Резиновая смесь на основе высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука

 

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к созданию резиновых смесей на основе силоксановых каучуков, и может быть использовано для изготовления электроизоляционных трубок и изоляционных оболочек кабеля, полимерных изоляторов высоковольтных линий, резинотехнических изделий и материалов, работающих в контакте с бензинами, органическими растворителями и минеральными маслами. Резиновая смесь на основе высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука, взятого в количестве 70-80 мас.ч., дополнительно в качестве полимерной основы содержит низкомолекулярный метилвинилсилоксановый каучук формулы: НО[(СН₃)₂SiO]_m[(СН₃)(СН₂СН)SiO]_nН, где m, n - мольное содержание звеньев, где m+n=100 (мол.%), m=98,5-99,85 (мол.%), n=0,15-1,5 (мол.%); с молекулярной массой 20-70 тыс.ед. в количестве 20-30 мас.ч., включает пылевидный кварц 170-200 мас.ч., аэросил 40-50 мас.ч., антиструктурирующий агент - α, ω-дигидроксиполидиметилсилоксан 8-10 мас.ч., органическую перекись 1,5-2,0 мас.ч. Вулканизаты резиновой смеси обладают повышенной стойкостью к бензинам, органическим растворителям и минеральным маслам. 2 табл.

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к созданию резиновых смесей на основе силоксановых каучуков, и может быть использовано для изготовления электроизоляционных трубок и изоляционных оболочек кабеля, полимерных изоляторов высоковольтных линий, резинотехнических изделий и материалов, применяемых в электротехнической, авиационной, судостроительной, машиностроительной и нефтегазодобывающей отраслях промышленности, работающих в контакте с бензинами, органическими растворителями и минеральными маслами.

Известна в широком ассортименте резиновая смесь на основе высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука, аэросила, полуусиливающих наполнителей (оксидов цинка, титана), пылевидного кварца, антиструктурирующего агента - кремнийорганического соединения, вулканизующего агента - органической перекиси, выпускаемые промышленностью [см. Химия и технология кремнийорганических эластомеров. /Под редакцией В.О. Рейхсфельда. Л.: Химия, 1973 г. стр.141-153], являющаяся наиболее близкой к изобретению.

Однако вулканизаты данной резиновой смеси не устойчивы к действию топлив, масел, органических растворителей. Все это ограничивает их практическое применение в ряде областей техники, где требуется повышенная маслобензостойкость. При создании изобретения ставилась задача получить резиновую смесь, обладающую такими характеристиками, которые позволяют изделиям из нее быть стойкими в контакте с бензинами, органическими растворителями и минеральными маслами.

Это достигается тем, что в резиновую смесь на основе высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука, включающую аэросил, пылевидный кварц, органическую перекись и антиструктурирующий агент - кремнийорганическое соединение, дополнительно вводят низкомолекулярный метилвинилсилоксановый каучук формулы:

НО[(СН₃)₂SiO]_m[(СН₃)(СН₂СН)SiO]_nН,

где m, n - мольное содержание звеньев, причем m+n=100 (моль.%), n=98,5-99,85 (мол.%), n=0,15-1,5 (мол.%); с молекулярной массой 20-70 тыс.ед., а также и в качестве антиструктурирующего агента - α, ω-дигидроксиполидиметилсилоксан повышенное количество пылевидного кварца при следующем соотношении компонентов, масс.ч.:

Высокомолекулярный метилвинилсилоксановый каучук 70-80

Низкомолекулярный метилвинилсилоксановый каучук 20-30

Аэросил 40-50

Пылевидный кварц 170-200

Антиструктурирующий агент - α, ω-дигидроксиполидиметилсилоксан (продукт НД-8) 8-10

Органическая перекись 1,5-2,0

Введение в рецептуру резиновой смеси дополнительно в качестве полимерной основы низкомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука приводит к формированию в вулканизате более совершенной и плотной вулканизационной сетке и, кроме того, позволяет увеличить содержание пылевидного кварца до 170-200 мас.ч. против 2-60 по сравнению с прототипом.

Пылевидный кварц сорбционно не активен по отношению к агрессивной среде, поэтому сочетание образовавшейся в вулканизате более плотной вулканизационной сетки и повышенного содержания пылевидного кварца привело к увеличению стойкости вулканизатов к минеральным маслам, органическим растворителям и бензинам.

Резиновую смесь готовят следующим образом. В смесителе типа М-1 с Z-образной формой рабочих лопастей и числом оборотов 20-28 в минуту или другого типа, обеспечивающим получение гомогенной смеси при температуре 20-30°С, смешивают метилвинилсилоксановый каучук с аэросилом, антиструктурирующей добавкой - α, ω-дигидроксиполидиметилсилоксаном и предварительно перемешанным до получения гомогенной массы низкомолекулярным метилвинилсилоксановым каучуком с пылевидным кварцем. После получения гомогенной массы резиновую смесь прогревают при температуре 160-180°С в течение 30-50 минут. Затем в охлажденную до комнатной температуры резиновую смесь на вальцах размером (320×160) мм, фрикцией 1:1,24 и скоростью вращения переднего валка 23-24 об/мин вводят вулканизующий агент - органическую перекись.

Полученную смесь вулканизуют в две стадии: первая стадия проводится в гидравлическом прессе при давлении не менее 3,5 МПа и температуре 120-150°С в течение 15-20 мин, вторая стадия - в воздушном термостате при 200-250°С в течение 6-24 часов в зависимости от толщины резинотехнических изделий.

Свойства вулканизатов резиновых смесей определялись с использованием гостированных методик:

ГОСТ 269-66 - Резина. Общие требования к проведению физико-механических испытаний.

ГОСТ 270-75 - Резина. Метод определения упруго-прочностных свойств.

ГОСТ 263-75 - Резина. Метод определения твердости по Шору А.

ГОСТ 9030-74ЕСЭКС - Резина. Метод испытания на стойкость в ненапряженном состоянии к воздействию жидких агрессивных сред.

Качество ингредиентов, используемых для приготовления резиновых смесей, соответствует требованиям, заложенным в следующей технической документации:

Аэросил - ГОСТ 14922-77.

Антиструктурирующий агент (Продукт НД-8) - ТУ 2229-044-05766764-01.

Толуол - ГОСТ 5789-78.

Кварц молотый пылевидный - ГОСТ 9077-82.

Масла моторные автомобильные для карбюраторных двигателей - ГОСТ 10541-78.

Изооктан эталонный - ГОСТ 12433-82.

Каучуки синтетические высокомолекулярные диметилвинилсилоксановыеСКТВ и СКТВ-1 (метилвинилсилоксановый каучук) - ТУ 38.103675-89.

Низкомолекулярный метилвинилсилоксановый каучук - ТУ 38.4030032-84.

Пример приготовления резиновой смеси. В смеситель типа М-1 с Z-образной формой рабочих лопастей и числом оборотов 20-28 в минуту, охлаждаемый водой, при температуре 20-30°С загружают и смешивают 80 мас.ч. высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука, 40 мас.ч. аэросила, 8 мас.ч. антиструктурирующего агента - продукта НД-8 - с предварительно перемешанными 20 мас.ч. низкомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука с содержанием 0,72 мол.% метилвинилсилоксановых звеньев и молекулярной массой 55 тыс.единиц со 190 мас.ч. пылевидного кварца. Перемешивание ведут до достижения однородности массы, затем включают обогрев смесителя. По достижении температуры 170°С смесь прогревают в течение 30-50 минут. Затем обогрев прекращают и резиновую смесь при перемешивании охлаждают до комнатной температуры.

В охлажденную резиновую смесь на лабораторных вальцах размером (320 х 160) мм, фрикцией 1:1,24 и скоростью вращения переднего валка 23-24 об/мин вводят 1,5 мас.ч. органической перекиси - 2,4-дихлорбензоила. Вулканизацию резиновой смеси проводят в две стадии: первая стадия - в прессе гидравлическом марки 100-400-2Э, Р 10 (100) МН (ТС) при 125°С, давлении 3,5 МПа в течение 15 минут; вторая стадия - в термостате при 200°С в течение 6 часов для пластин толщиной 2 мм и в течение 12 часов - для шайб толщиной 6 мм.

Аналогично примеру 1 получают резиновые смеси состав и свойства которых приведены в табл.1 и 2.

Как видно из табл.1 и 2, введение в рецептуру резиновой смеси низкомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука (20-30 мас.ч.) и повышенного количества пылевидного кварца (170-200 мас.ч.) привело к получению вулканизатов резиновых смесей, обладающих повышенной стойкостью к маслам и бензинам (набухание в масле в 2-5 раз меньше, изооктантолуольной смеси в 2,5-3 раза по сравнению с прототипом). Кроме того, введение в рецептуру резиновой смеси на 100 мас.ч. полимерной основы 210-250 мас.ч. дешевых наполнителей против 114 мас.ч. по прототипу позволяет значительно снизить себестоимость готовой продукции за счет уменьшения доли дорогостоящего полимера. Цена 1 кг высокомолекулярного силоксанового каучука на 1.12.02 г. составляет 178 руб., а пылевидного кварца - 5,5 руб.

На ОАО "Казанский завод СК" выпущена опытная партия маслобензостойкой резиновой смеси, которая прошла успешно испытания у потребителей. На I квартал 2003 г. намечено ее промышленное внедрение в производство.

Формула изобретения

Резиновая смесь на основе высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука, включающая аэросил, пылевидный кварц, органическую перекись и антиструктурирующий агент, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит в качестве полимерной основы низкомолекулярный метилвинилсилоксановый каучук формулы

НО[(СН₃)₂SiO]_m[(СН₃)(СН₂СН)SiO]_nН,

где m, n - мольное содержание звеньев, причем m+n=100(мол. %), m=98,5-99,85 (мол.%), n=0,15-1,5 (мол.%),

с молекулярной массой 20-70 тыс.ед., а в качестве антиструктурирующего агента смесь содержит α, ω-дигидроксиполидиметилсилоксан при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Высокомолекулярный метилвинилсилоксановый каучук 70-80

Указанный низкомолекулярный метилвинилсилоксановый каучук 20-30

Пылевидный кварц 170-200

Аэросил 40-50

Антиструктурирующий агент - α,ω-дигидроксиполидиметилсилоксан 8-10

Органическая перекись 1,5-2,0

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 10.12.2008

Извещение опубликовано: 10.12.2008        БИ: 34/2008