Резиновая смесь
Владельцы патента RU 2745994:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" (RU)
Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к производству резиновых смесей для изготовления изделий, эксплуатируемых в условиях воздействия морской воды. Резиновая смесь содержит бутадиен-нитрильный каучук с массовой долей связанного нитрила акриловой кислоты в пределах от 36 до 40%, бутилкаучук БК-1675, бутадиен-метилстирольный каучук с содержанием α-метилстирола 22-25 мас.%, полиизобутилен высокомолекулярный П-200, серу, N,N'-дитиодиморфолин, N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид, оксид цинка, стеариновую кислоту, гепсол ХПК, N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин, ацетонанил Н, технический углерод N 220, технический углерод П 514, тонкомолотый минеральный порошок из шунгита, канифоль, фактис темный, N-нитрозодифениламин, масло индустриальное И-12А и транс-полинорборнен. Технический результат - повышение динамических и упругопрочностных характеристик резины, ее стойкости к действию морской воды. 2 табл.
Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к производству резиновых смесей для изготовления изделий различного назначения, в том числе эксплуатируемых в условиях воздействия морской воды.
Известна резиновая смесь, включающая каучук БНКС-18АН, серу, сульфенамид Ц, N,N'-дифенилгуанидин, белила цинковые, диафен ФП, ацетонанил Н, канифоль, стеарин, сверхвысокомолекулярный полиэтилен, модифицированный 7 мас. % природного углеродсодержащего материала - карбосила, технический углерод П-803, технический углерод П-324, диоктилсебацинат (RU 2437903 С2, опубл. 27.12.2011).
Недостатком данной резины на основе указанной резиновой смеси является недостаточно высокие показатели условной прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве.
Наиболее близкой по технической сущности (прототип) является композиционная резиновая смесь для акустических покрытий, включающая бутадиен-нитрильный каучук с массовой долей связанного нитрила акриловой кислоты НАК в пределах от 27 до 30%; полиизопреновый каучук СКИ-3; серу; М-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид; дибензтиазолилдисульфид; оксид цинка; стеариновую кислоту; фенил-2-нафтиламин; ацетонанил Н; технический углерод П 803; технический углерод N 220; корундовые микросферы HCM-L; транс-полинорборнен; масло индустриальное И-12А; N-нитрозодифениламин; сэвилен; пластификатор эфирного типа дибутилфталат; гепсол ХПК (RU 2690807 С1, опубл. 05.06.2019).
Недостатком этой резины на основе указанной композиционной резиновой смеси является недостаточно высокие показатели тангенса угла механических потерь, стойкости к действию морской воды.
Задачей изобретения является создание резиновой смеси на основе комбинации бутил каучука БК-1675 (продукта совместной полимеризации изобутилена и изопрена), бутадиен-метилстирольного каучука с содержанием α-метилстирола 22-25 мас. % и бутадиен-нитрильного каучука с массовой долей связанного нитрила акриловой кислоты в пределах от 36 до 40% с улучшенными показателями упруго-прочностных характеристик и динамических свойств, которая может найти применение при производстве изделий различного назначения, в том числе работающих в морской воде, и которая расширит арсенал средств данного назначения.
Технический результат - повышение упруго-прочностных и динамических характеристик резины, ее стойкости к действию морской воды.
Технический результат достигается тем, что резиновая смесь для изготовления изделий, эксплуатируемых в условиях воздействия морской воды, включающая вулканизующий агент - серу, ускоритель вулканизации - N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид, активаторы вулканизации - оксид цинка, стеариновую кислоту, модификатор для резиновых смесей - гепсол ХПК, противостаритель - ацетонанил Н, наполнитель - технический углерод N 220, полимерный наполнитель - транс-полинорборнен, мягчитель - масло индустриальное И-12А, замедлитель подвулканизации - N-нитрозодифениламин, согласно изобретению, она дополнительно содержит бутилкаучук БК-1675, бутадиен-метилстирольный каучук с содержанием α-метилстирола 22-25 мас. %, бутадиен-нитрильный каучук с массовой долей связанного нитрила акриловой кислоты в пределах от 36 до 40%, полиизобутилен высокомолекулярный П-200, вулканизующий агент - N,N'-дитиодиморфолин, мягчители - канифоль, фактис темный, наполнители - технический углерод П 514, тонкомолотый минеральный порошок из шунгита, противостаритель - N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин при следующем соотношении исходных компонентов, мас. ч.:
| Бутилкаучук БК-1675 | 16,0-24,0 |
| Бутадиен-метилстирольный каучук с содержанием | |
| α-метилстирола 22-25 мас. % | 33,0-37,0 |
| Бутадиен-нитрильный каучук с массовой долей | |
| связанного нитрила акриловой кислоты | |
| в пределах от 36 до 40% | 43,0-47,0 |
| Полиизобутилен высокомолекулярный П-200 | 4,0-6,0 |
| Сера | 0,8-1,1 |
| N,N'-Дитиодиморфолин | 1,4-1,6 |
| N-Циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид | 0,9-1,1 |
| Оксид цинка | 4,0-5,0 |
| Стеариновая кислота | 1,0-1,5 |
| Гепсол ХПК | 0,3-0,6 |
| N-Изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин | 1,0-1,5 |
| Ацетонанил Н | 1,5-2,0 |
| Технический углерод N 220 | 55,0-60,0 |
| Технический углерод П 514 | 8,0-10,0 |
| Тонкомолотый минеральный порошок из шунгита | 4,5-5,5 |
| Канифоль | 1,5-2,0 |
| Фактис темный | 8,0-10,0 |
| N-Нитрозодифениламин | 0,5-1,0 |
| Масло индустриальное И-12А | 28,5-31,5 |
| транс-Полинорборнен | 19,0-21,0 |
Отличительными признаками заявляемого изобретения являются вышеперечисленные компоненты, введенные в состав резиновой смеси в оптимальных количественных соотношениях. Такое соотношение компонентов позволяет повысить упруго-прочностные и динамические характеристики резины, а именно, условную прочность при растяжении и относительное удлинение при разрыве, тангенс угла механических потерь, модуль упругости резины, а также повысить ее стойкость к действию морской воды.
Введение транс-полинорборнена, представляющего собой мелкозернистый порошок белого цвета с размерами частиц 300-400 мкм и насыпной плотностью 0,35-0,40 г/см3, в резиновую смесь без предварительной технологической доработки не представляется возможным из-за плохого совмещения с матрицей каучуков. Для устранения этого недостатка порошкообразный транс-полинорборнен перемешивали в индустриальном масле марки И-12А при температуре 70-80°С в течение 1,5-2,0 ч в специальной емкости с перемешивающим устройством. Затем полученный в результате перемешивания продукт усредняли на вальцах ВН 2102 (650 300/300) при постоянном подрезе с двух сторон валка образующегося на валке вальцов крутящегося запаса композиции в течение 20 мин при температуре валков 50-60°С. После усреднения полученная композиция срезалась с валка в виде листов. Полученный в результате перемешивания каучукоподобный продукт использовали для изготовления резиновой смеси.
Резиновую смесь готовили смешением всех рецептурных компонентов в резиносмесителе SKI-3L.
Составы резиновых смесей приведены в табл. 1. Физико-механические показатели вулканизатов приведены в табл. 2. Исследования физико-механических свойств резин осуществлялись по стандартным методикам: условное напряжение при 100%-ом растяжении, условную прочность при растяжении и относительное удлинение при разрыве определяли по ГОСТ 270-75; твердость по Шору А - по ГОСТ 263-75; сопротивление раздиру - по ГОСТ 262-79; изменение массы после воздействия морской воды - по ГОСТ 9.030-74. Количественной характеристикой динамических свойств резины являются тангенс угла механических потерь, модуль упругости. Модуль упругости, тангенс угла механических потерь вулканизатов резиновой смеси определяли на динамическом механическом анализаторе Metravib VHF 104 согласно ГОСТ 23326-78.
Заявляемую резиновую смесь изготавливают из следующих материалов:
Бутилкаучук БК-1675 (ТУ 2294-021-48158319-2001); бутадиен-метилстирольный каучук с содержанием α-метилстирола 22-25 мас. % (ГОСТ 15627-79); бутадиен-нитрильный каучук с массовой долей связанного нитрила акриловой кислоты в пределах от 36 до 40% (ТУ 38.30313-2006); полиизобутилен высокомолекулярный П-200 (ГОСТ 13303-86); сера (ГОСТ 127.1-93); N,N'-дитиодиморфолин (ТУ 2478033-05807983-2002); N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид (ТУ 2491-055-05761637-2005); оксид цинка (ГОСТ 202-84); стеариновая кислота (ГОСТ 6484-96); гепсол ХПК (ТУ 6-01-5-81-97); N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин (ТУ 2492-002-0576-1637-99); ацетонанил Н (ТУ 2492-542-05763441-2013); технический углерод N 220 (ТУ 38 41558-97); технический углерод П 514 (ГОСТ 7885-86); тонкомолотый минеральный порошок из шунгита (ТУ 2169-001-77441524-2016); канифоль (ГОСТ 19113-84); фактис темный (ТУ 38.106257-79); N-нитрозодифениламин (ТУ 6-14-907-88); масло индустриальное И-12А (ГОСТ 20799-88); транс-полинорборнен (производство компании «Astron Industriebeteiligungs GmbH», Австрия). В предлагаемой резиновой смеси могут использоваться аналоги каучуков и ингредиентов, выпускаемые различными фирмами.
Из данных таблицы 2 следует, что вулканизаты резиновой смеси обладают меньшими изменениями массы после воздействия морской воды при 23°С в течение 120 ч, высокими показателями динамических свойств, а именно, тангенса угла механических потерь, что является важной характеристикой звукопоглощающих свойств резиновых изделий, эксплуатируемых в условиях воздействия морской воды, по сравнению с прототипом. Данные вулканизаты характеризуются достаточно хорошими значениями модуля упругости.
Резиновая смесь для изготовления изделий, эксплуатируемых в условиях воздействия морской воды, включающая вулканизующий агент - серу, ускоритель вулканизации - N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид, активаторы вулканизации - оксид цинка, стеариновую кислоту, модификатор для резиновых смесей - гепсол ХПК, противостаритель - ацетонанил Н, наполнитель - технический углерод N 220, полимерный наполнитель - транс-полинорборнен, мягчитель - масло индустриальное И-12А, замедлитель подвулканизации - N-нитрозодифениламин, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит бутилкаучук БК-1675, бутадиен-метилстирольный каучук с содержанием α-метилстирола 22-25 мас.%, бутадиен-нитрильный каучук с массовой долей связанного нитрила акриловой кислоты в пределах от 36 до 40%, полиизобутилен высокомолекулярный П-200, вулканизующий агент - N,N'-дитиодиморфолин, мягчители - канифоль, фактис темный, наполнители - технический углерод П 514, тонкомолотый минеральный порошок из шунгита, противостаритель - N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин при следующем соотношении исходных компонентов, мас. ч.:
| Бутилкаучук БК-1675 | 16,0-24,0 |
| Бутадиен-метилстирольный каучук с содержанием | |
| α-метилстирола 22-25 мас.% | 33,0-37,0 |
| Бутадиен-нитрильный каучук с массовой долей | |
| связанного нитрила акриловой кислоты | |
| в пределах от 36 до 40% | 43,0-47,0 |
| Полиизобутилен высокомолекулярный П-200 | 4,0-6,0 |
| Сера | 0,8-1,1 |
| N,N'-Дитиодиморфолин | 1,4-1,6 |
| N-Циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид | 0,9-1,1 |
| Оксид цинка | 4,0-5,0 |
| Стеариновая кислота | 1,0-1,5 |
| Гепсол ХПК | 0,3-0,6 |
| N-Изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин | 1,0-1,5 |
| Ацетонанил Н | 1,5-2,0 |
| Технический углерод N 220 | 55,0-60,0 |
| Технический углерод П 514 | 8,0-10,0 |
| Тонкомолотый минеральный порошок из шунгита | 4,5-5,5 |
| Канифоль | 1,5-2,0 |
| Фактис темный | 8,0-10,0 |
| N-Нитрозодифениламин | 0,5-1,0 |
| Масло индустриальное И-12А | 28,5-31,5 |
| транс-Полинорборнен | 19,0-21,0 |
