Резиновая смесь
Владельцы патента RU 2671321:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" (RU)
Изобретение относится к термостойкой резиновой смеси для уплотнительных элементов, которые могут использоваться в нефтегазодобывающей промышленности. Резиновая смесь содержит гидрированный бутадиен-нитрильный каучук, новоперокс БП-40, триаллилизоцианурат, оксид цинка, 2-меркаптобензтиазол, стеариновую кислоту, диафен ФП, наугард 445, сонгнокс 1010, аэросил А 300, ковелос 35/01 Т, олигоэфиракрилаты МГФ-9 и ТГМ-3, наполнитель волокнистый - арамидное волокно. Изобретение обеспечивает улучшение показателей условной прочности при растяжении, стойкости резины к термическому старению в агрессивных углеводородных средах при повышенных температурах (до 150°С). 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к разработке термоагрессивостойких резин для уплотнительных элементов, используемых в производстве пакерно-якорного оборудования современной нефтегазодобывающей промышленности.
Известна резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающая каучук бутадиен-нитрильный марки БНКС-40 АМН; вулканизующий агент - перкадокс BC-FF; соагент вулканизации - дельтагран HVA 2 70 GE; оксид цинка; антиоксидант - ирганокс 1010; олигоэфиракрилат ТГМ-3; в качестве наполнителя технический углерод марок Н 220 и Т 900; диспергатор цинколет ВВ 222 и в качестве антискорчинга сантогард PVI. RU 2501820 МПК C08L 9/02, С08К 5/16, С08К 5/14, С08К 3/04, С08К 13/02 опубл. 20.12.2013.
Недостатком резины на основе указанной резиновой смеси является недостаточно высокая условная прочность при растяжении и недостаточно высокое сопротивление раздиру.
Известна термостойкая резиновая смесь на основе комбинации бутадиен-нитрильного каучука и частично гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, включающая вулканизирующий агент, соагент перекисной вулканизации, оксид цинка, технологическую добавку для резиновых смесей и технический углерод, при этом смесь содержит в качестве вулканизующего агента новоперокс БП-40, в качестве соагента перекисной вулканизации дельтагран HVA-2 70 GE, в качестве технологической добавки для резиновых смесей мягчитель РС-1 и дополнительно 2-меркаптобензтиазол, магнезию жженую, стеариновую кислоту, наугард 445, новантокс 8ПФДА, цинколет ВВ-222, технически углерод N 220, технический углерод П 514, олигоэфирокрилаты МГФ-9 и ТГМ-3. RU №2495061 МПК C08L 9/02, С08К 13/02, опубл. 10.10.2013.
Недостатком этих резин являются недостаточно высокие показатели по условной прочности при растяжении, относительному удлинению, термостойкости при температуре 150°С.
Известна резиновая смесь для изготовления уплотнительных элементов, включающая гидрированный бутадиен-нитрильный каучук и бутадиен-нитрильный каучук, оксид цинка, вулканизирующий агент-пероксид марки новоперокс, соагент перекисной вулканизации - дельтагран HVA-2 70 GE, наполнители - технический углерод Н 220, технический углерод П 514, олигоэфиракрилат МГФ-9 и олигоэфиракрилат ТГМ-3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит смазку для резины - полиметилсилоксановую жидкость-200, технологическую добавку - смолу «Шинпласт», наполнитель кремнеземистый - росил 175, в качестве вулканизирующего агента новоперокс ТБК, в качестве соагентов перекисной вулканизации дополнительно содержит - уротропин, смолу СФ-012А, в качестве противостарителей дополнительно содержит ацетонанил Н, ирганокс 1010. RU 2595674, МПК C08L 9/02 опубл. 26.08.2016
Наиболее близкой по технической сущности является резиновая смесь для изготовления резинотехнических изделий, которые могут использоваться для нефтегазодобывающей промышленности на основе комбинации гидрированного бутадиен-нитрильного каучука и бутадиен-нитрильного каучука, включающая перкадокс BC-FF, малеид Ф, монометакрилат цинка, олигоэфиракрилаты МГФ-9 и ТГМ-3, наугард 445, ирганокс 1010, дибутилдитиокарбамат никеля, цинколет ВВ-222, канифоль, стеариновую кислоту, магнезию жженую, таурид ТСД, технический углерод Н 220, технический углерод П 514, росил 175, волокнистый наполнитель - базальтовое, углеродное, полиакрилнитрильное волокно или минеральную вату. RU 2602144 МПК C08L 9/02 опубл. 10.11.2016.
Недостатком резины на основе данной резиновой смеси является недостаточно высокая условная прочность при растяжении.
Задачей изобретения является создание резиновой смеси для изготовления уплотнительных элементов с улучшенными техническими характеристиками и высокой стойкостью к термическому старению в агрессивных углеводородных средах при повышенных температурах, расширяющей ассортимент средств данного назначения.
Технический результат - улучшение показателей условной прочности при растяжении, стойкости резины к термическому старению в агрессивных углеводородных средах при повышенных температурах (до 150°С).
Технический результат достигается тем, что резиновая смесь для изготовления уплотнительных элементов, включающая гидрированный бутадиен-нитрильный каучук, вулканизирующий агент, соагент перекисной вулканизации, противостаритель - наугард 445, диспергатор наполнителей - стеариновую кислоту, олигоэфиракрилат МГФ-9, олигоэфиракрилат ТГМ-3, волокнистый наполнитель, согласно изобретению она дополнительно содержит активатор вулканизации - оксид цинка, замедлитель подвулканизации - 2-меркаптобензтиазол, противостарители - диафен ФП, сонгнокс 1010, кремнеземные наполнители - аэросил А 300, ковелос 35/01 Т, в качестве вулканизирующего агента она содержит - новоперокс БП-40, в качестве соагента перекисной вулканизации - триаллилизоцианурат, а в качестве волокнистого наполнителя - арамидное волокно, при следующем соотношении исходных компонентов, мас. ч.:
| Гидрированный бутадиен-нитрильный каучук | 100,0 |
| Новоперокс БП-40 | 10,0-11,0 |
| Триаллилизоцианурат | 2,0-2,5 |
| Оксид цинка | 4,0-5,0 |
| 2-меркаптобензтиазол | 0,5-1,0 |
| Стеариновая кислота | 1,0-2,0 |
| Диафен ФП | 1,0-2,0 |
| Наугард 445 | 1,0-2,0 |
| Сонгнокс 1010 | 1,0-2,0 |
| Аэросил А 300 | 10,0-15,0 |
| Ковелос 35/01 Т | 10,0-13,0 |
| Олигоэфиракрилат МГФ-9 | 9,5-10,5 |
| Олигоэфиракрилат ТГМ-3 | 9,5-10,5 |
| Наполнитель волокнистый | 5,0-10,0 |
При этом резиновая смесь для изготовления уплотнительных элементов, по п.1 может содержать пигмент зеленый в количестве 0,3 - 0,5 мас.ч. на 100,0 мас.ч. каучука.
Отличительными признаками заявляемого изобретения являются вышеперечисленные компоненты резиновой смеси с применением волокнистого наполнителя (арамидное волокно). Такое сочетание компонентов резиновой смеси позволяет улучшить физико-механические свойства и работоспособность резины при высоких температурах и действии агрессивных сред.
Резиновую смесь готовят смешением всех рецептурных компонентов с последующим вальцеванием на вальцах ЛБ 320/150/150 в две стадии. Новоперокс БП-40 и триаллилизоцианурат вводились на второй стадии смешения. Составы резиновых смесей приведены в табл.1.
Физико-механические свойства вулканизатов определялись после термостатирования при 170°С в течение 6 часов. Термоагрессивостойкость вулканизатов - в СЖР-1 при 150°С в течение 24 часов, смеси И+Т при 23°С в течение 24 часов и на воздухе при 150°С в течение 24 часов. Физико-механические показатели вулканизатов приведены в табл.2.
Заявляемую резиновую смесь изготавливают из следующих материалов:
Гидрированный бутадиен-нитрильный каучук (Проспект фирмы Zannan SciTech Co., Ltd, Китай); новоперокс БП-40 (ТУ 2632-008-02750395-2013); триаллилизоцианурат (ТУ 2491-014-16993055-2007); оксид цинка (ГОСТ 202-84); 2-меркаптобензтиазол (ГОСТ 739-74); стеариновая кислота (ГОСТ 6484-96); диафен ФП (ТУ 2492-002-0576-1637-99); наугард 445 (Проспект Uniroyal, США); сонгнокс 1010 (Проспект фирмы Songwon Industrial Co., Ltd, Южная Корея); аэросил А 300 (ГОСТ 14922-77); ковелос 35/01 Т (ТУ 2168-002-14344269-09); олигоэфиракрилат МГФ-9 (ТУ 2226-065-05761-2003); олигоэфиракрилат ТГМ-3 (ТУ 2226-065-05761-2003); пигмент зеленый (ГОСТ 4579-79); арамидное волокно (ТУ 17 РСФСР 44-9839-80). В предлагаемой резиновой смеси могут использоваться аналоги каучуков и ингредиентов, выпускаемые различными фирмами.
Из таблицы 2 следует, что резины, содержащие наполнитель - арамидное волокно в сочетание с другими указанными наполнителями, имеют требуемую твердость, обладают высокой условной прочностью при растяжении, высоким сопротивлением раздиру и невысокой относительной остаточной деформации сжатия. Данные резины также обладают высокой термоагрессивостойкостью, то есть после выдержки резины в СЖР-1 при 150°С в течение 24 часов величины предела прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве и изменение массы после воздействия изооктан+толуол (70:30) при 23°С в течение 24 часов для вулканизатов данных резиновых смесей изменяются в меньшей степени, чем для прототипа. Предлагаемая резиновая смесь расширяет арсенал средств данного назначения.
1. Резиновая смесь для изготовления уплотнительных элементов, включающая гидрированный бутадиен-нитрильный каучук, вулканизирующий агент, соагент перекисной вулканизации, противостаритель - наугард 445, диспергатор наполнителей - стеариновую кислоту, олигоэфиракрилат МГФ-9, олигоэфиракрилат ТГМ-3, волокнистый наполнитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит активатор вулканизации - оксид цинка, замедлитель подвулканизации - 2-меркаптобензтиазол, противостарители - диафен ФП, сонгнокс 1010, кремнеземные наполнители аэросил А 300, ковелос 35/01 Т, в качестве вулканизирующего агента она содержит - новоперокс БП-40, в качестве соагента перекисной вулканизации - триаллилизоцианурат, а в качестве волокнистого наполнителя - арамидное волокно, при следующем соотношении исходных компонентов, мас. ч.:
| Гидрированный бутадиен-нитрильный каучук | 100,0 |
| Новоперокс БП-40 | 10,0-11,0 |
| Триаллилизоцианурат | 2,0-2,5 |
| Оксид цинка | 4,0-5,0 |
| 2-Меркаптобензтиазол | 0,5-1,0 |
| Стеариновая кислота | 1,0-2,0 |
| Диафен ФП | 1,0-2,0 |
| Наугард 445 | 1,0-2,0 |
| Сонгнокс 1010 | 1,0-2,0 |
| Аэросил А 300 | 10,0-15,0 |
| Ковелос 35/01 Т | 10,0-13,0 |
| Олигоэфиракрилат МГФ-9 | 9,5-10,5 |
| Олигоэфиракрилат ТГМ-3 | 9,5-10,5 |
| Наполнитель волокнистый | 5,0-10,0 |
2. Резиновая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит пигмент зеленый в количестве 0,3-0,5 мас. ч. на 100,0 мас. ч. каучука.
