Терморадиационностойкая эластомерная композиция

Изобретение относится к области промышленного производства резин и резиноподобных материалов, а именно к производству эластомерных материалов, используемых для изготовления различных резинотехнических деталей (РТД), подвергающихся одновременному воздействию радиации и повышенных температур при различных режимах механических нагружений. Описана терморадиационностойкая эластомерная композиция, содержащая в качестве полимерной основы непредельный карбоцепной каучук, вулканизующую систему, антиоксидант, наполнитель - технический углерод, отличающаяся тем, что дополнительно содержит кремнеорганический пластификатор, антирадиационный наполнитель, из ряда непредельных карбоцепных каучуков выбран бутадиенметилстирольный, а в качестве вулканизующей системы используют сочетание серы, тиурама и оксида цинка, в качестве антирадов-антиоксидантов - производное анилина и фенил-2-нафтиламин в следующих соотношениях компонентов, масс. ч: синтетический бутадиенметилстирольный каучук 100,0, вулканизующая система 9,0, антирады-антиоксиданты 1,0-3,0, антирадиационный наполнитель 5,0-8,0, наполнитель - технический углерод 75,0, кремнеорганический пластификатор и парафин 8,0. Технический результат: улучшение эксплуатационных характеристик материала при работе в условиях воздействия повышенных температур и ионизирующего излучения. 1 табл.

 

Изобретение относится к области промышленного производства резин и резиноподобных материалов, а именно к производству эластомерных материалов, используемых для изготовления различных резинотехнических деталей (РТД), подвергающихся одновременному воздействию радиации и повышенных температур при различных режимах механических нагружений. Изобретение может быть использовано при изготовлении РТД для оборудования атомной энергетики, судостроения и в других отраслях.

Основным преимуществом резины как конструкционного материала является высокая эластичность. Некоторые резины обладают не только высокой эластичностью, но и терморадиационной стойкостью, что позволяет применять их при изготовлении РТД различного типа, в частности, для уплотнителей подвижных и неподвижных соединений различной конфигурации, комплектующих АЭС и другие объекты атомной техники (атомные подводные лодки, атомоходы и т.д.).

Известна рентгенозащитная и радиационно-стойкая резина, применяемая в медицине, на основе различных каучуков (этиленпропилендиеновый СКЭПТ-100, бутадиеннитрильный СКН-40 или СКН-40М, синтетический изопреновый СКИ-3 и натуральный) по патенту РФ №2054439 с высокой эластичностью, прочностью и динамической выносливостью при изгибе (до 12.000 циклов). Рентгенозащитные свойства достигаются применением в рецептуре оксидов редкоземельных металлов и хлорсульфированным полиэтиленом. Однако, эта резиновая смесь не предназначена для изготовления деталей, работающих одновременно и под воздействием повышенных температур.

В заявке на патент №94005540 упоминаются рентгенозащитные резины, содержащие полиизопреновый каучук, оксиды свинца и используемые для облицовки помещений с рентгеновской аппаратурой, изготовления защитных экранов и т.д. (ТУЗВ10455-72). Радиационная стойкость таких резин достигается за счет введения производных свинца, обладающего высокой токсичностью. Еще одним недостатком этих рецептур является повышение скорости накопления относительной остаточной деформации. Последнее не позволяет использовать такие рецептуры для изготовления работоспособных уплотнительных резино-технических изделий.

Наиболее близким по совокупности признаков и достигаемому техническому результату прототипом является резиновая смесь по патенту №2383566 на основе бутадиенметилстирольного каучука, содержащая вулканизующую группу - серу, дибензтиазолилдисульфид и дифенилгуанидин, и в качестве активатора вулканизации -оксид цинка при следующих соотношениях компонентов, масс.ч.:

бутадиенметилстирольный каучук 100,0
оксид цинка 5,0
дибензтиазолилдисульфид 1,5
сера 2,0
дифенилгуанидин 0,3
наполнитель - технический углерод П324 50,0.

Данная резиновая смесь обладает высоким уровень радиационной стойкости. Однако, после облучения дозой 100 Мрад эта резина сохраняет только 67% от исходной прочности и 70% от исходного относительного удлинения при разрыве.

Это обусловлено протеканием в резине основных радиационно-химических процессов:

- радиационного сшивания макроцепей - образования поперечных межмолекулярных связей;

- радиационной деструкции;

- радиационного окисления;

- газовыделения.

Задачей заявленного изобретения является разработка терморадиационностойкой эластомерной композиции для изготовления РТД, применяемых при одновременном воздействии повышенных температур и радиационного излучения в спецтехнике.

Техническим результатом, получаемым при практическом использовании РТД из заявляемой композиции, является улучшение их эксплуатационных характеристик при работе в условиях одновременного воздействия повышенных температур и ионизирующего излучения.

Таким образом, заявленная эластомерная композиция позволит изготавливать РТД, подвергающихся одновременному воздействию радиации и повышенных температур (до 60°С) при различных режимах механических нагружений.

Указанный результат достигается за счет рецептурного состава заявленной эластомерной композиции, содержащей в качестве полимерной основы непредельный карбоцепной каучук (в частности, синтетический бутадиенметилстирольный каучук), в качестве наполнителя - технический углерод, а также серную вулканизующую систему и антирады-антиоксиданты. Кроме того, она содержит антирадиационный наполнитель в следующих соотношениях компонентов, масс.ч:

синтетический бутадиенметилстирольный каучук 100,0
вулканизующая система 9,8
антирады-антиоксиданты 1,0-3,0
антирадиационный наполнитель 8,0-11,0
наполнитель (технический углерод) 75,0
пластификатор 8,0.

Основную массу заявленной композиции составляют синтетический бутадиенметилстирольный каучук, содержащий в своем составе ароматические группы, что создает внутреннюю защиту за счет процессов внутримолекулярного переноса энергии возбуждения и рассеивания ее фенильными кольцами, и наполнитель, которые в основном определяют технологические и эксплуатационные свойства эластомерных композиций. Вся совокупность компонентов и соотношение их массовых частей, установленное в основном экспериментальным путем, позволяет получить не только хорошие физико-химические характеристики и терморадиационную стойкость эластомерной композиции, но и обеспечить качество изготовляемых из них РТД.

Эксперименты проводились с учетом того, что большинство компонентов заявленной эластомерной композиции многофункциональны. Поэтому для получения вулканизатов из синтетического бутадиенметилстирольного каучука с высокой радиационной стойкостью при повышенных температурах в качестве вулканизующей системы была выбрана сера с тиурамом и оксидом цинка в качестве ускорителя и активатора вулканизации, соответственно. Увеличение общей серы в резинах на основе синтетического бутадиенметилстирольного каучука приводит к снижению скорости радиационного сшивания и деструкции, тем самым резко повышая радиационную стойкость резин в свободном и сжатом состоянии.

Антиоксиданты, применяемые в эластомерной композиции, эффективно защищают не только от теплового старения, но и повышают радиационную стойкость эластомерной композиции.

Применение в качестве наполнителя в эластомерной композиции технического углерода позволяет замедлить ухудшение физико-механических характеристик эластомерной композиции в процессе терморадиационного старения.

Введение в эластомерную композицию парафина и кремнеорганической жидкости в качестве пластификаторов практически не влияют на скорость структурирования эластомерной композиции, но значительно улучшает ее технологические свойства.

Использование антирадиационного наполнителя взамен применяющихся высокотоксичных оксидов свинца позволяет обеспечить высокую радиационную стойкость.

Возможность достижения положительного эффекта при осуществлении изобретения иллюстрируют примеры 1-2 в таблице 1.

Пример 1. Для изготовления резиновой смеси используют стандартную вулканизационную систему, состоящую из серы, оксида цинка и тетраметилтиурамдисульфида. В качестве наполнителя используется техуглерод по ГОСТ 7885-76 и антирадиационный наполнитель в количестве 5,0 м.ч., в качестве противостарителя - аминсодержащий антиоксидант. Резиновая смесь изготавливалась на вальцах Пд 630 315/315 по стандартной технологии и вулканизовалась при температуре 151°С в течение 15 минут.'

В примере 2 в рецептуре резиновой смеси увеличили содержания антирада-антиокислителя до 3,0 м.ч. и антирадиционного наполнителя до 8,0 м.ч. Резиновая смесь изготавливалась на вальцах Пд 630 315/315 по стандартной технологии и вулканизовалалсь при температуре 151°С в течение 30 минут.'

Коэффициенты старения по показателям «условная прочность при растяжении» и «относительное удлинение после разрыва» резин по примерам 1, 2 после одновременного воздействия повышенной температуры 60°С и радиационного излучения 100 Мрад составляют 1,00-1,09 и 0,61, соответственно. При этом коэффициенты старения резины-прототипа, испытанной в тех же условиях, значительно меньше и составляют только 0,26 и 0,15.

Кроме того, введение антирадов-антиоксидантов значительно улучшает теплостойкость резин из заявленной эластомерной композиции. Значения показателя «относительная остаточная деформация после сжатия» резин по примерам 1, 2 после одновременного воздействия повышенной температуры 60°С и радиационного излучения 100 Мрад составляют 68-82%, в то время как значение показателя ООД резины-прототипа составляет 82-87%.

Как видно из приведенных данных, резины из заявленной эластомерной композиции отличаются значительно более высоким уровнем теплорадиационностойкости и физико-механических характеристик, по сравнению с резиной-прототипом.

Из представленных данных следует, что положительный эффект - сохранение физико-механических показателей резин после одновременного воздействия повышенной температуры и радиационного излучения - достигается за счет совместного использования антирадиационных антиоксидантов и наполнителей.

Терморадиационностойкая эластомерная композиция, содержащая в качестве полимерной основы непредельный карбоцепной каучук, вулканизующую систему, антиоксидант, наполнитель - технический углерод, отличающаяся тем, что дополнительно содержит кремнеорганический пластификатор, антирадиационный наполнитель, из ряда непредельных карбоцепных каучуков выбран бутадиенметилстирольный, а в качестве вулканизующей системы используют сочетание серы, тиурама и оксида цинка, в качестве антирадов-антиоксидантов - производное анилина и фенил-2-нафтиламин в следующих соотношениях компонентов, мас. ч.:

синтетический бутадиенметилстирольный каучук 100,0
вулканизующая система 9,0
антирады-антиоксиданты 1,0-3,0
антирадиационный наполнитель 5,0-8,0
наполнитель - технический углерод 75,0
кремнеорганический пластификатор и
парафин 8,0



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области космического материаловедения, в частности к разработкам материалов, обеспечивающих дополнительную защиту элементной базы, отдельных узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры от повреждающего воздействия ионизирующего излучения космического пространства.

Изобретение относится к области изготовления полимерных композиционных материалов для защиты от различного рода излучений, в частности радиационной защиты. Смешению подвергают последовательно в качестве связующего - эпоксидно-диановую смолу - 100 масс.

Изобретение относится к области ядерной физики и предназначено для оперативного определения транспортабельности радиоактивных аэрозолей (ТРА) в промышленных условиях, в частности для предприятий ядерного топливного цикла.

Изобретение относится к области защиты от ионизирующего и сверхвысокочастотного излучения. Предлагаемый композиционный материал состоит из сверхвысокомолекулярного полиэтилена 40-62 мас.%, порошка вольфрама 18-20 мас.%, нитрида бора 15-20 мас.% и технического углерода УМ-76 5-20 мас.%.

Изобретение относится к области защиты от ионизирующего и сверхвысокочастотного излучения. Предлагаемый композиционный материал состоит из: сверхвысокомолекулярного полиэтилена - 50-75 масс.%, пентаборида дивольфрама - 20-30 масс.% и технического углерода УМ-76 - 5-20 масс.%.

Изобретение относится к способам изготовления электроизоляционных эпоксидных заливочных компаундов, наполненных порошковым ультрадисперсным наполнителем или их смесью, в частности для создания монолитных радиотехнических схем или их узлов.

Изобретение относится к способу получения радиационно-защитного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена для изготовления конструкционных изделий радиационной защиты.

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к материалам для защиты от ионизирующего излучения, и предназначено для использования при изготовлении элементов радиационно-защитных экранов.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и защите окружающей среды, в частности к средствам для дезактивации почв, зараженных радиоактивными элементами. Средство для дезактивации почв, зараженных радиоактивными элементами, содержит в своем составе поли-N,N-диалкил-3,4-диметиленпирролидиний галогенид общей формулы в которой R1 и R2 означают независимо друг от друга линейный или разветвленный алкил с 1-6 атомами углерода и X означает фтор, хлор, бром, йод или тетрафторборат, причем средняя молекулярная масса полимера составляет от 75000 до 100000 г/моль.
Изобретение относится к полимерной композиции для радиационной защиты электронных приборов, содержащей полимерное связующее, литий и бор в качестве экранирующих наполнителей (агентов), которая может быть использована для изготовления защитных материалов для биологической защиты, в качестве теневой защиты ядерных энергетических установок, аппаратуры ядерно-опасных объектов.

Настоящее изобретение относится к области получения каучуков, а также резин на их основе. Описан способ получения каучука анионной полимеризацией сопряженного диена и/или сополимеризацией сопряженных диена и винилароматического соединения в среде органического растворителя в присутствии электронодонора и органоцинката лития общей формулы R4ZnLi2 в качестве инициатора.

Изобретение относится к композициям на основе синтетических веществ, вулканизируемой резины. Оно может быть использовано при разработке быстровулканизующихся резиновых смесей на основе изопреновых каучуков, применяемых для резиновых изделий.

Изобретение относится к каучуковой композиции и покрышке. Композиция содержит диеновый полимер, диоксид кремния и смолу, где: 5 МПа ≤ модуль накопления упругой деформации (Е') каучуковой композиции при -20°С ≤ 10 МПа; модуль накопления упругой деформации (Е') при -20°С и тангенс потерь (tan δ) при -20°С каучуковой композиции удовлетворяют формуле (1) и массовое отношение содержания диоксида кремния (мас.ч.) по отношению к массовому содержанию смолы (мас.ч.) или соотношение содержание диоксида кремния/содержание смолы находится в диапазоне от 1 до 3.
Изобретение относится к способу получения частиц эластомера из водной суспензии, содержащей множество частиц эластомера, имеющего размер частиц 0,05-25 мм, суспендированные в ней.

Изобретение относится к способу получения вулканизированной резиновой композиции, вулканизированной резиновой композиции и нешипованной шине. Способ получения вулканизированной резиновой композиции включает: (а) этап получения маточной смеси бутадиенового каучука и диоксида кремния, (b) этап получения маточной смеси изопренового каучука и диоксида кремния, (с) этап вымешивания маточной смеси, полученной в (а), и маточной смеси, полученной в (b), и (d) этап вулканизации вымешанного продукта, полученного в (с), в котором образуемая вулканизированная резиновая композиция включает фазу БК и фазу ИК, которые являются несмешиваемыми друг с другом.

Изобретение относится к способу получения композиции вулканизированной резины, композиции вулканизированной резины и нешипованной шине. Способ включает: (а) стадию получения маточной смеси, содержащей модифицированный сопряженный диеновый полимер и диоксид кремния, (b) стадию получения маточной смеси, содержащей изопреновый каучук и диоксид кремния, (с) стадию пластификации маточной смеси, полученной на стадии (а), и маточной смеси, полученной на стадии (b), и (d) стадию вулканизации пластифицированного продукта, полученного на стадии (с), где полученная композиция вулканизированной резины содержит: фазу А, содержащую модифицированный сопряженный диеновый полимер, и фазу В, содержащую изопреновый каучук, которые являются не смешиваемыми друг с другом.

Изобретение относится к получению модифицированных каучуков методом анионной растворной полимеризации. Предложен способ получения каучука анионной растворной полимеризацией сопряженного диена или сополимеризацией сопряженного диена и винилароматического соединения в среде органического растворителя в присутствии литийорганического N,N-дизамещенного аминометилстирольного олигомерного инициатора, специального N,N-дизамещенного аминометилстирольного мономера и концевого функционализирующего агента c общей формулой (CH3)2Hal2Si, где Hal - атом галогена.

Изобретение относится к способу получения вулканизированной резиновой смеси и к нешипованной шине. Способ получения вулканизированной резиновой смеси включает: (а) стадию получения маточной смеси, содержащей бутадиеновый каучук и диоксид кремния, (б) стадию получения маточной смеси, содержащей изопреновый каучук и диоксид кремния, (в) стадию пластификации маточной смеси, полученной на стадии (а), и маточной смеси, полученной на стадии (б), и (г) стадию вулканизации пластифицированного продукта, полученного на стадии (в), где полученная вулканизированная резиновая смесь содержит фазу БК и фазу ИК, которые являются несмешивающимися друг с другом.

Изобретение относится к каучуковой композиции и покрышке. Каучуковая композиция содержит три типа диеновых полимеров, образующих множество полимерных фаз, несмешиваемых друг с другом, диоксид кремния и технический углерод.
Изобретение относится к способу получения водной суспензии, включающей частицы сополимера, и к водной суспензии, получаемой этим способом. Способ приготовления водной суспензии включает частицы сополимера, суспендированные в ней, и стадии приготовления.

Изобретение относится к полиамидной композиции, пригодной для получения изделий, обладающих повышенной химической стойкостью. Полиамидная композиция содержит: (а) по меньшей мере одну полиамидную смесь, образованную (i) по меньшей мере одним полиамидом 6,6, количество концевых аминогрупп (AEG) которого больше количества концевых карбоксильных групп (CEG), и (ii) по меньшей мере одним длинноцепочечным полиамидом, представляющим собой полиамид 6,10, (b) по меньшей мере один армирующий наполнитель, (с) по меньшей мере один термостабилизатор, (d) стеарат алюминия и необязательно (е) по меньшей мере одну добавку.

Изобретение относится к области промышленного производства резин и резиноподобных материалов, а именно к производству эластомерных материалов, используемых для изготовления различных резинотехнических деталей, подвергающихся одновременному воздействию радиации и повышенных температур при различных режимах механических нагружений. Описана терморадиационностойкая эластомерная композиция, содержащая в качестве полимерной основы непредельный карбоцепной каучук, вулканизующую систему, антиоксидант, наполнитель - технический углерод, отличающаяся тем, что дополнительно содержит кремнеорганический пластификатор, антирадиационный наполнитель, из ряда непредельных карбоцепных каучуков выбран бутадиенметилстирольный, а в качестве вулканизующей системы используют сочетание серы, тиурама и оксида цинка, в качестве антирадов-антиоксидантов - производное анилина и фенил-2-нафтиламин в следующих соотношениях компонентов, масс. ч: синтетический бутадиенметилстирольный каучук 100,0, вулканизующая система 9,0, антирады-антиоксиданты 1,0-3,0, антирадиационный наполнитель 5,0-8,0, наполнитель - технический углерод 75,0, кремнеорганический пластификатор и парафин 8,0. Технический результат: улучшение эксплуатационных характеристик материала при работе в условиях воздействия повышенных температур и ионизирующего излучения. 1 табл.

Наверх