Состав для изготовления уплотнительного материала

Изобретение относится к составам для изготовления уплотнительных материалов и может быть использовано при производстве уплотнительных изделий, эксплуатируемых при термических и механических нагрузках. Состав содержит бутадиен-нитрильный каучук, окисленное полиакрилонитрильное волокно, серу, оксид цинка, 2-меркаптобензотиазол, тетраметилтиурамдисульфид, стеариновую кислоту и дисперсный минеральный наполнитель. Технический результат изобретения заключается в разработке состава, имеющего низкую стоимость, который позволяет увеличить механические характеристики уплотнительного материала. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.

 

Область техники.

Изобретение относится к составам для изготовления уплотнительных материалов и может быть использовано при производстве уплотнительных изделий, эксплуатируемым при термических и механических нагрузках. Предшествующий уровень техники.

Известен состав для получения уплотнительных материалов на основе нитрильного каучука [CN 106867055 A1, 20.06.2017], включающий, масс ч.: нитрильный каучук 60-80, полиакрилонитрильное (ПАН) углеродное волокно 5-10, нанооксид цинка 10-15, нанопорошок графита 2-5, ускоритель вулканизации 1-2, сажа 3-5, стеариновая кислота 1-2, карбонат кальция 2-5, РЗМ 1-2 и кобальт 2 -4, где массовое отношение РЗМ кобальту составляет 1: 2. Данный известный состав позволяет получить уплотнительный материал с приличными эксплуатационными свойствами при высоких температурах и стойкостью к окислению в среде воздуха или озона.

К недостаткам данного состава относится низкая химическая стойкость состава к маслу. Наиболее близкий состав для получения уплотнительных материалов раскрывается в патенте RU 2103308 C1.

Данный состав содержит бутадиен-нитрильный каучук, арамидные волокна, серу, 2-меркаптобензтиазол, тиурам, оксид цинка, амин, коллоидную кремнекислоту белую сажу, базальтовую вату, мел, каолин, глинозем и поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, масс. %: бутадиен-нитрильный каучук 13 18, волокна арамидные или полиоксадиазольные 13-15, сера 0,5-0,8, 2-меркаптобензтиазол 0,2-0,3, тиурам (тетраметилтиурамдисульфид) 0,1-0,2, оксид цинка 1-2, амин-моноамин или диамин 0,3-0,5, коллоидная кремнекислота 3-5, поливиниловый спирт 0,1 -0,15, базальтовая вата 5-10, мел 10-15, каолин 10-22, глинозем -остальное.

В основу известного изобретения была положена задача получения состава смеси для изготовления из нее прокладочного материала, имеющего улучшенные характеристики к воздействию технических масел, а также обеспечения изготовления безасбестового уплотнительного материала с использованием технологии и оборудования, которые применяются при изготовлении паронитов.

Технической проблемой данного состава является высокая стоимость материала ввиду дороговизны арамидных волокон, а также низкая упругость материала и его восстанавливаемость.

Раскрытие сущности изобретения.

Данная техническая проблема может быть устранена составом для изготовления уплотнительного материала, включающим бутадиен-нитрильный каучук, армирующее волокно, серу, оксид цинка, 2-меркаптобензотиазол, тетраметилтиурамдисульфид и минеральный наполнитель, который дополнительно содержит стеариновую кислоту, а в качестве армирующего волокна содержит окисленное полиакрилонитрильное волокно, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Бутадиен-нитрильный каучук 10,0-20,0

Окисленное полиакрилонитрильное волокно 4,0-15,0

Сера 0,1-0,5

Оксид цинка 0,6-2,5

Стеариновая кислота 0,2-0,5

2 - меркаптобензотиазол 0,05-0,25

Тетраметилтиурамдисульфид 0,1-0,45

Дисперсный минеральный наполнитель остальное.

В частных воплощениях изобретения, состав включает окисленное при 200-400°С полиакрилонитрильное волокно. Сущность изобретения состоит в следующем.

Предложенное техническое решение отличается от известного тем, что дополнительно содержит стеариновую кислоту, а в качестве армирующего волокна содержит окисленное ПАН волокно.

Под окисленным ПАН волокном понимают ПАН волокно, нагретое на воздухе или другой окислительной атмосфере до температуры 200-400°С.

Как правило, окисленное ПАН волокно является полупродуктом на стадии получения углеродного волокна из ПАН.

По сравнению с обычным ПАН, структура окисленного ПАН волокна может быть описана как лестничная структура, которую можно представить в виде двух макромолекул полиакрилонитрила, между которыми существуют различные горизонтальные связи. Такая структура ПАН волокна обеспечивает его стойкость к усадке и улучшенную стойкость к различным химическим средам.

Этими свойствами обладает любое окисленное ПАН волокно. Окисление волокна может начаться с относительно небольших температур (≈170°С), но оптимальными температурами для различных целей являются температуры, находящиеся в интервале 200-400°С. При окислении на воздухе свыше 400°С начинают протекать процессы карбонизации и термической деструкции ПАН-волокон. Волокна частично выгорают и теряют эластичность и свои прочностные характеристики.

Сера, оксид цинка и стеариновая кислота являются вулканизаторами. Их совместное введение в состав не только позволяет вулканизировать каучук, но и не очевидным образом в совокупности с окисленным ПАН волокном влияет на свойства получаемого уплотнительного материала. Добавляемая в состав стеариновая кислота также вводится в каучуковые смеси для того, чтобы получаемые изделия не склеивались.

2-меркаптобензотиазол и тетраметилтиурамдисульфид являются ускорителями вулканизации.

В любую каучуковую смесь, как правило, вводят наполнители.

В нашем случае мы вводим дисперсные минеральные наполнители.

Дисперсные наполнители - наполнители, в качестве которых выступают разнообразные

вещества органической и неорганической природы.

Дисперсные минеральные наполнители - твердые наполнители на основе неорганических веществ минеральной природы, такие как каолин, тальк, маршалит (пылевидный кварц), глинозем и пр. Данные наполнители широко представлены в предшествующем уровне техники.

Одним из основных назначений дисперсных наполнителей является снижение стоимости композиций. В основном это порошкообразные вещества с различным размером частиц -от 2-10 до 200-300 мкм. Обычно размер частиц не превышает 40 мкм, однако в последнее время используются частицы размером менее 1 мкм для создания нанокомпозитов. Содержание дисперсных наполнителей в ПКМ меняется в широких пределах - от нескольких процентов до 70-80%. Содержание наполнителя подбирается в каждом случае свое с учетом многих технологических факторов, а также, тех характеристик, которые должны быть получены в уплотнительных материалах.

Выбор в качестве наполнителя минерального наполнителя также обусловлен и хорошей способностью различных видов минерального наполнителя совмещаться с бутадиен-нитрильным каучуком.

Содержание компонентов в составе выбрано из условия достижения повышения упругости материала, а также его восстанавливаемости. Из этих же условий, в предложенный состав не включены некоторые из компонентов, которые присутствовали в известном составе по патенту RU 2103308 C1.

При выходе за заявляемые значения содержания компонентов данный технический результат не достигается.

Состав для изготовления прокладочного материала получали следующим образом. Сначала растворяли каучук и серу в толуоле. Полученную густую смесь помещали в z-образный смеситель, где в смесь постепенно вмешивали предварительно аппретированное окисленное ПАН-волокно и дисперсные добавки, предварительно перемешанные между собой.

Полученную смесь перемешивали в течение часа, после чего каландрировали следующим образом: в каландр, разогретый до 150°С поэтапно добавляли небольшие куски состава до получения материала в виде листа с толщиной 2 мм. При формировании листа на валу одновременно проходил процесс вулканизации каучука.

Затем готовый лист срезали с барабана каландра и разрезали на образцы для испытаний. Материал состоял из матрицы на основе вулканизированного бутадиен-нитрильного каучука, в которой были замешаны частицы порошкообразного минерального наполнителя и волокнистого наполнителя. Пример осуществления способа.

В соответствии с вышеописанной технологией, были получены три композиции заявляемого состава для получения прокладочного материала: составы (А), (Б) и (В). Состав (А) содержал компоненты при следующем соотношении, масс. %: каучук БНКС-40 -15, окисленное при 200°С ПАН-волокно - 15, сера - 0.3, оксид цинка (белила цинковые) -1.5, стеариновая кислота - 0.5, 2-меркаптобензотиазол - 0.1, тетраметилтиурамдисульфид - 0.3 и каолин - остальное.

Состав (Б) содержал компоненты при следующем соотношении, масс. %: каучук БНКС-40-10, окисленное при 300°С ПАН-волокно - 10, сера - 0.1, оксид цинка (белила цинковые) - 0,6, стеариновая кислота - 0.2, 2- меркаптобензотиазол - 0.05, тетраметилти-урамдисульфид - 0.1 и каолин - остальное.

Состав (В) содержал компоненты при следующем соотношении, масс. %: каучук БНКС-40-15, окисленное при 400°С ПАН-волокно - 4, сера - 0.5, оксид цинка (белила цинковые) -2.5, стеариновая кислота - 0.3, 2-меркаптобензотиазол - 0.25, тетраметилтиурамдисульфид - 0.45 и каолин - остальное.

Для каждого из составов было получено по 5 образцов для каждого вида испытания. Средние значения свойств каждого из составов приведены в таблице 1. Также проверялась химическая стойкость к маслу (МС-20, выдержка 5 часов). Для составов А.и Б увеличение массы составило 9,5% и для состава В - 9,0%, что, в соответствии с ГОСТ12020-72 расценивается как хорошая стойкость.

Как следует из представленных данных, использование заявленного состава для получения прокладочного материала обладает значительными преимуществами по упругости и восстанавливаемости свойств при общем повышенном уровне прочности на разрыв: у известного материала 8-10 МПа, у предложенного - 8,4-14 Мпа.

Кроме того, предложенный материал по себестоимости также имеет преимущество перед известным за счет снижения стоимости армирующего компонента.

1. Состав для изготовления уплотнительного материала, включающий бутадиен-нитрильный каучук, армирующее волокно, серу, оксид цинка, 2-меркаптобензотиазол, тетраметилтиурамдисульфид и минеральный наполнитель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит стеариновую кислоту, а в качестве армирующего волокна содержит окисленное полиакрилонитрильное волокно, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

бутадиен-нитрильный каучук 10,0-20,0
окисленное полиакрилонитрильное волокно 4,0-15,0
сера 0,1-0,5
оксид цинка 0,6-2,5
стеариновая кислота 0,2-0,5
2-меркаптобензотиазол 0,05-0,25
тетраметилтиурамдисульфид 0,1-0,45
дисперсный минеральный наполнитель остальное.

2. Состав по п.1, отличающийся тем, что включает окисленное при 200-400°C полиакрилонитрильное волокно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устойчивым к топливам серосодержащим полимерным композициям и может быть использовано в композициях покрытий и герметиках и применяться в авиакосмической промышленности.
Настоящее изобретение относится к герметизирующей композиции, включающей: преполимер политиоэфира с концевыми тиолами; и антиоксидант, имеющий растворимость в JRF типа I, которая меньше или такая же, как у пентаэритритол-тетракис[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионата], где преполимер политиоэфира с концевыми тиолами включает политиоэфир с концевыми тиолами, содержащий остов, имеющий структуру формулы (1): –R1–[–S–(CH2)2–O–[–R2–O–]m–(CH2)2–S–R1]n– (1), где каждый R1 выбран независимо из C2-10-н-алкандиила, разветвленного C3-6-алкандиила, C6-8-циклоалкандиила, C6-10-алканциклоалкандиила, гетероцикла и группы –[(–CHR3–)p–X–]q–(CHR3)r–, где каждый R3 выбран из водорода и метила; каждый R2 выбран независимо из C2-10-н-алкандиила, разветвленного C3-6-алкандиила, C6-8-циклоалкандиила, C6-14-алканциклоалкандиила, гетероцикла и группы –[(–CH2–)p–X–]q–(CH2)r–; каждый X выбран независимо из O, S и –NR–, где R выбран из водорода и метила; m составляет от 0 до 50; n – целое число от 1 до 60; p – целое число от 2 до 6; q – целое число от 1 до 5; и r – целое число от 2 до 10; или политиоэфир с концевыми тиолами формулы (2a), политиоэфир с концевыми тиолами формулы (2b) и их комбинацию: HS–R1–[–S–(CH2)p–O–(R2–O)m–(CH2)2–S–R1–]n–SH (2a), {HS–R1–[–S–(CH2)p–O–(R2–O)m–(CH2)2–S–R1–]n–S–V′–}zB (2b), где каждый R1 выбран независимо из C2-10-алкандиила, C6-8-циклоалкандиила, C6-14-алканциклоалкандиила, C5-8-гетероциклоалкандиила и –[(–CHR3–)s–X–]q–(CHR3)r–, где s – целое число от 2 до 6; q – целое число от 1 до 5; r – целое число от 2 до 10; каждый R3 выбран независимо из водорода и метила; а каждый X выбран независимо из –O–, –S– и –NR–, где R выбран из водорода и метила; каждый R2 выбран независимо из C2-10-алкандиила, C6-8-циклоалкандиила, C6-14-алканциклоалкандиила и –[(–CHR3–)s–X–]q–(CHR3)r–, где s, q, r, R3 и X такие как определено для R1; m – целое число от 0 до 50; n – целое число от 1 до 60; p – целое число от 2 до 6; B означает ядро z-валентного, полифункционализирующего реагента B(–V)z, где z – целое число от 3 до 6; а каждый V означает группировку, содержащую концевую группу, реагирующую с тиолом; и каждый –V′– происходит из реакции –V с тиолом.

Изобретение относится к композиции герметика, включающего форполимерный простой политиоэфир, содержащий концевые тиольные группы, эпоксидный отвердитель и латентный третичный аминовый катализатор, выбранный из имидазольного катализатора включения, имидазол-эпоксидного аддукта и их комбинации.

Изобретение относится к композиции герметика, включающего форполимерный простой политиоэфир, содержащий концевые тиольные группы, эпоксидный отвердитель и латентный третичный аминовый катализатор, выбранный из имидазольного катализатора включения, имидазол-эпоксидного аддукта и их комбинации.
Изобретение относится к композициям УФ-отверждаемых герметиков. Описана композиция герметика для выравнивания дефекта поверхности, включающая: (i) простой политиоэфир, содержащий концевые тиольные группы, включающий содержащий концевые тиольные группы простой политиоэфир формулы (II), простой политиоэфир формулы (III) или их комбинацию: HS-R1-[-S-(CH2)2-O-[-R2-O-]m-(CH2)2-S-R1-]n-SHB-(A-[R3]y-SH)z (II)(III) где (1) каждый R1 независимо означает С2-10 н-алкандиильную группу, С2-6 разветвленную алкандиильную группу, С6-8 циклоалкандиильную группу, С6-10 алканциклоалкандиильную группу, -[(-CH2-)p-X-]q-(-CH2-)r- или -[(-CH2-)p-X-]q-(-CH2-)r-, где по меньшей мере одно звено -СН2- замещено метильной группой, где: (i) каждый Х независимо выбран из О, S и -NR6-, где R6 представляет собой атом водорода или метил; (ii) p представляет собой целое число, имеющее значение в диапазоне от 2 до 6; (iii) q представляет собой целое число, имеющее значение в диапазоне от 0 до 5; и (iv) r представляет собой целое число, имеющее значение в диапазоне от 2 до 10; (2) каждый R2 независимо означает С2-10 н-алкандиильную группу, С2-6 разветвленную алкандиильную группу, С6-8 циклоалкандиильную группу, С6-10 алканциклоалкандиильную группу или -[(-CH2-)p-X-]q-(-CH2-)r-, где: (i) каждый Х независимо выбран из О, S и -NR6-, где R6 представляет собой атом водорода или метил; (ii) p представляет собой целое число, имеющее значение в диапазоне от 2 до 6; (iii) q представляет собой целое число, имеющее значение в диапазоне от 0 до 5; и (iv) r представляет собой целое число, имеющее значение в диапазоне от 2 до 10; (3) m представляет собой рациональное число в диапазоне от 0 до 10; и (4) n представляет собой целое число, имеющее значение в диапазоне от 1 до 60; (5) А означает структуру, описывающуюся формулой: -R1-[-S-(CH2)2-O-[-R2-O-]m-(CH2)2-S-R1-]n-, в которой (I) каждый R1 независимо означает С2-10 н-алкандиильную группу, С2-6 разветвленную алкандиильную группу, С6-8 циклоалкандиильную группу, С6-10 алканциклоалкандиильную группу, -[(-CH2-)p-X-]q-(-CH2-)r- или -[(-CH2-)p-X-]q-(-CH2-)r-, где по меньшей мере одно звено -СН2- замещено метильной группой, где: (i) каждый Х независимо выбран из О, S и -NR6-, где R6 представляет собой атом водорода или метил; (ii) p представляет собой целое число, имеющее значение в диапазоне от 2 до 6; (iii) q представляет собой целое число, имеющее значение в диапазоне от 0 до 5; и (iv) r представляет собой целое число, имеющее значение в диапазоне от 2 до 10; (II) каждый R2 независимо означает С2-10 н-алкандиильную группу, С2-6 разветвленную алкандиильную группу, С6-8 циклоалкандиильную группу, С6-10 алканциклоалкандиильную группу или -[(-CH2-)p-X-]q-(-CH2-)r-, где: (i) каждый Х независимо выбран из О, S и -NR6-, где R6 представляет собой атом водорода или метил; (ii) p представляет собой целое число, имеющее значение в диапазоне от 2 до 6; (iii) q представляет собой целое число, имеющее значение в диапазоне от 0 до 5; и (iv) r представляет собой целое число, имеющее значение в диапазоне от 2 до 10; (III) m представляет собой рациональное число в диапазоне от 0 до 10; и (IV) n представляет собой целое число, имеющее значение в диапазоне от 1 до 60; (6) у представляет собой 0 или 1; (7) R3 означает одинарную связь, когда у = 0, и -S-(CH2)2-[-O-R2-]m-O-, когда у = 1; (8) z представляет собой целое число в диапазоне от 3 до 6; и (9) В означает z-валентный остаток полифункционализующего агента; (ii) соединение, содержащее концевые алкенильные группы, включающее простой поливиниловый эфир и/или полиаллильное соединение; и (iii) от 1 до 60 % мас.
Изобретение относится к полимерной промышленности и может быть использовано для устранения утечек среды (пара, воды) из трубопроводного оборудования под давлением.
Изобретение относится к полимерной промышленности и может быть использовано для устранения утечек среды (пара, воды) из трубопроводного оборудования под давлением.

Изобретение относится к химической технологии получения герметиков и заливочных компаундов и предназначено для использования в производстве пьезокомпозитных гидроакустических преобразователей.
Изобретение относится к способу формирования герметизирующего состава, к системе отверждаемого влагой герметизирующего состава, в том числе к реакционно-способной системе отверждаемого герметизирующего состава.

Изобретение относится к производству резинотехнических изделий. Предлагаемая морозостойкая резиновая смесь уплотнительного назначения на основе бутадиен-нитрильного каучука марки БНКС-18, серы, альтакса, оксида цинка, стеариновой кислоты, диафена ФП согласно изобретению дополнительно содержит ацетонанил, инденкумароновую смолу, пероксид дикумила, технический углерод П774 при следующих соотношениях ингредиентов, мас.

Изобретение относится к области эластомерных композиций на основе бутадиен-нитрильных каучуков, которые можно использовать в резинотехнических изделиях, обладающих стойкостью к действию нефти и продуктов ее переработки, в отраслях промышленности, где необходима маслобензостойкость и озоностойкость.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к производству резиновых смесей, используемых для изготовления нефтенабухающих уплотнительных элементов, применяемых в нефтегазодобывающей промышленности.

Изобретение относится к содержащему нитрильные группы сополимерному каучуку, содержащему α,β-этиленненасыщенные мономерные звенья в количестве 10-60 вес.% и диеновые мономерные звенья и/или α-олефиновые мономерные звенья в количестве 40-90 вес.%.

Изобретение относится к фенолсодержащим нитрильным каучукам, способу их получения и вулканизируемой смеси на их основе, а также получаемым при этом вулканизатам. Изобретение обеспечивает устойчивые при хранении нитрильные каучуки, которые имеют улучшенные значения модуля растяжения и относительного удлинения при разрыве.

Изобретение относится к сополимерному каучуку, содержащему нитрильные группы. Сополимерный каучук включает α,β-этиленненасыщенные нитрильные мономерные звенья в количестве 10-60 вес.% и диеновые мономерные звенья и/или α-олефиновые мономерные звенья в количестве 40-90 вес.%.

Изобретение относится к нитрильному каучуку. Нитрильный каучук содержит повторяющиеся звенья по меньшей мере одного α,β-ненасыщенного нитрильного мономера и по меньшей мере одного конъюгированного диенового мономера.

Изобретение относится к термостойкой резиновой смеси для уплотнительных элементов, которые могут использоваться в нефтегазодобывающей промышленности. Резиновая смесь содержит гидрированный бутадиен-нитрильный каучук, новоперокс БП-40, триаллилизоцианурат, оксид цинка, 2-меркаптобензтиазол, стеариновую кислоту, диафен ФП, наугард 445, сонгнокс 1010, аэросил А 300, ковелос 35/01 Т, олигоэфиракрилаты МГФ-9 и ТГМ-3, наполнитель волокнистый - арамидное волокно.
Изобретение относится к резинотехнической промышленности, а именно к резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука для рукавных изделий. Резиновая смесь включает следующий состав, мас.

Изобретение относится к производству резинотехнических изделий. Предлагаемая морозостойкая резиновая смесь уплотнительного назначения на основе бутадиен-нитрильного каучука марки БНКС-18, серы, альтакса, оксида цинка, стеариновой кислоты, диафена ФП согласно изобретению дополнительно содержит ацетонанил, инденкумароновую смолу, пероксид дикумила, технический углерод П774 при следующих соотношениях ингредиентов, мас.

Изобретение относится к композиции на основе нитрильного каучука. Композиция на основе нитрильного каучука включает высоконасыщенный нитрильный каучук, содержащий α,β-этиленненасыщенные нитрильные мономерные звенья в количестве от 8 до 60 вес.%, и с йодным числом 120 или менее, и алкилированное фенольное соединение, в котором процентное содержание алкилированного фенольного соединения относительно суммы высоконасыщенного нитрильного каучука и алкилированного фенольного соединения составляет от 0,01 до 1 вес.%, и разность (η2-η1) между показателем пластичности η2 после выдерживания при 70°С в течение 7 дней в форме водной дисперсии при диспергировании в воде и показателем пластичности η1 до выдерживания составляет 12 или менее.

Изобретение относится к резиновой промышленности и касается получения резины для изготовления протектора пневматических шин. Резиновая смесь содержит натуральный каучук, бутадиеновый каучук, хлорбутилкаучук, полученный взаимодействием при механическом инициировании реакции бутилкаучука и хлорированного углеводорода общей формулы С4Н(2n+2)-xClx, где n=10-30, х=7-24 в температурном диапазоне 80-150°C, серу, технический углерод, диоксид цинка, олеиновую кислоту, каптакс, сульфенамид Ц, масло ПН-6, N-фенил-N-изопропил-пара-фенилдиамин.

Изобретение относится к составам для изготовления уплотнительных материалов и может быть использовано при производстве уплотнительных изделий, эксплуатируемых при термических и механических нагрузках. Состав содержит бутадиен-нитрильный каучук, окисленное полиакрилонитрильное волокно, серу, оксид цинка, 2-меркаптобензотиазол, тетраметилтиурамдисульфид, стеариновую кислоту и дисперсный минеральный наполнитель. Технический результат изобретения заключается в разработке состава, имеющего низкую стоимость, который позволяет увеличить механические характеристики уплотнительного материала. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.

Наверх