Полимерная композиция
Владельцы патента RU 2443731:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности" (RU)
Изобретение относится к полимерной композиции и может быть использовано в резинотехнической промышленности. Полимерная композиция содержит компоненты, мас.ч.: бутадиен-нитрильный каучук СКН-40АСМ - 100, стеариновую кислоту - 1,5-3,0, белила цинковые - 4,0-7,5, технический углерод N550 - 25-35, белую сажу БС-120 - 17-30, дибутоксиэтиладипинат - 12-18, вулкацит СZ/ЕG-С - 1,5-2,5, дитиодиморфолин 1,5-3,0, тиурам Д - 0,5-1,0, сантогард PVI - 0,5-1,0, асфальтеносодержащую смесь с содержанием асфальтенов 73,0-92,5 мас.% - 10-15, таурит ТС-Д - 10-15. Таурит ТС-Д является экологически чистым наполнителем и содержит диоксид кремния и углерод. Изобретение позволяет повысить сроки эксплуатации полимерной композиции в агрессивных средах нефтегазовой природы. 3 табл.
Изобретение относится к резинотехнической промышленности и может быть использовано, в частности, для изготовления манжетных уплотнителей нефтегазодобывающего и нефтегазоперерабатывающего оборудования, подвергающегося действию кислот, щелочей, растворов солей и других агрессивных сред нефтяной природы, для резинокордных оболочек, эксплуатирующихся в экстремальных температурах и давлении при перекачке по трубопроводам нефти и газа.
Известна вулканизуемая резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука (см. а.с. СССР №786300, кл. C08L, 9/00, 1979 г.), содержащая фталевый ангидрид и многоатомный спирт.
Недостатком известной резиновой смеси является неудовлетворительная маслобензостойкость при работе в агрессивных средах и высоких температурах.
Известен также асфальтено-смоляной мягчитель АСМГ, изготавливаемый по ТУ - 38.УССР201193-78 и представляющий собой мелкозернистый, сыпучий битумный материал, используемый в полимерных композициях, состав компонентов которого (%):
| Асфальтены | - 1,1-1,3 |
| Смолы | - 35,4-35,2 |
| Масла | - 62,8-61,1 |
| Сера | - 0,8-1,1 |
| Парафины | - 0,9-1,13 |
Недостатком этого мягчителя является низкое содержание асфальтенов и высокое содержание примесей.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату - прототипом - является полимерная композиция на основе синтетического полимера (см. а.с. СССР №504809, кл. C08K 5/01, 1973 г.), содержащая добавку 0,1-10% асфальтенов.
Эта известная полимерная композиция имеет нестабильную маслобензостойкость при эксплуатации в экстремальных средах нефтегазовой природы.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков - невысокой стойкости и незначительной стабильности в процессе эксплуатации изделий, техническим результатом которого будет повышение сроков эксплуатации полимерной композиции в агрессивных средах нефтегазовой природы.
Сущность изобретения заключается в том, что указанный технический результат достигается за счет того, что полимерная композиция на основе 100 мас.ч. бутадиен-нитрильного каучука СКН-40АСМ, содержащая стеариновую кислоту 1,5-3,0, белила цинковые 4,0-7,5, технический углерод N550 25,0-35,0, белую сажу БС-120 17,0-30,0, дибутоксиэтиладипинат 12,0-18,0, вулкацит CZ/EG-C 1,5-2,5, дитиодиморфолин 1,5-3,0, тиурам Д 0,5-1,0, сантогард PVI 0,5-1,0, дополнительно содержит стабилизатор - асфальтеносодержащую смесь с содержанием асфальтенов 73,0-92,5 мас.% и с температурой плавления 150-170°С и экологически чистый наполнитель таурит ТС-Д 10,0-15,0.
Таурит ТС-Д (производимый по СТ ТОО 39646043-001-2009) содержит массовую долю углерода 3-10%, диоксида кремния 50-85%, рН водной суспензии 6-9, адсорбция ДБФ, см3/100 г 40±6, насыпная плотность, г/дм3 650.
Вулкацит CZ/EG-C представляет собой ускоритель вулканизации, химическая формула которого - -N-циклогексил-2-бензотиазолсульфенамид.
В качестве стабилизатора, обеспечивающего сохранение начальных свойств бутадиен-нитрильного каучука при изготовлении полимерной композиции и эксплуатации готового резинотехнического изделия, взята асфальтеносодержащая смесь, физико-химические показатели и содержание которых отражены в табл.1.
| Таблица 1 | |
| Показатели | Значение |
| 1. Плотность, г/см3 | 1,0 |
| 2. Температура плавления, °С | 150-170 |
| 3. Растворимость в хлороформе, % | 90 |
| Компоненты | % |
| 1. Парафин | 1,5-2,0 |
| 2. Ароматические соединения | 2,0-10,0 |
| 3. Смоляные соединения | 4,0-15,0 |
| 4. Асфальтены | 73,0-92,5 |
Асфальтены образуются после перегонки в герметичном автоклаве при температуре 500-540°С и давлении 2,0-2,5 МПа в соотношении асфальтены:растворитель 1:5 в течение 1,0-1,5 часа, после чего асфальтены выпадают в осадок. Затем производится сушка и размол смеси асфальтенов в порошок коричневого цвета.
Введение в состав полимерной композиции до 15,0 мас.ч. смеси асфальтенов, термодинамически совместимых с агрессивными нефтяными средами, и экологически чистого наполнителя - таурита ТС-Д до 15,0 мас.ч. позволят повысить стойкость к воздействию агрессивных нефтяных сред и стабильность работы изделий при эксплуатации в экстремальных температурах.
Сущность изобретения поясняется следующим примером.
Пример.
Готовят составы контрольной композиции и предлагаемой к изобретению композиции с содержанием асфальтеносодержащей смеси 10,0; 12,0; 15,0 и, соответственно, 10,0; 12,0; 15,0 таурита ТС-Д. Изготавливают эти композиции в 2 стадии в закрытом смесителе.
В первую стадию смешения при 100-110°С, числе оборотов ротора 30 об./мин в течение 4-5 мин вводят бутадиен-нитрильный каучук, технический углерод, таурит, дитиодиморфолин, стеариновую кислоту, дибутоксиэтиладипинат, белую сажу, белила цинковые, асфальтеносодержащую смесь.
Вторая стадия смешения осуществляется в течение 4-х минут при температуре 80-90°С и числе оборотов ротора смесителя 30 об./мин, и вводят вулканизующую группу - вулкацит CZ/EG - С, сантогард PVI, тиурам Д и серу.
Затем проводят вулканизацию изготовленных полимерных композиций и сравнительные испытания контрольной и предлагаемой к изобретению композиции.
В табл.2 приведены рецептура контрольной и предлагаемой полимерной композиции, а в табл.3 - физико-механические показания сравнительных испытаний.
| Таблица 2 | ||||
| Компонент | Содержание компонентов в массовых частях | |||
| контрольная | 1 | 2 | 3 | |
| Каучук СКН-40АСМ | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 |
| Стеариновая кислота | 1,5 | 1,5 | 2,0 | 3,0 |
| Белила цинковые | 4,0 | 4,0 | 6,0 | 7,5 |
| Технический углерод N550 | 25,0 | 30,0 | 25,0 | 35,0 |
| Белая сажа БС-120 | 17,0 | 20,0 | 17,0 | 30,0 |
| Дибутоксиэтиладипинат | 12,0 | 15,0 | 12,0 | 18,0 |
| Вулкацит CZ/EG - С | 1,7 | 1,5 | 2,0 | 2,5 |
| Дитиодиморфолин | 1,5 | 1,5 | 2,0 | 3,0 |
| Тиурам Д | 0,4 | 0,5 | 0,7 | 1,0 |
| Сантогард PVI | 0,5 | 0,5 | 0,7 | 1,0 |
| Асфальтеносодержащая смесь | - | 10,0 | 12,0 | 15,0 |
| Таурит ТС-Д | - | 10,0 | 12,0 | 15,0 |
| Таблица 3 | ||||
| Показатели | Физико-механические показатели | |||
| контрольная | 1 | 2 | 3 | |
| Пластичность | 0,50 | 0,52 | 0,52 | 0,49 |
| Подвулканизация по Муни 130°С, мин | 12 | 14 | 14 | 13 |
| Продолжительность подвулканизации при 153°С, мин | 25 | 25 | 25 | 25 |
| Условное напряжение при 100% удлинении, МПа | 2,0 | 2,0 | 2,1 | 2,3 |
| Условное напряжение при 300% удлинении, МПа | 6,5 | 6,8 | 6,9 | 7,0 |
| Условная прочность при растяжении, МПа | 18,9 | 20,0 | 19,2 | 21,1 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 690 | 710 | 720 | 715 |
| Свойства вулканизатов после старения на горячем воздухе (125°С, 10 суток) | ||||
| Условное напряжение при 100% удлинении, МПа | 12,8 | 12,2 | 10,8 | 11,3 |
| Условная прочность при растяжении, МПа | 12,8 | 16,9 | 16,4 | 17,8 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 100 | 160 | 170 | 150 |
| Свойства вулканизатов после старения в масле газотурбинном (190°С, 50 суток) | ||||
| Условное напряжение при 100% удлинении, МПа | 4,0 | 3,5 | 3,3 | 3,7 |
| Условная прочность при растяжении, МПа | 17,5 | 18,9 | 18,0 | 19,6 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 300 | 360 | 410 | 380 |
Результаты табл.3 показывают, что предлагаемая по изобретению полимерная композиция по сравнению с контрольной имеет более высокий комплекс физико-механических показателей, обеспечивая стабильную прочность при эксплуатации изделий из предлагаемой полимерной композиции.
Полимерная композиция на основе бутадиен-нитрильного каучука, содержащая стеариновую кислоту, белила цинковые, технический углерод, белую сажу, дибутоксиэтиладипинат, вулкацит CZ/EG-C-N-циклогексил-2-бензотиазолсульфенамид, дитиодиморфолин, тиурам Д, сантогард PVI, отличающаяся тем, что дополнительно содержит стабилизатор - асфальтеносодержащую смесь с содержанием асфальтенов 73,0-92,5 мас.% и экологически чистый наполнитель - таурит ТС-Д при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| бутадиен-нитрильный каучук | 100 |
| стеариновая кислота | 1,5-3,0 |
| белила цинковые | 4,0-7,5 |
| технический углерод | 25-35 |
| белая сажа | 17-30 |
| дибутоксиэтиладипинат | 12-18 |
| вулкацит CZ/EG-С | 1,5-2,5 |
| дитиодиморфолин | 1,5-3,0 |
| тиурам Д | 0,5-1,0 |
| сантогард PVI | 0,5-1,0 |
| асфальтеносодержащая смесь | 10-15 |
| таурит ТС-Д | 10-15 |
