Вулканизуемая резиновая смесь

Изобретение относится к производству вулканизуемой резиновой смеси на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, используемой для изготовления резиновых технических изделий, предназначенных для нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности, машиностроения. Резиновая смесь содержит следующие компоненты, мас.ч.: гидрированный бутадиен-нитрильный каучук - 100, хиноловый эфир ЭХ-1 - 3-7, технический углерод - 40-50, пластификатор - 6-10, стеариновую кислоту - 1-2, антиоксидант - 1-3. ЭХ-1 является вулканизующим агентом резиновой смеси. Технический результат состоит в повышении скорости вулканизации, что позволяет проводить процесс при более низких температурах, а также в снижении уровня накопления остаточных деформаций при их испытаниях в условиях статического сжатия. 5 табл.

 

Изобретение относится к производству вулканизуемой резиновой смеси на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, используемой для изготовления резиновых технических изделий, предназначенных для нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности, машиностроения.

Известна резиновая смесь на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, включающая серу, сульфенамид Ц, тиурам, наполнитель [Каучук и резина, №2, 2006, с.6-9]. Также известна вулканизуемая резиновая смесь на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, включающая акрилатный каучук, серу, четвертичное аммониевое основание, стеарат металла, сульфенамид Ц, тиурам Д, каптакс, оксид цинка, технический углерод, пластификатор, антиоксидант, антиодгезив [Пат. RU 2304596 C2, 2007.08.20].

Недостатком известных композиций является необходимость проводить вулканизацию в две стадии, или при повышенных температурах более 153°С, при которых значительно возрастает скорость деструкционных процессов, в результате чего в резинах наблюдается повышенный уровень накопления остаточных деформаций при их испытаниях в условиях статического сжатия.

Известна эластомерная композиция, содержащая до 95 мас.ч. гидрированного бутадиен-нитрильного каучука и в качестве вулканизующего агента включающая бис-(трет.бутилпероксиизопропил)-бензол, соагент перекисной вулканизации (триаллил изоцианурат), стеариновую кислоту, наполнитель, антиоксидант [2006116224/04, C08L 9/00, 2007.11.20].

Недостатком известной композиции является необходимость проведения вулканизации при повышенной температуре (163-183°С).

Наиболее близкой к предлагаемой резиновой смеси по технической сущности и достигаемому техническому результату является резиновая смесь на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука 100 мас.ч. [Каучук и резина, 2007, №1, с.4-7], включающая в качестве вулканизующего агента бис-(трет.бутилпероксиизопропил)-бензол 6 мас.ч., соагента вулканизации (триаллил изоцианурат) 2 мас.ч., наполнитель техуглерод П 324 - 40 мас.ч., пластификатор дибутилоксиэтиладипинат 8 мас.ч., антиоксидант нафтам 2-2 мас.ч, диспергатор - 1 мас.ч.

Недостатком известной резиновой смеси является то, что процесс вулканизации происходит при повышенных температурах и является взрывоопасным. Повышенные требования техники безопасности при работе с перекисями, особенно на стадиях изготовления резиновых смесей и вулканизации, проводимой достаточно высоких температурах (160-180°С), ограничивает возможность их применения в производстве резиновых технических изделий. Проведение вулканизации при более низких температурах не позволяет получить резины с достаточным уровнем требуемых показателей.

Задача, решаемая изобретением, - снижение температуры вулканизации резиновых смесей на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, получение резин с пониженным уровнем накопления относительной остаточной деформации статического сжатия в условиях повышенных температур, в сочетании с высокими показателями теплостойкости, стойкостью к действию жидких агрессивных сред, повышение безопасности процесса вулканизации.

Технический результат заключается в повышении скорости вулканизации, снижении температуры вулканизации резиновых смесей на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, снижении уровня накопления относительной остаточной деформации сжатия.

Указанный технический результат достигается тем, что вулканизуемая резиновая смесь, содержащая гидрированный бутадиен-нитрильный каучук, вулканизующий агент, наполнитель технический углерод, пластификатор, стеариновую кислоту, антиоксидант, в качестве вулканизующего агента содержит хиноловый эфир ЭХ-1, при следующих соотношениях компонентов, мас.ч.:

гидрированный бутадиен-нитрильный каучук	100,0
хиноловый эфир ЭХ-1	3,0-7,0
наполнитель технический углерод	40,0-50,0
пластификатор	6,0-10,0
стеариновая кислота	1,0-2,0
антиоксидант	1,0-3,0

Использование в качестве вулканизующего агента хинилового эфира ЭХ-1 [о,о'-бис(1,3,5-три-трет.бутил-циклогексадиен-2,5-он-4-ил)-n-бензохинондиоксим] вместо перекисных соединений приводит к повышению скорости вулканизации и позволяет проводить процесс при более низких температурах. Снижение температуры вулканизации приводит к значительному снижению скорости деструкционных процессов, в результате чего в резинах наблюдается пониженный уровень накопления остаточных деформаций при их испытаниях в условиях статического сжатия.

В предлагаемой смеси могут использоваться гидрированные бутадиен-нитрильные каучуки марок Therban C3446 и Therban A4307 фирмы Bayer.

Смесь вулканизуется хиноловым эфиром ЭХ-1 [о,о'-бис(1,3,5-три-трет.бутил-циклогексадиен-2,5-он-4-ил)-n-бензохинондиоксим] (ТУ 6-09-513-76).

Для усиления в качестве наполнителя использован активный технический углерод марки П 324 (ГОСТ 7885-86).

Пластификаторы: дибутилоксиэтиладипинат (ТУ 2493-127-96), диоктилфталат, дибутилсебацинат (ГОСТ 8728-88) вводятся в резиновую смесь.

Пластификаторы: дибутилоксиэтиладипинат (ТУ 2493-127-96), диоктилфталат, дибутилсебацинат (ГОСТ 8728-88) вводятся в резиновую смесь для улучшения обработки, повышения морозостойкости резин, снижения уровня набухания в агрессивных средах.

Стеариновая кислота (ГОСТ 6484-96) используется для улучшения диспергирования ингредиентов в резиновой смеси, облегчения ее обработки.

В качестве антиоксиданта могут использоваться: фенил-(β-нафтиламин - нафтам 2 (ГОСТ 39-79), N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин - диафен ФП (ТУ 2492-002-05761637-99), полимеризованный 2,2',4-триметил-1,2-дигидрохинолин - ацетонанил Р (ТУ 6-02-1116-82).

Отличительным признаком предлагаемой резиновой смеси является использование хинолового эфира ЭХ-1 для вулканизации гидрированных бутадиен-нитрильных каучуков. Для вулканизации гидрированных бутадиен-нитрильных каучуков хиноловые эфиры ранее не использовались.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новые свойства, позволяющие получить изменения количественной меры результата, а именно: снижение температуры вулканизации резиновых смесей, снижение показателя относительной остаточной деформации в условиях статического сжатия при повышенных температурах.

Новизна предлагаемого технического решения заключается в новом сочетании известных компонентов, используемых в различных резиновых смесях.

Резиновые смеси изготавливались на вальцах при последовательном вводе компонентов по общепринятой технологии. Вулканизовались при 143°С.

Физико-механические показатели определялись по ГОСТ 270-75, ГОСТ 263-93 на стандартном оборудовании.

Свойства предлагаемой резиновой смеси на основе каучуков, отличающихся непредельностью и количеством звеньев нитрила акриловой кислоты, в сравнении с прототипом и аналогом представлены в таблице 1.

Таблица 1
Свойства резиновых смесей и резин известного и предполагаемого составов
Наименование показателей	Известные резиновые смеси	Резиновые смеси по изобретению
Прототип	Аналог
Используемый каучук	Therban С3446	Therban С3446	Therban С3446	Therban A 4307
Вязкость по Муни при 100°С, ед	84	80	75	79
Температура вулканизации, °С	143	163	143	143	143
Оптимум вулканизации, мин	50	30	30	30	30
Условная прочность при растяжении, МПа	24,0	24,2	24,8	32,2	26,6
Относительное удлинение, %	370	200	400	400	410
Сопротивление раздиру, кН/м	52	45	41	46	47
Относительная остаточная деформация при сжатии 20% на воздухе при 130°С	65	40	62	34	37
Стойкость к термическому старению, 150°×72 ч
по прочности, %	-10	-8	-13	-6	-7
по относительному удлинению %	-18	-12	-22	-9	-10
Стойкость к термическому старению, СЖР-1, 150°×72 часа
По прочности, %	-10	-8	-11	-4	-7
По относительному удлинению, %	+10	+7	+12	+6	+8

Прототип. Резиновая смесь на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, включающая в качестве вулканизующего агента бис-(трет.бутилпероксиизопропил)-бензол, соагента вулканизации (триаллил изоцианурат), наполнитель технический углерод П 324, пластификатор дибутилоксиэтиладипинат, антиоксидант фенил-β-нафтиламин - нафтам 2.

Аналог. Резиновая смесь на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, включающая серу в качестве вулканизующего агента, тиурам Д в качестве ускорителя вулканизации, наполнитель технический углерод П 324, пластификатор дибутилоксиэтиладипинат, антиоксидант фенил-β-нафтиламин - нафтам-2.

В таблицах 2 и 3 приведены результаты испытаний резин с различным содержанием ингредиентов. В таблице 2 в качестве пластификатора используется дибутилоксиэтиладипинат. Примеры 1, 2 - известного состава, примеры с 3 по 10 - предлагаемого состава.

В таблице 4 приведены свойства резиновых смесей и резин на основе каучука С3446, а в таблице 5 - на основе каучука С 4307.

Анализ полученных данных показывает, что предлагаемая по изобретению резиновая смесь, содержащая в качестве вулканизующего агента хиноловый эфир ЭХ-1 [о,о'-бис(1,3,5-три-трет.бутил-циклогексадиен-2,5-он-4-ил)-n-бензохинондиоксим], вулканизуется при более низкой температуре и имеет значительно лучшие показатели относительной остаточной деформации сжатия, что позволит ее успешно использовать в манжетных уплотнителях для нефтяного оборудования, а также в других резино-технических изделиях.

Вулканизуемая резиновая смесь, содержащая гидрированный бутадиен-нитрильный каучук, вулканизующий агент, наполнитель - технический углерод, пластификатор, стеариновую кислоту, антиоксидант, отличающаяся тем, что в качестве вулканизующего агента она содержит хиноловый эфир ЭХ-1 при следующих соотношениях компонентов, мас.ч.:

гидрированный бутадиен-нитрильный каучук	100
хиноловый эфир ЭХ-1	3-7
наполнитель - технический углерод	40-50
пластификатор	6-10
стеариновая кислота	1-2
антиоксидант	1-3