного абразивного износа.

Песковая насадка представляет собой нижний конус гидроциклона и выполняет функции вывода воды с фракциями породы в виде песка и среднекусковых частиц при высоких скоростях смеси. Проблема при эксплуатации - интенсивный абразивный износ внутренней части песковой насадки в результате контакта с твердыми частицами породы. Песковые насадки быстро выходят из строя, приобрести их можно только вместе с гидроциклоном, что крайне невыгодно.

Современные композиционные материалы образованы объемным сочетанием химически разнородных компонентов с четкой границей раздела между ними, при этом они характеризуются свойствами, которыми не обладает ни один из компонентов, взятый в отдельности. Композит состоит из связующего материала (матрицы), армирующих материалов, наполнителей, специальных добавок. Состав композитов зависит от комплекса требований к их физико-механическим, морозоустойчивым, износостойким, теплофизическим и другим характеристикам. В связи с этим при создании композитов необходимо подобрать компоненты, которые оказывают комплексное воздействие на полимерную матрицу, обеспечивая синергетический эффект.

Известен композиционный материал на основе стереорегулярного цис-1,4-полиизопрена СКИ-3 - резиновая смесь ИРП 1370, содержащая техуглерод П-324, противостарители, воск ЗВ-2, ацетонанил, диафен ФП, в качестве вулканизующего агента серу, в качестве ускорителя - сульфенамид Ц. Материал обладает высокой эластичностью и морозостойкостью.

Однако стойкость его к гидроабразивному износу в режиме высоких скоростей при транспортировке сильноистирающих среднекусковых материалов недостаточна.

Известен композиционный маслобензостойкий, износоморозостойкий материал на основе бутадиен-нитрильного каучука [патент RU 2425850, МПК C08L 9/00, C08L 23/06, опубл. 10.08.2011], содержащий в качестве наполнителей техуглерод П-324 и сверхвысокомолекулярный полиэтилен, модифицированный карбидом кремния, мягчитель - диоктилфталат, серную вулканизующую группу, противостарители. Материал имеет высокую износостойкость, стойкость к действию низких температур, высокую маслобензостойкость и применяется для изготовления резиновых технических изделий, работающих в среде масел и бензина, в абразивных средах при пониженных температурах.

Однако его характеристики недостаточны для работы в режиме трения, необходимой при эксплуатации, при этом для песковых насадок совершенно не требуется маслобензостойкость.

Известен способ футеровки гидроциклона [патент RU 2218994, МПК В04С 5/085, опубл. 20.12.2003]. Изобретение относится к футеровкам или износостойким покрытиям, защищающим корпуса гидроциклонов от абразивного и кавитационного износа. На покрытую клеем внутреннюю перфорированную поверхность корпуса гидроциклона укладывают в несколько слоев откалиброванные по толщине полосы сырой резиновой смеси с промазкой их клеем и прокаткой ручными обжимными роликами. Затем прижимают нанесенное покрытие к внутренней металлической поверхности гидроциклона при помощи специальной оснастки, в которую входят пуансон с пружинами сжатия и крепежными деталями. После этого помещают корпус гидроциклона с нанесенным покрытием и оснасткой в электрическую печь, нагревают до температуры вулканизации резины и выдерживают в течение необходимого для полной полимеризации резиновой футеровки времени при атмосферном давлении. По окончании формообразования футеровки извлекают корпус гидроциклона из электрической печи, выдерживают при комнатной температуре до полного остывания и разбирают оснастку. Использование изобретения позволяет получать износостойкую, монолитную и цельнопрессованную резиновую футеровку с высокой адгезией к внутренней поверхности металлического корпуса гидроциклона. Этот способ трудоемкий и в условиях производственной добычи неприемлем.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является композиционный материал [патент RU 2505562, МПК C08L 9/00, C08L 23/06, опубл. 27.01.2014] на основе стереорегулярного цис-1,4-полиизопрена (СКИ-3), включающий 10,0 масс. ч. сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), модифицированного карбосилом с размером частиц не более 50 мкм в количестве 7% от массы СВМПЭ с последующей механоактивацией.

Данный материал был разработан для наружных обкладок резинотканевых конвейерных лент, характеризуется высокой стойкостью к истиранию, морозостойкостью. Однако стойкость его к действию скользящих многократных деформаций трения в водной среде недостаточна.

Задачей изобретения является разработка композиционного материала для изготовления футеровок внутренней части гидроциклонов - песковых насадок, с повышенной каркасностью и износостойкостью при высоких скоростях подаваемой из гидроциклона водно-песковой смеси и среднекусковых материалов.

Техническим результатом изобретения является разработка композиционного материала для изготовления футеровок внутренней части гидроциклонов - песковых насадок с повышенной стойкостью к интенсивному гидроабразивному износу, многократным ударным нагрузкам и стойкостью к старению.

Технический результат достигается тем, что разработан композиционный материал на основе комбинации доступного и недорогого синтетического цис-изопренового каучука СКИ-3 отечественного производства и цис-бутадиенового каучука СКД-1 отечественного производства. В качестве армирующего материала использован модифицированный карбидом кремния сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ). За счет введения в композицию модифицированного карбидом кремния СВМПЭ повышена каркасность готового изделия, значительно улучшена износостойкость в режиме трения скольжения, а также морозостойкость. При этом сохранена стойкость к действию механических сил.

В качестве матрицы принята комбинация стереорегулярного цис-1,4-полиизопрена с содержанием звеньев цис-1,4 не менее 96% (СКИ-3) и стереорегулярного полибутадиена с содержанием звеньев цис-1,4 87-95% (СКД-1). В качестве наполнителей использована комбинация активного технического углерода П-330 и малоактивного технического углерода П-803. Вулканизующая группа содержит: неорганический ускоритель вулканизации - окись цинка, органический активатор вулканизации - стеариновую кислоту, основное вулканизующее вещество - серу, органические ускорители вулканизации: 2-Меркаптобензтиазол (2МБТ) и N,N1-дифенилгуанидин (гуанид Ф). В качестве химических противостарителей (антиоксидантов) вводили -N-фенил-N'-изопропилпарафенилендиамин (диафен ФП) и полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин (ацетонанил Н); в качестве физического противостарителя для защиты от озонного растрескивания применяют воск ЗВ-1 - сплав твердых углеводородов мелкокристаллической структуры и парафин нефтяной. Для улучшения технологических свойств смеси в качестве замедлителя преждевременной вулканизации при смешении вводят ангидрид фталевой кислоты. Поскольку смеси с применением каучука СКД вызывают определенные трудности при переработке на смесительном оборудовании, то для улучшения клейкости смеси и как дополнительные мягчители вводят смолу инден-кумарованную (КИС) и битум нефтяной (рубракс). Рубракс одновременно улучшает распределение ингредиентов при смешении и каркасность готового изделия. Основным мягчителем в заявляемом материале является высокоочищенное нефтяное масло ПН-6 с содержанием звеньев ароматических углеводородов около 80%.

Для улучшения износостойкости в режиме трения, а следовательно, улучшения эксплуатационных характеристик композиционного материала используют модифицированный сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ), который относится к классу полиэтиленов низкого давления (ПЭПД). Благодаря своей уникальной структуре, гигантской молекулярной массе СВМПЭ имеет более высокие физико-механические характеристики, стойкость к агрессивным средам, улучшенные триботехнические свойства, чем остальные полиэтилены класса ПЭПД. СВМПЭ модифицировали углеродосодержащим модификатором карбидом кремния с размером фракции не более 40-60 мкм в количестве 6,5% от массы СВМПЭ.

Применяемый в качестве модификатора карбид кремния - синтетическое бинарное неорганическое химическое соединение SiC. В силу исключительно высоких абразивных свойств его применяют как абразивный износостойкий химически инертный материал при изготовлении инструмента для шлифования вязких, твердых минералов, германиевых пластин, при полировке и доводке деталей в точной механике, в атомной энергетике и других отраслях промышленности.

В отличие от прототипа, СВМПЭ не подвергался предварительной механоактивации, что значительно уменьшило энергоемкость при изготовлении предлагаемого материала. Ингредиенты, входящие в состав композиционного материала отечественного производства, недороги и доступны.

Технологический процесс изготовления изделий из этого материала не требует специального оборудования и дополнительных затрат, монтаж песковой насадки можно производить непосредственно на месте работа гидроциклона.

Состав материала композиционного износостойкого материала на основе цис-изопренового каучука (СКИ-3) и стереорегулярного цис-1,4-полибутадиена (СКД-1) приведен в таблице 1.

Пример получения заявленного материала

Подготавливали навески ингредиентов композиционного материала по массе согласно рецепту.

Навеску карбида кремния 6,5% от массы СВМПЭ, совместно с навеской СВМПЭ, загружали в приемный бункер дезинтегратор серии «Основа» ДИ 0,12 и перемешивали при 4220 оборотов ротора в минуту 6-8 мин. Такой способ смешения обеспечивает максимально равномерное распределение карбида кремния в СВМПЭ. Полученный гомогенный состав навешивали согласно рецепту. Подготавливали навески каучука, и других ингредиентов композиционного материала по весу согласно рецепту. Смешение композиционного материала производили на вальцах ПД 320 160/160 при температуре поверхности валков 45±5°С. Последовательность ввода ингредиентов: вальцевали каучук СКИ-3 при зазоре между валками 1±0,5 мм, вводили СКД-1, смешивали 8-10 мин, вводили модифицированный СВМПЭ, затем регулировали величину зазора вальцов так, чтобы между валками находился хорошо обрабатываемый запас смеси. Вводили гуанид Ф, 2МБТ, цинковые белила, антиоксиданты, фталевый ангидрид, стеариновую кислоту, инден-кумароновую смолу, воск ЗВ-1, рубракс, парафин, технические углероды П-330 и П-803 совместно с маслом ПН-6, серу. Общее время смешения 35-40 мин.

Вулканизацию лабораторных образцов проводили на вулканизационном прессе 800×800 при температуре 151°С в течение 20 мин при давлении на площадь ячейки не менее 45 МПа.

Испытания проводили следующим образом:

- условная прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве определяли по ГОСТ 11262 - изменение нормы относительного удлинения при разрыве после старения в воздухе при температуре 100°С в течение 24 час определяли по ГОСТ 9.024;

- коэффициент морозостойкости при растяжении при минус 50°С определяли по ГОСТ 408;

- потери объема при истирании определяли по ГОСТ 23509;

- истираемость определяли по ГОСТ 426-77;

- твердость определяли по ГОСТ 263.

Свойства композиционного материала на основе цис-изопренового каучука (СКИ-3) и стереорегулярного цис-1,4-полибутадиена (СКД-1) приведены в таблице 2.

Как следует из приведенных данных, заявляемый материал для песковых насадок превосходит прототип по показателю истираемости и морозостойкости, при этом показатели прочности при разрыве, изменение относительного удлинения при разрыве после старения в воздухе при температуре 100°С в течение 24 часов находится на уровне прототипа. Несколько ниже показатель относительного удлинения при разрыве, увеличилась твердость. Учитывая, что песковые насадки работают в статическом режиме, не подвергаются деформациям изгиба, растяжения, то этот показатель является второстепенным при эксплуатации изделия.

Превалирующее требование к изобретенному материалу - высокая стойкость к гидроабразивному износу и каркасность определяют низкие показатели истираемости - 57 см3 кВт/час, потери объема при истирании - 36 мм3 и повышенная твердость 75-80 усл. ед.

Композиционный материал для изготовления футеровок внутренней части гидроциклонов - песковых насадок, включающий СКИ-3-стереорегулярный цис-1,4-полиизопрен, СКД-1 - стереорегулярный цис-1,4-полибутадиен, сверхвысокомолекулярный полиэтилен - СВМПЭ, модифицированный карбидом кремния с размером фракции не более 40-60 мкм в количестве 6,5 мас. % от массы СВМПЭ, активный технический углерод П-330, малоактивный технический углерод П-803, 2МБТ - 2-Меркаптобензтиазол, Гуанид Ф - N,N1-дифенилгуанидин, парафин нефтяной, смола инден-кумароновая, рубракс - битум нефтяной, масло ПН-6 - высокоочищенное нефтяное масло, ацетонанил Н - 2,2,4 триметил-1,2-дигидрохинолин, диафен ФП - N-фенил-N'-изопропилпарафенилендиамин, фталевый ангидрид при соотношении компонентов, масс. ч.:

СКИ-3 стереорегулярный цис-1,4-полиизопрен 40,0
СКД-1 стереорегулярный цис-1,4-полибутадиен 60,0
СВМПЭ – модифицированный
сверхвысокомолекулярный полиэтилен 20,0
сера 1,5
2МБТ - 2-меркаптобензтиазол 0,8
гуанид Ф - N,N1-дифенилгуанидин 3,0
стеарин 1,0
белила цинковые 5,0
техуглерод П-330 60,0
техуглерод П-803 30,0
воск ЗВ-1 2,0
парафин нефтяной 2,0
смола инден-кумароновая 4,0
рубракс - битум нефтяной 5,0
масло ПН-6 - 10,0
высокоочищенное нефтяное масло
ацетонанил Н - 2,2,4 1,0
триметил-1,2-дигидрохинолин
диафен ФП - N-фенил-N' 1,0
изопропилпарафенилендиамин
фталевый ангидрид 1,0



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения диеновых полимеров или статистических виниларен-диеновых сополимеров. Способ получения диеновых полимеров или статистических виниларен-диеновых сополимеров включает анионную (со)полимеризацию в присутствии, по меньшей мере, одного углеводородного растворителя, по меньшей мере, одного конъюгированного диенового мономера и, возможно, по меньшей мере, одного виниларена, в присутствии, по меньшей мере, одного литиевого инициатора, по меньшей мере, одного апротонного полярного соединения и, по меньшей мере, одного соединения, содержащего одну или более функциональную группу ацетиленового типа, выбранного из соединений общей формулы (II): где R2 представляет собой атом водорода или выбран из линейных или разветвленных C1-C20 алкильных групп, С3-С20 циклоалкильных групп, С6-С20 арильных групп, где указанные алкильные, циклоалкильные и арильные группы необязательно содержат один или более гетероатомов, таких как кислород, азот, кремний, а n представляет собой целое число от 1 до 10.

Изобретение относится к области противокоррозионных композиций для покрытия, а именно для защиты железных и стальных конструкций, при этом оно также относится к набору частей, содержащему данную композицию, а также к металлическим конструкциям, покрытым композицией.

Изобретение относится к смеси на основе каучука, в частности, для автомобильных шин. Смесь на основе каучука отличается тем, что она содержит по меньшей мере следующие составляющие: от 5 до 100 phr по меньшей мере одного полимера А приведенной ниже формулы I): I) F-(P-Y-P-Sx)z-P-Y-P-F, где S представляет собой атом серы, P представляет собой эластомерную полимерную цепь, которая была получена путем анионной полимеризации по меньшей мере одного диена с сопряженными двойными связями и необязательно по меньшей мере одного винилароматического соединения в присутствии двухфункционального инициатора, Y представляет собой дикарбанионную группу, полученную из двухфункционального инициатора, x независимо представляет собой для каждой группы Sx целое число, равное или больше 1, при условии, что по меньшей мере для одной группы Sx х выбран из чисел 2, 3 и 4, z представляет собой целое число от 1 до 160, каждый F независимо представляет собой концевую группу, выбранную из группы, состоящей из -H, -SH, -SOH, -SCl, -SSCl, -SO2H и -SO3H, и по меньшей мере один наполнитель.

Изобретение относится к каучуковым смесям, к способу получению каучуковых смесей, к способу получению вулканизатов, к вулканизатам и применению эфира ω-меркапто- С 2 –С 6-карбоновой кислоты с многоатомным спиртом для получения каучуковых смесей и их вулканизатов.

Изобретение относится к способам связывания полидиенов или полидиеновых полимеров с глицинными эфирами. Способ включает (i) полимеризацию мономеров с образованием реакционно-способного полимера, при этом мономер содержит сопряженный диеновый мономер, на указанном этапе полимеризации используют координационный катализатор и указанный реакционно-способный полимер имеет реакционно-способный конец цепи, и (ii) осуществление реакции указанного реакционно-способного полимера с глицидным эфиром.

Изобретение относится к огнестойкой полимерной композиции, подходящей для использования при нанесении покрытия на обрабатываемые изделия, содержащей термопластичный полимер, содержащий винилацетат, и ненасыщенный эластомер, содержащий двойные связи, в качестве полимерных компонентов, где полимерные компоненты присутствуют в форме гомогенной полимерной смеси, и где формируется смесевая матрица, вулканизованная исключительно при использовании серы или системы сшивания, содержащей серу, где система серного сшивания распространяется по всей матрице и полностью проникает в эту матрицу, а также по меньшей мере один антипирен или комбинацию антипиренов.

Изобретение относится к получению саженаполненных эластомеров на основе бутадиен-стирольных каучуков общего назначения, бутадиен-нитрильных каучуков специального назначения, а также других каучуков эмульсионной полимеризацией.

Изобретение относится к автомобильной промышленности. Пневматическая шина имеет протектор, в котором содержится вулканизируемая каучуковая композиция, содержащая в расчете на 100 массовых частей эластомера (phr) (мас.

Изобретение относится к вулканизующимся резиновым смесям и их вулканизатам, применяемым для производства протекторов нешипованных зимних шин. Вулканизующася резиновая смесь включает по меньшей мере следующие компоненты: 100 масс.

Изобретение относится к пластичной полимерной композиции для детского творчества и может быть использовано для получения изделий - поделок детского творчества, а также в промышленном дизайне.

Изобретение относится к композициям полимера на основе этилена и изделиям, полученным из них. Композиция содержит (А) первую композицию, в состав которой входит первый полимер на основе этилена и второй полимер на основе этилена, а также (В) одно или несколько азидных соединений в количестве больше чем или равном 50 ч./млн из расчета на массу первой композиции.
Изобретение относится к полимерным композициям на основе полибутилентерефталата (ПБТ) и может быть применено при создании качественных конструкционных изделий в автомобилестроении, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к полимерным теплопроводящим электроизоляционным композиционным материалам (КМ) и может быть использовано при изготовлении теплоотводящих элементов, в том числе радиаторов охлаждения, в электротехнических и электронных устройствах различного назначения.

Изобретение относится к полимерным изделиям, полученным из расплавленной полиэтиленовой композиции, в состав которой входит зародышеобразователь, и к способам получения и формования таких полимерных композиций.

Изобретение относится к полиэтиленовой композиции, предназначенной для изготовления методом выдувного формования таких изделий, как пластмассовые сосуды, контейнеры и бутылки.
Изобретение относится к получению биологически разрушаемой высоконаполненной термопластичной композиции на основе полиэтилена, применяемой в производстве пленок, потребительской тары, посуды, изделий хозяйственного назначения, эксплуатируемых как в контакте с продуктами питания, так и в технических целях.

Изобретение относится к вспененному полимерному пеноматериалу с открытыми порами и к способу его получения. Пеноматериал выполнен из композиции, содержащей дисперсию полиолефина с высокой степенью кристалличности, сшитое связующее и поверхностно-активное средство.

Изобретение относится к пленке, полученной из полиэтиленовой композиции. Композиция полиэтилена обладает плотностью, равной 948-956 кг/м3, индексом расплава при повышенном напряжении сдвига, HLMI, равным 7-15, динамическим модулем упругости расплава G' при динамической частоте, при которой модуль потерь G''=3000 Па, G'(G''=3000) равен 1400-1800 Па, и значением Mz/G'(G''=3000), равным не менее 900 Да/Па, где Mz означает z-среднюю молекулярную массу.

Изобретение относится к получению сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), модифицированного наночастицами серебра. Способ включает импрегнирование СВМПЭ органическим раствором наносеребра.

Изобретение относится к получению полимерных композиций, содержащих полиэтилен и биоразлагаемый наполнитель, применяемых в производстве упаковочных термоформованных изделий и пленок, способных к биодеструкции под действием климатических факторов и микроорганизмов, с высокими эксплуатационными и технологическими характеристиками.

Изобретение относится к автомобильной промышленности. Шипованная шина изобретения содержит шиповые шпильки (шипы противоскольжения) (20), устанавливаемые в поверхность участка (1) протектора, контактирующую с дорожным покрытием.

Изобретение относится к изготовлению футеровок внутренней части гидроциклонов - песковых насадок, работающих в водной среде и среде слабых растворов кислот и щелочей для обеспечения защиты от абразивного износа. Композиционный материал включает комбинацию стереорегулярного цис-1,4-полиизопрена с содержанием звеньев цис-1,4 не менее 96 - СКИ-3 и стереорегулярного полибутадиена с содержанием звеньев цис-1,4 87-95 - СКД-1, сверхвысокомолекулярный полиэтилен, модифицированный 6,5 мас. модификатора - карбида кремния с размером фракции не более 40-60 мкм, серу, 2МБТ, гуанид Ф, стеарин, белила цинковые, техуглерод П-330 и П-803, воск ЗВ-1, парафин, инден-кумароновую смолу, рубракс, масло ПН-6, ацетонанил Н, диафен ФП, фталевый ангидрид. Изобретение позволяет получать резинополимерный материал с повышенной каркасностью, износостойкостью, морозостойкостью. 2 табл., 1 пр.

Наверх