цеолитосодержащая морозостойкая резиновая смесь

Классы МПК:C08L9/02 сополимеры с акрилонитрилом
C08L23/06 полиэтен
C08K3/36 диоксид кремния
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):ООО "НОРДЭЛАСТ" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2006-08-31
публикация патента:

Изобретение относится к резиновой промышленности, к получению морозо-, износостойких резин на основе бутадиен-нитрильного каучука. Каучук содержит 17-23 мас.% нитрила акриловой кислоты. Резиновая смесь включает серу, оксид цинка, N,N-дифенилгуанидин, технический углерод П803. В резиновую смесь дополнительно вводят полимерную композицию сверхвысокомолекулярного полиэтилена с природным цеолитом при их массовом соотношении 10-30:0,5-2,0 в количестве 10,5-32,0 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Природный цеолит подвергают предварительно механической активации. Изобретение позволяет существенно улучшить морозостойкость, маслостойкость резин, что увеличивает ресурс работы уплотнительных устройств, используемых в подвижных узлах трения при естественно-низких температурах. 2 табл.

Формула изобретения

Резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-23 мас.%, включающая серу, N,N-дифенилгуанидин, ди-(2-бензотиазолил)дисульфид, оксид цинка, стеариновую кислоту, альдоль-цеолитосодержащая морозостойкая резиновая смесь, патент № 2326903 -нафтиламин, N-(4-гидроксифенил)нафтиламин-2, N-(1,3-диметилбутил)-N-фенилендиамин-1,4, технический углерод П803 с удельной поверхностью 12-18 м 2/г, дибутилфталат, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит полимерную композицию сверхвысокомолекулярного полиэтилена с природным цеолитом, подвергнутым механической активации, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

бутадиен-нитрильный каучук с содержанием  
нитрила акриловой кислоты 17-23 мас.%100
сера2,45-2,65
N,Nцеолитосодержащая морозостойкая резиновая смесь, патент № 2326903 -дифенилгуанидин0,2-0,3
ди(2-бензотиазолил)дисульфид 2,6-2,8
оксид цинка 7,4-7,6
альдоль-цеолитосодержащая морозостойкая резиновая смесь, патент № 2326903 -нафтиламин3,8-4,2
N-(4-гидроксифенил)нафтиламин-20,9-1,1
N-(1,3-диметилбутил)-Nцеолитосодержащая морозостойкая резиновая смесь, патент № 2326903 -фенилендиамин-1,40,8-1,2
технический углерод П803 128-132
стеариновая кислота 0,8-1,2
дибутилфталат 18-22
полимерная композиция сверхвысокомолекулярного  
полиэтилена с природным цеолитом, подвергнутым 
механической активации, при их массовом  
соотношении 10-30:0,5-2,010,5-32,0

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке морозо-, износо-, маслостойких резин на основе бутадиен-нитрильного каучука СКН-18 для изготовления уплотнительных деталей, используемых в подвижных узлах механизмов, эксплуатирующихся в условиях низких температур.

Известно, что для изготовления маслобензостойких, износостойких манжет и уплотнителей используют резиновые смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука [1].

Известны резиновые смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука (БНКС-18), включающие наполнители, активаторы вулканизации, ускорители вулканизации, мягчители, диспергаторы и серу (возможно введение других целевых добавок) [2]. При этом улучшаются технологические свойства резиновой смеси (пластичность, шприцуемость и др.) и технические параметры резин (прочностные характеристики, маслобензостойкость). Однако резины на основе БНКС-18 имеют невысокие триботехнические показатели и морозостойкость.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленной смеси является резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-23 мас.%, включающая серу, N,N-дифенилгуанидин, ди-(2-бензотиазолил) дисульфид, оксид цинка, стеариновую кислоту, альдоль-цеолитосодержащая морозостойкая резиновая смесь, патент № 2326903 -нафтиламин, N-(4-гидроксифенил) нафтиламин-2, N-(1,3-диметилбутил)-Nцеолитосодержащая морозостойкая резиновая смесь, патент № 2326903 -фенилендиамин-1,4, технический углерод П803 с удельной поверхностью 12-18 м2/г, дибутилфталат, дисульфид молибдена, цеолитосодержащая морозостойкая резиновая смесь, патент № 2326903 -сиалон общей формулы Si6-XAl XOXN8-X, где х=0,8÷4 и фторопласт-4МБ (прототип - RU 2125068 С1, 1996).

К недостаткам известной резиновой смеси следует отнести недостаточные морозо- и износостойкость.

Целью изобретения является повышение морозостойкости и износостойкости бутадиен-нитрильной резины.

Поставленная цель достигается тем, что резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-23 мас.%, включающая серу, N,Nцеолитосодержащая морозостойкая резиновая смесь, патент № 2326903 -дифенилгуанидин, ди-(2-бензотиазолил) дисульфид, оксид цинка, стеариновую кислоту, альдоль-цеолитосодержащая морозостойкая резиновая смесь, патент № 2326903 -нафтиламин, N-(4-гидроксифенил) нафтиламин-2, N-(1,3-диметилбутил)-Nцеолитосодержащая морозостойкая резиновая смесь, патент № 2326903 -фенилендиамин-1,4, технический углерод П803 с удельной поверхностью 12-18 м2/г, дибутилфталат, дополнительно содержит вместо дисульфида молибдена, цеолитосодержащая морозостойкая резиновая смесь, патент № 2326903 -сиалона и фторопласта-4МБ полимерную композицию сверхвысокомолекулярного полиэтилена с природным цеолитом, подвергнутым механической активации, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Бутадиен-нитрильный каучук с содержанием нитрила  
акриловой кислоты 17-23 мас.%100,00
Сера2,45-2,65
N,Nцеолитосодержащая морозостойкая резиновая смесь, патент № 2326903 -Дифенилгуанидин0,20-0,30
Ди(2-бензотиазолил)дисульфид 2,6-2,8
Оксид цинка 7,40-7,60
Альдоль-цеолитосодержащая морозостойкая резиновая смесь, патент № 2326903 -нафтиламин3,80-4,20
N-(4-Гидроксифенил)нафтиламин-2 0,90-1,10
N-(1,3-Диметилбутил)-Nцеолитосодержащая морозостойкая резиновая смесь, патент № 2326903 -фенилендиамин-1,40,80-1,20
Технический углерод П803 128-132
Стеариновая кислота 0,80-1,20
Дибутилфталат 18,0-22,0
Полимерная композиция сверхвысокомолекулярного  
Полиэтилена с природным цеолитом, подвергнутым 
механической активации, при их массовом  
соотношении 10-30:0,5-2,010,5-32,0

Природный цеолит месторождения Хонгуруу Республики Саха (Якутия) представляет собой каркасный алюмосиликат, во внутрикристаллическом пространстве которого размещены обменные катионы щелочных и щелочно-земельных металлов и молекулы воды.

Цеолиты называют также молекулярными ситами, поскольку в их кристаллах имеется развитая система пор и каналов молекулярного размера, что обуславливает их уникальные адсорбционные свойства. Химический состав цеолита: SiO 2 - 63-68%, Al2О3 - 11-13%, Na2O - 2-5%, СаО - 0,67-1,77%, TiO2, Fe2O 3, FeO - остальное. Общая формула может быть показана следующим образом:

Me2/nO·Al 2O3·xSiO2 ·yH2O,

где Me - катион щелочного или щелочно-земельного металла, n - его валентность.

Размер частиц составляет 1,6-4 мкм, плотность 0,62-0,72 г/см 3.

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) - белый кристаллический полимер (степень кристалличности - 49%) с молекулярной массой 2000000, относящийся к классу полиэтиленов высокой плотности, обладает высокими морозо-, влаго-, износостойкостью, химической инертностью и низким коэффициентом трения.

Перед введением в эластомерную смесь цеолиты прокаливают при температуре 450°С и времени прокаливания 60 минут. Затем для удаления адсорбционной воды цеолиты подвергают механической активации, которая происходит за счет центробежных сил при вращении барабанов вокруг общей и планетарной осей мельницы АГО-2с (время активации - 2 мин, частота вращения вала электродвигателя - 1450 об/мин, частота вращения барабанов - 1290 об/мин). Активация приводит к диспергированию частиц и повышению структурной активности природного цеолита:

удельный объем пор (см3/г) увеличивается в 1,3 раза;

удельная геометрическая поверхность (м 2/г) увеличивается в 1,5 раза.

Прокаленные природные цеолиты, подвергнутые механической активации, вводят в порошкообразный сверхвысокомолекулярный полиэтилен путем сухого смешения в лопастном смесителе в течение 2-3 минут. Таким образом, получают полимерную композицию, которую затем вводят на вальцах в резиновую смесь в течение 5 мин при температуре валков 50-60°С. Вулканизацию проводят при температуре 155°С в течение 20 мин. Выдержка вулканизатов до испытаний не менее 6 часов. Состав резиновых смесей приведен в табл.1.

Физико-механические показатели вулканизатов определяют по ГОСТ 270-75, объемный износ при абразивном истирании по ГОСТ 25509-79, коэффициент морозостойкости по эластическому восстановлению после сжатия по ГОСТ 13808-79, степень набухания в углеводородной среде по ГОСТ 9.030-74.

Свойства вулканизатов приведены в табл.2.

Технико-экономическая эффективность

Использование данного изобретения позволяет существенно повысить морозостойкость и износостойкость резин, что приведет к увеличению ресурса работы уплотнений, изготовленных из этих резин и используемых в узлах трения машин и механизмов, эксплуатирующихся при естественно-низких температурах.

Как видно из приведенных данных, вулканизаты из резиновой смеси заявляемого состава превосходят резины из известной смеси (прототипа): морозостойкость увеличилась в 1,2 раза, объемный износ при абразивном истирании уменьшился в 1,2 раза (т.е. износостойкость увеличилась в 1,2 раза) при сохранении уровня прочности при растяжении и маслостойкости.

Источники информации

1. Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник. / Под ред. А.И.Голубева, Л.А.Кондакова. - М.: Машиностроение, 1986. - 464 с.

2. Федюкин Д.Л., Махлис Ф.А. Технические и технологические свойства резин. - М.: Химия, 1985. - 217 с.

3. Челищев Р.Ф., Беренштейн Б.Г, Володин В.Ф. Цеолиты - новый тип минерального сырья. - М.: Недра, 1987. - 176 с.

Таблица 1
Состав резиновых смесей
ИнгредиентСостав, мас.ч.
известная по изобретениюконтрольные
12 345 678 9
Бутадиен-нитрильный каучук с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-23 мас.%100,0 100,0100,0 100,0100,0100,0 100,0100,0 100,0
Сера2,5 2,452,65 2,502,452,50 2,502,50 2,50
N,Nцеолитосодержащая морозостойкая резиновая смесь, патент № 2326903 -Дифенилгуанидин0,25 0,200,300,25 0,200,25 0,250,250,25
Ди(2-бензотиазолил)дисульфид 2,72,602,80 2,702,602,70 2,702,70 2,70
Оксид цинка 7,57,407,60 7,507,407,50 7,507,50 7,50
Альдоль-цеолитосодержащая морозостойкая резиновая смесь, патент № 2326903 -нафталамин4,0 3,804,204,00 3,804,00 4,004,004,00
N-(4-Гидроксифенил)нафтиламин-2 1,00,901,10 1,000,901,00 1,001,00 1,0
N-(1,3-Диметилбутил)-Nцеолитосодержащая морозостойкая резиновая смесь, патент № 2326903 -фенилендиамин-1,41,0 0,801,201,00 0,801,00 1,001,001,00
Технический углерод П803 130,0128,0132,0 130,0128,0 130,0130,0130,0 130,0
Стеариновая кислота1,00,80 1,201,00 0,801,001,00 1,001,00
Дибутилфталат20,0 18,022,020,0 18,020,0 20,020,020,0
Полимерная композиция сверхвысокомолекулярного полиэтилена с прокаленным природным цеолитом, подвергнутым механической активации 10,5 21,032,0 31,042,55,5 22,541,0

Таблица 2
Свойства вулканизатов
ПоказательРезиновая смесь по примерам
известная по изобретениюконтрольные
12 345 678 9
Условная прочность при растяжении, МПа13,812,9 13,514,214,5 10,613,2 11,49,8
Относительное удлинение при разрыве, %235 263251210 208165280 196203
Коэффициент морозостойкости по эластическому восстановлению после сжатия, 20% при - 50°С0,468 0,5670,6140,687 0,6540,423 0,4610,3980,415
Объемный износ при абразивном истирании, см30,131 0,1050,0860,048 0,0560,120 0,1620,1410,128
Степень набухания в масле АМГ-10 при 70°С в течение 72 ч, %-0,018 -0,017-0,016-0,016 -0,015-0,018 -0,020-0,021-0,016
Коэффициент трения 0,820,910,90 0,830,85 0,980,910,92 0,82

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2326903

patent-2326903.pdf

Класс C08L9/02 сополимеры с акрилонитрилом

морозостойкая резиновая смесь -  патент 2522610 (20.07.2014)
полимерная композиция -  патент 2519402 (10.06.2014)
вулканизуемая резиновая смесь -  патент 2507224 (20.02.2014)
композиционный полимерный материал для палубных и напольных покрытий -  патент 2507223 (20.02.2014)
маслобензостойкая резиновая смесь -  патент 2507221 (20.02.2014)
вулканизующаяся полимерная композиция, способ ее получения, полимерный вулканизат и способ его получения -  патент 2506286 (10.02.2014)
полимерная композиция для изготовления труб -  патент 2505563 (27.01.2014)
вулканизуемая резиновая смесь -  патент 2503692 (10.01.2014)
твердый полимерный электролит для литиевых источников тока -  патент 2503098 (27.12.2013)
резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука -  патент 2501820 (20.12.2013)

Класс C08L23/06 полиэтен

способ изготовления изделий из гранулированных полимерных материалов (варианты) -  патент 2527049 (27.08.2014)
напольное или настенное покрытие -  патент 2524310 (27.07.2014)
огнестойкая резиновая смесь -  патент 2522627 (20.07.2014)
полимерная композиция и способ получения пластмассовых бутылок в двухстадийном процессе инжекционно-раздувного формования -  патент 2520564 (27.06.2014)
ударопрочная композиция полиэтилена низкой плотности (lldpe) и изготовленные из нее пленки -  патент 2517166 (27.05.2014)
полимерная композиция, стойкая к воздействию ионизирующего излучения. -  патент 2515616 (20.05.2014)
полимерная композиция, стойкая к воздействию ионизирующего излучения. -  патент 2515558 (10.05.2014)
полимерная композиция, стойкая к воздействию ионизирующего излучения. -  патент 2515135 (10.05.2014)
способ изготовления резинополимерных изделий -  патент 2513855 (20.04.2014)
полиэтилен, имеющий повышенную скорость кристаллизации и улучшенное сопротивление растрескиванию под действием окружающей среды -  патент 2513703 (20.04.2014)

Класс C08K3/36 диоксид кремния

Наверх