Уплотнительный прокладочный материал

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к производству уплотнительных прокладочных материалов - паронитов, и может быть использовано в химической, нефтехимической, автомобильной, судостроительной и др. отраслях народного хозяйства для уплотнения плоских неподвижных поверхностей, в процессе эксплуатации которых материал подвергается переменным термическим и механическим нагрузкам, а также действию органических масел и топлив при повышенных температурах. Уплотнительный прокладочный материал включает несколько совмещенных слоев из полимерного композита, матрица которого выполнена из вулканизата каучука. Состав содержит: бутадиен-нитрильный каучук, дисперсный (порошкообразный) и волокнистый наполнители. Кроме того, в состав полимерного композита, дополнительно сверх 100 мас. %, введен борорганический полимер класса полиметиленэфиров фенолов и борной кислоты. Изобретение позволяет повысить удельную прочность при разрыве, уплотняющую способность уплотнительного материала, термическую стабильность и фунгицидные свойства, снизить возможность набухания уплотнительного материала в органических маслах и топливах. 2 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к химической промышленности, в частности к уплотнительным прокладочным материалам на основе каучуков и минеральных наполнителей, которые предназначены для обеспечения требуемой герметичности в уплотнительных узлах с плоскими неподвижными уплотняемыми поверхностями, в процессе эксплуатации которых прокладочные материалы подвергаются химическим, термическим и механическим нагрузкам, за счет воздействия на них агрессивных сред (органические масла, бензины, кислоты, щелочи, растворители и т.д.).

В связи с высокими темпами развития промышленности происходит ужесточение требований, предъявляемых к уплотнительным прокладочным материалам, способным работать при взаимодействии с агрессивными средами. В настоящее время российскими и зарубежными учеными ведутся активные работы по разработке новых материалов, обеспечивающих требуемую уплотнительную способность при воздействии химических, термических и механических нагрузок. Однако, это очень дорогостоящий и трудоемкий процесс, поэтому вопрос создания качественных и дешевых материалов, является важным как для производителя, так и для потребителя. Предлагаемый, менее затратный и более эффективный, состав уплотнительного материала представляет собой модификацию уже известных материалов с улучшением отдельных характеристик.

Известен уплотнительный прокладочный материал - паронит [1], включающий несколько слоев из полимерного композита с полимерной матрицей из вулканизата каучука, содержание которой составляет 12,2 мас. %, содержание наполнителей - барит в количестве 7,8 мас. % и асбест в количестве 80,0 мас. %. Существенными недостатками аналога являются низкие прочностные свойства, а также способность материала набухать и частично разлагаться в органических маслах и топливах, что приводит к ограничению его использования, вплоть до невозможности применения.

Известен состав для получения листовых материалов, предназначенных для изготовления из них герметизирующих уплотнений неподвижных фланцевых соединений [2]. В состав материала входит большое количество различных компонентов: в качестве волокнистого наполнителя используются базальтовая вата (8,0-10,0 мас. %), арамидные или полиоксадиазольные волокна (13,0-15,0 мас. %); в качестве дисперсных наполнителей - вермикулит, мел, каолин, глинозем; технологические добавки - технический углерод, амин, коллоидная кремнекислота, поливиниловый спирт. Существенными недостатками состава являются высокая стоимость, низкая уплотняющая способность, а также относительно низкие значения условной прочности при разрыве уплотнительного прокладочного материала.

Другим аналогом [3] является слоистый уплотнительный материал для прокладок (паронит), состоящий из 22 слоев (наслоек), которые изготовлены из полимерного композита следующего состава: матрица на основе каучуков (НК и СКИ-3 или СКИ-3 и СКМС-30АРК или СКС-30АКО) - 11-17 мас. %; дисперсные наполнители (сурик, барит, каолин, графит, углерод технический) - 6-24 мас. %; волокнистый наполнитель (асбест) до 75 мас. %. Недостатками этого состава являются низкие прочностные характеристики, а также способность материала набухать в органических маслах и топливах.

Авторы технического решения по патенту [4] предлагают использовать в качестве волокнистого наполнителя органическое и (или) неорганическое волокно, не содержащее асбест, в количестве от 10 до 45 мас. %. Недостатком указанного уплотнительного материала является высокая стоимость за счет применения дорогостоящих компонентов, а также слабая стойкость к действию агрессивных сред.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату можно назвать маслобензостойкий паронит [5, прототип], состоящий из нескольких совмещенных слоев полимерного композита, полимерная матрица которого выполнена из вулканизата нитрильного каучука и ее содержание в композите составляет 15,0-18,0 мас. %. В состав полимерной матрицы, дополнительно, введено жидкое вещество (этилацетат), не смешивающееся с маслом и бензином, при соотношении вулканизата каучука и жидкого вещества 1,00:0,03÷0,10. Дисперсный наполнитель выполнен из глинозема и его содержание в композите составляет 19,0-21,0 мас. %. Волокнистый наполнитель выполнен из асбеста и его содержание в композите составляет 60,0-63,0 мас. %. Пигмент (фталоцианин меди), содержание которого в композите составляет 0,2-0,4 мас. % и антиоксидант в количестве 0,1-0,6 мас. %. К существенным недостаткам прототипа можно отнести: использование фталоцианина меди, которое приводит к каталитическому окислению углеводородов, что, негативно влияет на уплотняемые металлические поверхности, особенно при попадании воды в уплотняемую среду; низкая термическая устойчивость и способность полимерной матрицы паронита набухать в агрессивных средах, что, также, резко снижает его эксплуатационные характеристики, в частности, механическую прочность и маслобензостойкость. Вышеперечисленные недостатки ограничивают возможность широкого промышленного применения данного состава и обуславливают необходимость создания нового состава, обладающего улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение является: во-первых, повышение удельной прочности при разрыве уплотнительного материала; во-вторых, повышение уплотняющей способности прокладочного материала; в-третьих, повышение термической стабильности и фунгицидных свойств; в-четвертых, снижение возможности набухания уплотнительного материала в органических маслах и топливах.

Поставленная задача достигается путем применения впервые в качестве модификатора уплотнительного прокладочного материала, без изменения основной известной технологии их изготовления, борорганического полимера, относящегося к классу полиметиленэфиров фенолов и борной кислоты [6] следующей структуры:

где n>1.

Наличие в структуре полимера атома бора повышает адгезионное взаимодействие минеральных наполнителей с полимерной матрицей [7], повышает прочностные и термомеханические характеристики полимерных композиций на основе каучуков [8, 9], а также повышает термическую стабильность и фунгицидные свойства материалов на основе эластомеров и полиимидов [10, 11], что, значительно, расширяет области применения модифицированных прокладочных материалов в районах с любыми климатическими условиями. При этом модифицированный борорганическим полимером уплотнительный материал обладает низкой способностью к набуханию в органических маслах и топливах.

Предлагаемый состав уплотнительного прокладочного материала включает: несколько слоев из полимерного композита, полимерная матрица (ее содержание может быть в пределах от 15,0 до 20,0 мас. %) изготовлена из вулканизата бутадиен-нитрильного каучука, пластифицированного этилацетатом; дисперсный (порошкообразный) наполнитель - глинозем 17,0÷20,0 мас. %; волокнистый наполнитель - асбест 55,0÷65,0 мас. %; и дополнительно, сверх 100 мас. %, введен борорганический полимер класса полиметиленэфиров фенолов и борной кислоты в количестве 1,0÷5,0 мас. %.

Предлагаемый уплотнительный прокладочный материал изготавливали по известной стандартной технологии производства паронита на вальцах с предварительным приготовлением паронитовой массы в Z-образном смесителе без изменения основного технологического регламента. Уплотнительный прокладочный материал содержит 22 совмещенных слоя из полимерного композита, рецептурный состав которого представлен в таблице 1.

Результаты физико-механических испытаний прототипа и предлагаемого состава (три варианта) представлены в таблице 2.

Сопоставительный анализ результатов представленных данных таблицы 2 показывает, что наиболее оптимальным с точки зрения физико-механических характеристик является пример №3 (содержащий 5 мас. % эфира борной кислоты), однако, введение борорганического полимера в состав полимерного композита снижает реологические характеристики материала в процессе его изготовления на паронитовых вальцах. Применение борорганического полимера в количестве более 5 мас. % не целесообразно, так как материал становится хрупким и не технологичным.

Технический результат - повышение плотности и условной прочности при разрыве уплотнительного материала, снижение способности материала набухать при действии органических масел и топлив, повышение стойкости к тепловому старению, увеличение уплотняющей способности, а также повышение фунгицидных свойств материала.

Предлагаемый уплотнительный прокладочный материал разработан кафедрой химической технологии энергонасыщенных материалов и изделий инженерного спецфакультета Бийского технологического института (филиала) ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет имени И.И. Ползунова». Уплотнительный прокладочный материал успешно прошел все технологические испытания. В настоящее время указанный прокладочный материал предложен в промышленное применение в качестве уплотнительного материала плоских неподвижных поверхностей элементов технологических аппаратов.

Список литературы:

1. Порошин, Г.В. Производство паронита / Г.В. Порошин, В.Б. Новосельцева. - М: Химия, 1978. - 72 с.

2. Патент РФ №2103308 от 27.01.1998 г.

3. Патент РФ №2227150 от 20.04.2004 г.

4. Патент JP №20020196714 от 05.07.2002 г.

5. Патент РФ №2597922 от 20.09.2016 г. (прототип)

6. Патент РФ №2318005 от 27.02.2008 г.

7. Коршак, В.В. Борорганические полимеры / В.В. Коршак, В.А. Замятина, Н.И. Бекасова. - М.: Наука, 1975. - 255 с.

8. Корабельников, Д.В. Увеличение прочности и износостойкости фрикционных композиционных материалов модификацией эфиром борной кислоты / Д.В. Корабельников, М.А. Ленский, М.С. Некрасов, Р.Н. Кондратьев, И.Е. Картавых // Пластические массы. - 2011. - №10. - С. 39-42.

9. Корабельников, Д.В. Изучение модифицирующего влияния добавок эфира борной кислоты в полимерных композиционных материалах на основе каучуков ч. III / Д.В. Корабельников, М.А. Ленский, А.В. Ожогин, А.С. Нартов, Е.С. Ананьева // Каучук и резина. - 2015. - №4. - С. 42-45.

10. Грачек, В.И. Эфиры борной кислоты - термостабилизаторы и фунгицидные присадки эластомеров из натурального каучука / В.И. Грачек, А.Н. Лукашик // ЖПХ. - 2006. - Т. 79. - №5. - С. 830-834.

11. Грачек, В.И. Термическая стабилизация полиимидов эфирами борной кислоты / В.И. Грачек, Э.Т. Крутько, Л.Ю. Осмоловская, А.И. Глоба // ЖПХ. - 2011. - Т. 84. - Вып. 9. - С. 1533-1536.

Уплотнительный прокладочный материал, включающий несколько совмещенных слоев из полимерного композита, полимерная матрица которого выполнена из вулканизата синтетического каучука, пластифицированного этилацетатом, содержащего дисперсные (порошкообразные) и волокнистые наполнители, отличающийся тем, что в качестве модификатора введен полиметилен-n-трифениловый эфир борной кислоты, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

бутадиен-нитрильный каучук 16,0
глинозем 20,0
асбест 64,0
полиметилен-n-трифениловый эфир борной кислоты 1,0÷5,0
(сверх 100 мас. % полимерного композита)



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к стабильной дисперсии жирного амида, для использования в качестве способствующей скольжению добавки для полиолефинов, включающей частицы, диспергированные в водной среде, где указанные диспергированные частицы включают один или более жирных амидов и одну или более жирных кислот, при этом 50 мол.% или более указанной жирной кислоты находится в форме карбоксилата, и массовое соотношение указанный жирный амид/указанная жирная кислота находится в интервале от 0,12:1 до 2,3:1, где указанные диспергированные частицы присутствуют в количестве 30 мас.% или более в расчете на массу указанной композиции; где указанная жирная кислота обладает химической формулой R1-COOH, где R1 обозначает замещенную или незамещенную углеводородную группу, содержащую 8 или более атомов углерода; и где указанный жирный амид обладает химической формулой R2 -C(O)NHR3, где R2 обозначает замещенную или незамещенную углеводородную группу, содержащую 8 или более атомов углерода, a R3 выбирают из следующих: (I) R3 обозначает водород, (II) R3 обозначает алифатическую незамещенную углеводородную группу, или (III) R3 обозначает структуру -CH2CH2-NHC(O)-R4, где R4 обозначает замещенную или незамещенную углеводородную группу, содержащую 8 или более атомов углерода.
Изобретение относится к области электротехники, применяется для герметизации электротехнических изделий и радиоэлектронной аппаратуры и служит для их защиты от негативного влияния атмосферы воздуха и/или негативного влияния различных факторов при использовании электрооборудования под землей.

Изобретение может быть использовано при изготовлении композиций для ухода за полостью рта. Частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» содержат ядро из диоксида кремния, а поверхность ядра из диоксида кремния вытравлена с образованием силиката металла.
Изобретение относится к композиции покрытия. Композиция покрытия включает смесь, включающую: (a) полимер, полученный из функциональных мономеров, включающих (мет)акриловый мономер, аллильный мономер или их комбинации, каждый из которых имеет этиленненасыщенную двойную связь и дополнительную реакционно-способную функциональную группу, причём, по меньшей мере, некоторые дополнительные реакционно-способные функциональные группы функционального мономера остаются непрореагировавшими во время формирования полимера; и (b) реакционно-способный разбавитель, имеющий по меньшей мере одну этиленненасыщенную двойную связь без дополнительной функциональной группы и температуру кипения более 100ºС; и наполнитель; причём этиленненасыщенная функциональная группа реакционно-способного разбавителя и дополнительная реакционно-способная функциональная группа, остающаяся в полимере, не взаимодействуют; и композиция покрытия имеет измеренное содержание твёрдого вещества по меньшей мере 95% в соответствии с методом испытаний ASTM D2369.

Изобретение относится к композиции герметика, включающего форполимерный простой политиоэфир, содержащий концевые тиольные группы, эпоксидный отвердитель и латентный третичный аминовый катализатор, выбранный из имидазольного катализатора включения, имидазол-эпоксидного аддукта и их комбинации.
Изобретение относится к полимерной промышленности и может быть использовано для устранения утечек среды (пара, воды) из трубопроводного оборудования под давлением.

Изобретение относится к профилактическим смазкам, предназначенным для защиты металлической поверхности горно-транспортного оборудования от примерзания влажных сыпучих пород.

Группа изобретений относится к полимерной химии и может быть использована в полупроводниковой промышленности. Композиция для химико-механической полировки содержит (А) абразивные частицы диоксида церия; (В) один или более полимеров.

Изобретение относится к композиции химического механического полирования для обработки наружной сапфировой поверхности и способу полирования сапфировой подложки.
Настоящее изобретение относится к способу формования поршневого уплотнения гидравлического насоса, а также к гидравлическому насосу, включающему поршневое уплотнение.
Изобретение относится к способу обработки мелкодисперсных порошковых наполнителей композиционных материалов и может быть использовано при производстве композиционных материалов фрикционного назначения.

Настоящее изобретение относится к суспензии, содержащей совокупность абразивных зерен и связующее вещество. Суспензия, содержащая совокупность абразивных зерен и связующее вещество, отличается тем, что гранулометрическая фракция D40-D60 указанной совокупности абразивных зерен содержит более 15 об.% и менее 80 об.% зерен, имеющих округлость менее 0,85, при этом процентили D40 и D60 представляют собой процентили интегральной кривой гранулометрического состава размеров зерен, соответствующие размерам зерен, которые позволяют отделять фракции, которые составляют 40 об.% и 60 об.%, соответственно, зерен, имеющих наибольшие размеры; и указанные абразивные зерна представляют собой более 25% и менее 46% от массы указанной суспензии.

Изобретение относится к абразивным частицам и материалам, которые могут быть применены для пескоструйной очистки поверхности, полировки или шлифовки широкого спектра материалов и поверхностей.

Изобретение относится композиционным абразивам и может использоваться для полировки или финишной обработки металлических поверхностей в широком диапазоне. Изделие для обработки поверхности содержит органическую матрицу и связующее.
Изобретения относятся к области машиностроения. Способ заключается в добавлении к имеющему открытую пористость несущему материалу с высокой удельной поверхностью связующего средства.
Изобретение относится к композиционным фрикционным неметаллическим материалам на основе полимеров, а именно к материалам на основе фенолформальдегидной смолы, и может быть использовано при изготовлении амортизаторов, муфт сцепления, тормозных узлов и т.п.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к тормозным фрикционным накладкам, эксплуатирующимся в тормозных и фрикционных узлах автотракторной техники, различных машин и оборудования, где фрикционный контакт происходит в среде масла.
Изобретение относится к получению фрикционных пресс-материалов, которые могут использоваться при изготовлении тормозных накладок, дисков сцепления, а также при изготовлении высокопрочных конструкционных материалов для машиностроения, электротехники и других целей.
Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к способу изготовления тормозных колодок подвижного железнодорожного состава. .
Изобретение относится к полимерной фрикционной композиции и может быть использовано в автомобильной промышленности и подъемно-транспортных машинах. .

Изобретение относится к изготовлению методом формования вулканизированных полимерных заготовок и последующим изготовлением из них твердых изделий сложной формы с гибридной композитной матрицей, которые могут найти применение в различных областях техники.

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к производству уплотнительных прокладочных материалов - паронитов, и может быть использовано в химической, нефтехимической, автомобильной, судостроительной и др. отраслях народного хозяйства для уплотнения плоских неподвижных поверхностей, в процессе эксплуатации которых материал подвергается переменным термическим и механическим нагрузкам, а также действию органических масел и топлив при повышенных температурах. Уплотнительный прокладочный материал включает несколько совмещенных слоев из полимерного композита, матрица которого выполнена из вулканизата каучука. Состав содержит: бутадиен-нитрильный каучук, дисперсный и волокнистый наполнители. Кроме того, в состав полимерного композита, дополнительно сверх 100 мас. , введен борорганический полимер класса полиметиленэфиров фенолов и борной кислоты. Изобретение позволяет повысить удельную прочность при разрыве, уплотняющую способность уплотнительного материала, термическую стабильность и фунгицидные свойства, снизить возможность набухания уплотнительного материала в органических маслах и топливах. 2 табл.

Наверх