Невулканизуемая резиновая смесь на основе полиизобутилена

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к составу невулканизуемой резиновой смеси на основе полиизобутилена, и может быть использовано для изготовления прокладочных материалов с высокой стойкостью к действию кислот, щелочей и окислителей, а также листовых антикоррозионных и гидроизоляционных материалов для химического оборудования и строительных сооружений. Невулканизуемая резиновая смесь включает, мас.ч.: полиизобутилен П-200 - 100, при необходимости полуактивный технический углерод П-514 - 0-10, неактивный неорганический наполнитель - тальк, каолин или их комбинацию - 250-370, каучук СКД-2 - 10-20. Технический результат состоит в уменьшении адгезии к рабочим поверхностям резиноперерабатывающего оборудования, повышении физико-механических свойств при сохранении стойкости композиции к агрессивным средам, 6 табл.

 

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к составу невулканизуемой резиновой смеси на основе полиизобутилена марки П-200, и может быть использовано для изготовления прокладочных материалов с высокой стойкостью к действию кислот, щелочей и окислителей, а также листовых антикоррозионных и гидроизоляционных материалов для химического оборудования и строительных сооружений.

Известна невулканизуемая резиновая смесь марки ПСГ на основе полиизобутилена марки П-200 - 100 мас.ч., включающая полуактивный технический углерод марки ДГ-100 - 100 мас.ч. и графит - 100 мас.ч. [см. Справочник резинщика. Материалы резинового производства. М.: Химия, 1971. с.185-186], выбранная в качестве прототипа. В данной резиновой смеси отсутствует каучук СКД-2.

Перед разработчиками была поставлена задача: создать резиновую смесь, обладающую уменьшенной адгезией к рабочим поверхностям резиноперерабатывающего оборудования, повышенными физико-механическими характеристиками по сравнению с прототипом, имеющую более низкую стоимость и обеспечивающую стойкость к действию агрессивным средам не хуже прототипа. В качестве добавок необходимо использовать доступные ингредиенты резиновых смесей.

Задача решается использованием невулканизуемой резиновой смеси на основе полиизобутилена марки П-200, включающей неактивный неорганический наполнитель, отличающейся тем, что дополнительно содержит каучук СКД-2 и, при необходимости, содержит полуактивный технический углерод марки П-514, а в качестве неактивного неорганического наполнителя содержит тальк, каолин или их комбинацию, при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.:

Полиизобутилен марки П-200	100,0
Полуактивный технический углерод П-514	0,0-10,0
Неактивный неорганический наполнитель	250,0-370,0
Каучук СКД-2	10,0-20,0

Введение каучука СКД-2 обеспечивает улучшение технологических и эксплуатационных свойств резиновой смеси при сохранении стойкости к действию агрессивных сред. Улучшение технологических характеристик проявляется в уменьшении адгезии смеси к валкам при обработке на стандартном валковом оборудовании (вальцах, каландре), увеличивает пластичность смеси, что позволяет ввести большие количества неактивного неорганического наполнителя, что в свою очередь приводит к снижению стоимости резиновой смеси. Улучшение эксплуатационных свойств выявлено в повышении когезионной прочности резиновой смеси, увеличении относительного и уменьшении остаточного удлинений. Повышение когезионной прочности смеси обеспечивает более гладкую поверхность каландрованного материала и позволяет избавиться от дефекта в виде пузырей на поверхности.

По предлагаемому решению были изготовлены резиновые смеси на основе полиизобутилена марки П-200, включающие неактивный неорганический наполнитель, каучук СКД-2 и полуактивный технический углерод для придания черного цвета.

В качестве полуактивного технического углерода использовали технический углерод марки П-514 (ГОСТ 7885-86).

В качестве неактивного неорганического наполнителя использовали тальк, каолин или их комбинацию.

Определение физико-механических показателей резиновой смеси проводили на разрывной машине РМИ-250 с маятниковым силоизмерителем согласно ГОСТ 270-75 (СТ СЭВ 2594-80). Образцы изготавливали в соответствии с общими требованиями к проведению физико-механических испытаний ГОСТ 269-66 (СТ СЭВ 983-89).

Приготовление резиновых смесей проводили на смесительных вальцах 1500×600/600 в соответствии со следующим режимом:

Разогрев полиизобутилена марки П-200	0-10 мин
Введение каучука СКД-2	10-20 мин
Введение каолина и технического углерода	20-40 мин
Введение талька	40-70 мин
Гомогенизация смеси	70-80 мин
Снятие смеси с вальцов	80-85 мин
Итого режим смешения	85 мин

Пример 1. На вальцах согласно указанному режиму готовят резиновые смеси на основе полиизобутилена марки П-200. Составы смесей приведены в табл.1, смесь 1 по прототипу, смеси 2-6 по предлагаемому техническому решению.

Таблица 1 Состав невулканизуемых резиновых смесей на основе полиизобутилена марки П-200
Ингредиент	Состав, мас.ч.
1	2	3	4	5	6
Полиизобутилен марки П-200	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0
Технический углерод ДГ-100	100,0
Графит	100,0
Технический углерод П-514		10,0	10,0	10,0	10,0	10,0
Тальк		300,0	300,0	300,0	300,0	300,0
Каолин		70,0	70,0	70,0	70,0	70,0
Каучук СКД-2		5,0	10,0	15,0	20,0	30,0

Свойства невулканизуемых резиновых смесей на основе полиизобутилена марки П-200 приведены в табл.2.

Таблица 2 Свойства невулканизуемых резиновых смесей на основе полиизобутилена марки П-200
Показатель	Смесь
1 (прототип)	2	3	4	5	6
Напряжение при удлинении 100%, МПа	3,8	2,8	6,2	6,5	6,8	6,0
Условная прочность при растяжении, МПа	4,7	4,6	8,6	8,9	9,4	8,2
Относительное удлинение при разрыве, %	180	220	260	310	210	190
Остаточное удлинение, %	75	70	70	50	40	40
Клейкость по Тель-Так, кПа	41	38	40	46	38	38
Липкость по Тель-Так, кПа	29	31	26	24	12	10
Химическая стойкость к действию:
азотной кислоты (32%)	+	+	+	+	+	±
серной кислоты (50%)	+	+	+	+	+	±
соляной кислоты (33%)	+	+	+	+	+	±
уксусной кислоты (80%)	+	+	+	+	+	±
фосфорной кислоты (30%)	+	+	+	+	+	±
едкого калия (50%)	+	+	+	+	+	±
едкого натра (50%)	+	+	+	+	+	±
ацетона	+	+	+	+	+	+
глицерина	+	+	+	+	+	+
этилового спирта	+	+	+	+	+	+
озона	+	+	+	+	+	+

По данным табл.2 предлагаемые невулканизуемые резиновые смеси обладают более высокими значениями напряжений при удлинении 100%, условной прочности при растяжении, большими относительными, меньшими остаточным удлинениями и липкостью, не уступают по клейкости прототипу.

Пример 2. На вальцах согласно указанному режиму готовят резиновые смеси на основе полиизобутилена марки П-200. Составы смесей приведены в табл.3, смесь 1 по прототипу, смеси 2-6 по предлагаемому техническому решению.

Таблица 3 Состав невулканизуемых резиновых смесей на основе полиизобутилена марки П-200
Ингредиент	Состав, мас.ч.
1	2	3	4	5	6
Полиизобутилен марки П-200	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0
Технический углерод ДГ-100	100,0
Графит	100,0
Тальк		200,0	200,0	200,0	200,0	200,0
Каолин		50,0	50,0	50,0	50,0	50,0
Каучук СКД-2		5,0	10,0	15,0	20,0	30,0

Свойства невулканизуемых резиновых смесей на основе полиизобутилена марки П-200 приведены в табл.4.

Таблица 4 Свойства невулканизуемых резиновых смесей на основе полиизобутилена марки П-200
Показатель	Смесь
1 (прототип)	2	3	4	5	6
1	2	3	4	5	6	7
Напряжение при удлинении 100%, МПа	3,8	4,1	4,2	4,2	4,0	3,8
Условная прочность при растяжении, МПа	4,7	4,2	4,4	4,5	4,5	4,0
Относительное удлинение при разрыве, %	180	290	220	190	190	180
Остаточное удлинение, %	75	120	100	90	90	80
Клейкость по Тель-Так, кПа	41	42	43	44	41	39
Липкость по Тель-Так, кПа	29	32	28	26	20	18
Химическая стойкость к действию:
азотной кислоты (32%)	+	+	+	+	+	±
серной кислоты (50%)	+	+	+	+	+	±
соляной кислоты (33%)	+	+	+	+	+	±
уксусной кислоты (80%)	+	+	+	+	+	±
фосфорной кислоты (30%)	+	+	+	+	+	±
едкого калия (50%)	+	+	+	+	+	±
едкого натра (50%)	+	+	+	+	+	±
ацетона	+	+	+	+	+	+
глицерина	+	+	+	+	+	+
этилового спирта	+	+	+	+	+	+
озона	+	+	+	+	+	+

По данным табл.4 предлагаемые невулканизуемые резиновые смеси не уступают прототипу по значениям напряжений при удлинении 100%, условной прочности при растяжении, остаточному удлинению, клейкости, обеспечивают большие относительные удлинения, меньшую липкость.

Пример 3. На вальцах согласно указанному режиму готовят резиновые смеси на основе полиизобутилена марки П-200. Составы смесей приведены в табл.5, смесь 1 по прототипу, смеси 2-5 по предлагаемому техническому решению.

Таблица 5 Состав невулканизуемых резиновых смесей на основе полиизобутилена марки П-200
Ингредиент	Состав, мас.ч.
1	2	3	4	5
Полиизобутилен марки П-200	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0
Технический углерод ДГ-100	100,0
Графит	100,0
Технический углерод П-514		10,0	10,0	10,0	10,0
Каолин		300,0	200,0	100,0	0,0
Тальк		0,0	100,0	200,0	300,0
Каучук СКД-2		5,0	10,0	15,0	20,0

Свойства невулканизуемых резиновых смесей на основе полиизобутилена марки П-200 приведены в табл.6.

Таблица 6 Свойства невулканизуемых резиновых смесей на основе полиизобутилена марки П-200
Показатель	Смесь
1 (прототип)	2	3	4	5
Напряжение при удлинении 100%, МПа	3,8	6,1	5,5	5,8	4,9
Условная прочность при растяжении, МПа	4,7	7,7	7,2	7,7	6,9
Относительное удлинение при разрыве, %	180	210	230	260	270
Остаточное удлинение, %	75	43	61	70	102
Клейкость по Тель-Так, кПа	41	42	42	43	45
Липкость по Тель-Так, кПа	29	32	29	30	27
Химическая стойкость к действию:
азотной кислоты (32%)	+	+	+	+	+
серной кислоты (50%)	+	+	+	+	+
соляной кислоты (33%)	+	+	+	+	+
уксусной кислоты (80%)	+	+	+	+	+
фосфорной кислоты (30%)	+	+	+	+	+
едкого калия (50%)	+	+	+	+	+
едкого натра (50%)	+	+	+	+	+
ацетона	+	+	+	+	+
глицерина	+	+	+	+	+
этилового спирта	+	+	+	+	+
озона	+	+	+	+	+

По данным табл.6 предлагаемые невулканизуемые резиновые смеси не уступают прототипу по значениям напряжений при удлинении 100%, условной прочности при растяжении, остаточному удлинению, клейкости, обеспечивают большие относительные удлинения, меньшую липкость.

Использование в больших дозировках неактивных неорганических наполнителей приводит к существенному снижению стоимости резиновых смесей. Вводить каучук СКД-2 менее 10 мас.ч. на 100 мас.ч. полиизобутилена нецелесообразно, так как для резиновых смесей с меньшей дозировкой каучука СКД-2 наблюдается сильное прилипание резиновой смеси к рабочей поверхности валков при смешении на вальцах и меньший уровень физико-механических показателей. Прилипание к поверхности валков характеризуется показателем «липкость», который уменьшается с повышением дозировок каучука СКД-2. Показатель «клейкость» характеризует аутогезионные свойства резиновых смесей и практически не зависит от состава резиновой смеси. Вводить предлагаемую добавку более 20,0 мас.ч. на 100 мас.ч. полиизобутилена нецелесообразно, так как для резиновых смесей с большей дозировкой предлагаемой добавки наблюдается снижение стойкости к агрессивным средам. Указанные результаты достигаются при использовании в составе невулканизуемой резиновой смеси в качестве неактивного наполнителя каолина, талька или их комбинации.

Таким образом, в решении использован доступный ингредиент резиновых смесей, введение которого в резиновую смесь обеспечивает уменьшение адгезии к рабочим поверхностям резиноперерабатывающего оборудования, повышение физико-механических характеристик по сравнению с прототипом, более низкую стоимость и стойкость к действию агрессивным средам не хуже прототипа.

Невулканизуемая резиновая смесь на основе полиизобутилена П-200, включающая неактивный неорганический наполнитель, отличающаяся тем, что дополнительно содержит каучук СКД-2 и, при необходимости, содержит полуактивный технический углерод П-514, а в качестве неактивного неорганического наполнителя содержит тальк, каолин или их комбинацию при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.:

полиизобутилен П-200	100
полуактивный технический углерод П-514	0-10
указанный неактивный неорганический наполнитель	250-370
каучук СКД-2	10-20