Резиновая смесь
Владельцы патента RU 2739188:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" (RU)
Настоящее изобретение относится к резиновой смеси. Данная смесь используется для изготовления подрельсовых прокладок - амортизаторов рельсовых скреплений. Смесь содержит мас.ч.: бутадиен-метилстирольный каучук с содержанием α-метилстирола 22-25 мас. % - 38,0-48,0, изопреновый каучук СКИ-3 - 45,0-50,0, дивиниловый каучук с содержанием звеньев цис-1,4 87-95% - 7,0-15,0, сера - 1,5-2,5, N,N'-дитиодиморфолин - 0,8-1,2, N-циклогексил-2-бензтиазолил-сульфенамид - 1,5-2,0, оксид цинка - 2,5-3,5, стеариновая кислота - 1,0-2,0, N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин - 1,5-2,0, ацетонанил Н - 0,5-1,0, воск ЗВ-П - 0,5-1,0, технический углерод N 220 - 58,0-62,0, полые корундовые микросферы HCM-L - 4,5-5,5, гепсол ХКП - 0,5-1,0, каолин - 18,0-25,0, канифоль - 1,0-1,5, масло индустриальное И-12А - 13,5-16,5, транс-полинорборнен - 9,0-11,0. Технический результат - увеличение показателей условной прочности при растяжении, твердости, сопротивления раздиру, уменьшение значений относительной остаточной деформации при 30% статической деформации сжатия после старения на воздухе, истираемости, улучшение динамических параметров резины. 2 табл., 3 пр.
Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к производству резиновых смесей, используемых для изготовления изделий различного целевого назначения, в том числе производству резиновых смесей для изготовления железнодорожных подрельсовых и нашпальных прокладок - амортизаторов рельсовых скреплений.
В процессе эксплуатации железные дороги создают повышенные уровни шума, вызванные взаимодействием подвижного состава и железнодорожного пути, источники шума подвижного состава также вносят свой вклад в акустическую обстановку. Поэтому актуальным является создание резиновых прокладок скреплений для рельсов с высокими эксплуатационными характеристиками, а также амортизационными и звукоизолирующими свойствами на основе специальных полимеров. Одним из таких полимеров, применяемых в качестве звукопоглощающего материала, является транс-полинорборнен.
Известна резиновая смесь, включающая бутадиен-нитрильный каучук, с содержанием нитрила акриловой кислоты (НАК) до 40 мас. %, бутадиен-метилстирольный каучук СК(М)С-30АРКМ-15, цис-изопреновый каучук СКИ-3, серу молотую маслонаполненную, тиурам Д, альтакс, каптакс, оксид цинка, диоксид титана пигментный, стеариновую кислоту, агидол-2, сажу белую БС-100, росил-175, дибутилфталат, зеосил 1165, микросферы полые корундовые HCM-L, структол, техуглерод Н 220, гепсол ХПК, сантогард PVI, вухтазин РВ/Г, канифоль и/или смолу нефтеполимерную «Сибпласт» (RU 2700075 С1, опубл. 12.09.2019).
Недостатком данной резины на основе указанной резиновой смеси является недостаточно высокие показатели условной прочности при растяжении, твердости и сопротивления раздиру.
Известна резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений на основе бутадиенстирольного с содержанием стирола 22-25 мас. % и дивинилового с содержанием звеньев цис-1,4 87-95% каучуков, включающая вулканизующую группу, состоящую из серы, 2-меркаптобензтиазола, N,N'-дитиодиморфолина, расплава ω,ω'-гексахлорпараксилола в защитном воске, стеариновой кислоты и оксида цинка, N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин, полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин, технический углерод с удельной геометрической поверхностью 33-36 м2/г, каолин, инден-кумароновую смолу, диэтилдитиокарбамат цинка, нефтяной парафиновый воск и мел (RU 2326901 С1, опубл. 20.06.2008).
Недостатком этой резины на основе указанной резиновой смеси является недостаточно высокие показатели условной прочности при растяжении, относительного удлинения при разрыве и твердости.
Наиболее близкой по технической сущности является резиновая смесь для прокладок рельсовых скреплений, включающая бутадиен-стирольный каучук с содержанием стирола 25-30 мас. %, изопреновый каучук, сэвилен, транс-полинорборнен, серу, N-циклогексил-2-бензтиазолил-сульфенамид, N,N'-дитиодиморфолин, оксид цинка, стеариновую кислоту, нафтам-2, N-изопропил-N'-фенил-р-фенилендиамин, воск ЗВ-П, каолин, технический углерод П 514, технический углерод N 220, масло индустриальное И-20А, дибутилфталат, нефтеполимерную смолу «Сибпласт», гепсол ХПК, микросферу гранатовую, N-нитрозодифениламин (RU 2677139 С1, опубл. 15.01.2019).
Недостатком этой резины на основе указанной резиновой смеси являются недостаточно высокие показатели условной прочности при растяжении, твердости, сопротивления раздиру, большие значения относительной остаточной деформации при 30% статической деформации сжатия после старения на воздухе, истираемости, а также отсутствие данных динамических параметров - модуля упругости и тангенса угла механических потерь, характеризующих звукопоглощающие свойства.
Задачей изобретения является создание резиновой смеси на основе комбинации бутадиен-метилстирольного с содержанием а-метилстирола 22-25 мас. %, дивинилового с содержанием звеньев цис-1,4 87-95% и изопренового СКИ-3 каучуков с улучшенными показателями условной прочности при растяжении, твердости, сопротивления раздиру, с меньшими показателями относительной остаточной деформации при 30% статической деформации сжатия после старения на воздухе, истираемости, а также достаточно хорошими динамическими характеристиками резины, которая может найти применение при производстве железнодорожных подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений и расширит арсенал средств данного назначения.
Технический результат - увеличение показателей условной прочности при растяжении, твердости, сопротивления раздиру, уменьшение значений относительной остаточной деформации при 30% статической деформации сжатия после старения на воздухе, истираемости, улучшение динамических параметров резины.
Технический результат достигается тем, что резиновая смесь для изготовления подрельсовых прокладок - амортизаторов рельсовых скреплений, включающая изопреновый каучук СКИ-3, вулканизующие агенты - серу и N,N'-дитиодиморфолин, ускоритель вулканизации - N-циклогексил-2-бензтиазолил-сульфенамид, активаторы вулканизации - оксид цинка, стеариновую кислоту, противостарители - N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин, воск ЗВ-П, наполнители - каолин, технический углерод N 220, мягчитель - масло индустриальное И-12А, модификатор для резиновых смесей на основе гексахлорпараксилола и хлорированного парафина - гепсол ХКП, полимерный наполнитель - транс-полинорборнен, согласно изобретению, она дополнительно содержит бутадиен-метилстирольный каучук с содержанием а-метилстирола 22-25 мас. % и дивиниловый каучук с содержанием звеньев цис-1,4 87-95% (СКД), противостаритель - ацетонанил Н, мягчитель - канифоль, наполнитель - полые корундовые микросферы HCM-L при следующем соотношении исходных компонентов, мас.ч.:
| Бутадиен-метилстирольный каучук | |
| с содержанием α-метилстирола 22-25 мас. % | 38,0-48,0 |
| Изопреновый каучук СКИ-3 | 45,0-50,0 |
| Дивиниловый каучук с содержанием звеньев цис-1,4 87-95% | 7,0-15,0 |
| Сера | 1,5-2,5 |
| N,N'-дитиодиморфолин | 0,8-1,2 |
| N-циклогексил-2-бензтиазолил-сульфенамид | 1,5-2,0 |
| Оксид цинка | 2,5-3,5 |
| Стеариновая кислота | 1,0-2,0 |
| N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин | 1,5-2,0 |
| Ацетонанил Н | 0,5-1,0 |
| Воск ЗВ-П | 0,5-1,0 |
| Технический углерод N 220 | 58,0-62,0 |
| Полые корундовые микросферы HCM-L | 4,5-5,5 |
| Гепсол ХКП | 0,5-1,0 |
| Каолин | 18,0-25,0 |
| Канифоль | 1,0-1,5 |
| Масло индустриальное И-12А | 13,5-16,5 |
| транс-Полинорборнен | 9,0-11,0 |
Введение ингредиентов выше или ниже предельных значений приводит к ухудшению выходных характеристик резиновой смеси и вулканизатов.
Отличительными признаками заявляемого изобретения является не использованное ранее сочетание выше перечисленных ингредиентов, применяемых в оптимальном количественном соотношении.
Введение порошкообразного транс-полинорборнена в резиновую смесь не представляется возможным из-за его плохого совмещения с матрицей каучуков. Для устранения этого недостатка порошкообразный транс-полинорборнен перемешивали в индустриальном масле марки И-12А при температуре 70-80°С в течение 1,5-2,0 ч. Затем полученный в результате перемешивания продукт усредняли на вальцах ВН 2102 (650 300/300) при постоянном подрезе образующегося на валке вальцов запаса композиции с двух сторон валка в течение 20 мин при температуре валков 50-60°С. После усреднения полученная композиция срезалась с валка в виде листов. Полученный в результате перемешивания продукт использовали для изготовления резиновой смеси.
Полые корундовые микросферы HCM-L использованы в качестве наполнителя резиновой смеси, повышающего истираемость и сопротивление раздиру резины.
Совокупное сочетание известных ингредиентов в оптимальном количественном соотношении позволяет получить необходимый технический результат: повышение условной прочности при растяжении, сопротивления раздиру, уменьшение значений относительной остаточной деформации при 30% статической деформации сжатия после старения на воздухе, истираемости, улучшение динамических параметров вулканизатов резиновой смеси.
По мнению заявителей, данная резиновая смесь неизвестна и можно сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «новизна»
Так как заявленная совокупность существенных признаков проявляет новые свойства, позволяющие получить изменение количественной меры технического результата, а именно существенное повышение условной прочности при растяжении, твердости, сопротивления раздиру, уменьшение относительной остаточной деформации при 30% статической деформации сжатия после старения на воздухе, истираемости по сравнению с известной резиной, а также улучшение значений модуля упругости и тангенса угла механических потерь вулканизатов, то можно сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «изобретательный уровень».
Заявляемую резиновую смесь изготавливали из следующих материалов:
Бутадиен-метилстирольный каучук с содержанием а-метилстирола 22-25 мас. % (ГОСТ 15627-79); изопреновый каучук СКИ-3 (ГОСТ 14925-79); дивиниловый каучук с содержанием звеньев цис-1,4 87-95% (ГОСТ 14924-75); сера (ГОСТ 127.1-93); N,N'-дитиодиморфолин (ТУ 2478033-05807983-2002); N-циклогексил-2-бензтиазолил-сульфенамид (ТУ 113-00-05761637-02-95); оксид цинка (ГОСТ 202-84); стеариновая кислота (ГОСТ 6484-96); N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин (ТУ 2492-057-05761637-2005); ацетонанил Н (ТУ 2492-542-05763441-2013); воск ЗВ-П (ТУ 38.1011290-90); технический углерод N 220 (ТУ 38 41558-97); полые корундовые микросферы HCM-L (ТУ 3988-002-30693519-2015); гепсол ХКП (ТУ 6-01-5-81-97); каолин (ГОСТ 19608-84); канифоль (ГОСТ 19113-84); масло индустриальное И-12А (ГОСТ 20799-88); транс-полинорборнен (производство компании «Astron Industriebeteiligungs GmbH», Австрия). В предлагаемой резиновой смеси могут использоваться аналоги каучуков и ингредиентов, выпускаемые различными фирмами.
Резиновую смесь готовили смешением всех рецептурных компонентов с последующим вальцеванием на вальцах ЛБ 320 160/160.
Составы резиновых смесей приведены в табл. 1. Физико-механические показатели вулканизатов приведены в табл. 2. Исследования физико-механических свойств резин осуществлялись по стандартным методикам: условную прочность при растяжении и относительное удлинение при разрыве определяли по ГОСТ 270-75; твердость по Шору А - по ГОСТ 263-75; сопротивление раздиру - по ГОСТ 262-79; относительную остаточную деформацию сжатия - по ГОСТ 9.029-74; сопротивление истиранию - по ГОСТ 426-77; стойкость к действию агрессивных углеводородных сред - по ГОСТ 9.030-74. Динамические параметры (модуль упругости, тангенс угла механических потерь) вулканизатов резиновой смеси определяли при температуре 20°С на динамическом механическом анализаторе Metravib VHF 104 при резонансной частоте 1048 Гц и комнатной температуре согласно ГОСТ 23326-78.
Из данных таблицы 2 следует, что вулканизаты резиновой смеси обладают высокими значениями физико-механических показателей, а именно, условной прочности при растяжении, твердости, сопротивления раздиру, а также меньшими величинами относительной остаточной деформации при 30% статической деформации сжатия после старения на воздухе и истираемости по сравнению с прототипом. Данные вулканизаты резиновой смеси характеризуются улучшенными упруго-прочностными свойствами, высоким сопротивлением раздиру, меньшими величинами истираемости, относительной остаточной деформации при 30% статической деформации сжатия после старения на воздухе и достаточно хорошими показателями модуля упругости, тангенса угла механических потерь, что позволяет рекомендовать ее для изготовления железнодорожных подрельсовых прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений.
Учитывая вышеизложенное, по мнению заявителя, изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Резиновая смесь для изготовления подрельсовых прокладок - амортизаторов рельсовых скреплений, включающая изопреновый каучук СКИ-3, вулканизующие агенты - серу и N,N'-дитиодиморфолин, ускоритель вулканизации - N-циклогексил-2-бензтиазолил-сульфенамид, активаторы вулканизации - оксид цинка, стеариновую кислоту, противостарители - N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин, воск ЗВ-П, наполнители - каолин, технический углерод N 220, мягчитель - масло индустриальное И-12 А, модификатор для резиновых смесей на основе гексахлорпараксилола и хлорированного парафина - гепсол ХКП, полимерный наполнитель - транс-полинорборнен, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит бутадиен-метилстирольный каучук с содержанием α-метилстирола 22-25 мас. %, дивиниловый каучук с содержанием звеньев цис-1,4 87-95% (СКД), противостаритель - ацетонанил Н, мягчитель - канифоль, наполнитель - полые корундовые микросферы HCM-L при следующем соотношении исходных компонентов, мас.ч.:
| Бутадиен-метилстирольный каучук с содержанием | |
| α-метилстирола 22-25 мас. % | 38,0-48,0 |
| Изопреновый каучук СКИ-3 | 45,0-50,0 |
| Дивиниловый каучук с содержанием звеньев цис-1,4 87-95% | 7,0-15,0 |
| Сера | 1,5-2,5 |
| N,N'-дитиодиморфолин | 0,8-1,2 |
| N-циклогексил-2-бензтиазолил-сульфенамид | 1,5-2,0 |
| Оксид цинка | 2,5-3,5 |
| Стеариновая кислота | 1,0-2,0 |
| N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин | 1,5-2,0 |
| Ацетонанил Н | 0,5-1,0 |
| Воск ЗВ-П | 0,5-1,0 |
| Технический углерод N 220 | 58,0-62,0 |
| Полые корундовые микросферы HCM-L | 4,5-5,5 |
| Гепсол ХКП | 0,5-1,0 |
| Каолин | 18,0-25,0 |
| Канифоль | 1,0-1,5 |
| Масло индустриальное И-12А | 13,5-16,5 |
| транс-Полинорборнен | 9,0-11,0 |
