маслостойкая резиновая композиция

Классы МПК:C08L9/02 сополимеры с акрилонитрилом
C08K13/02 органические и неорганические компоненты
C08K5/03 ароматических
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Химический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2003-09-03
публикация патента:

Изобретение относится к резиновой промышленности, а именно к маслостойкой резиновой композиции с высокими эксплуатационными характеристиками. Изготавливают резиновую композицию на основе бутадиеннитрильного каучука смешением с, мас.ч., 1,8-2,0 тетраметилтиурамдисульфида, 1,4-1,6 гексахлор-n-ксилола, 0,9-1,1 N-фенил-N1-изопропил-n-фенилендиамина и 1,0-2,0 олигомера 2,2,4 триметил-1,2дигидрохинолина, 0,9-1,1 противоутомителя и термостабилизатора диоктиламин(4-фениламинофенил) тиофосфоновой кислоты (Б-26) с техническим углеродом, серой и целевыми добавками. Изобретение позволяет увеличить сопротивление раздиру и повысить физико-механические характеристики резин. 3 табл.

Формула изобретения

Маслостойкая резиновая композиция на основе бутадиеннитрильного каучука, содержащая серу, N-циклогексилбензотиазолсульфенамид-2, стеарин, инденкумароновую смолу, цинковые белила, мягчители дибутилсебацинат или дибутилфталат, а также технический углерод, термостабилизатор олигомер 2,2,4 триметил-1,2дигидрохинолина, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит в качестве вулканизующего агента - тетраметитилтиурамдисульфид, для повышения диспергируемости ингредиентов и улучшения физико-механических показателей содержит гексахлор-n-ксилол, ингибитор N-фенил-N1-изопропил-n-фенилендиамин и противоутомитель диоктиламин(4-фениламинофенил) тиофосфоновой кислоты при следующих соотношениях ингредиентов, мас.ч.:

Бутадиеннитрильный каучук 100,0
Сера 0,4-0,6
Тетраметилтиурамдисульфид 1,8-2,0
N-циклогексилбензотиазолсульфенамид-2 2,0-2,2
Стеарин 2,2-2,5
Инденкумароновая смола2,5-3,5
Цинковые белила 4,0-6,0
Гексахлор-n-ксилол 1,4-1,6
Дибутилсебацинат или дибутилфталат 10-12
Технический углерод 35-45
Олигомер 2,2,4 триметил-1,2 дигидрохинолина 1,0-2,0
N-фенил-N 1-изопропил-n-фенилендиамин 0,9-1,1
Диоктиламин(4-фениламинофенил)тиофосфоновой кислоты0,9-1,1

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к резиновой промышленности, а именно к получению маслостойкой резиновой композиции, которая используется в нефтедобывающей промышленности и обладает высокой прочностью, твердостью и высоким сопротивлением раздиру.

Известна маслостойкая резиновая композиция близкая по техническим требованиям и составу - патент RU № 99115077 от 12.07.99. Данная композиция на основе бутадиеннитрильного каучука, включающая в себя: серу, альтакс (ди-2-бензтиазолилдисульфид), N-циклогексилбензо-тиазолсульфенамид-2, цинковые белила, стеарин, дибутилфталат (ДБФ) или дибутилсебацинат (ДБС), технический углерод, олигомер 2,2,4 триметил-1,2дигидрохинолина, дианилид(4-фениламинофенил) тиофосфоновой кислоты, 2,4,6 три(дибутиламинометил)фенол (М-9) в указанных количествах в масс. частях:

Бутадиеннитрильный каучук 100
Сера 1.8-2.0
Альтакс 1.3-1.5
N-циклогексилбензотиазол сульфенамид-23.0-3.5
Стеарин 1.2-1.5
Инденкумароновая смола3.0-3.5
Цинковые белила 3.0-5.0
Дибутилсебацинат или дибутилфталат 12-15
Технический углерод 50-55
Олигомер 2,2,4 триметил-1,2дигидрохинолина 1.0
Дианилид(4-фениламинофенил) тиофосфоновой0.5-1.0
кислоты (Б-25) маслостойкая резиновая композиция, патент № 2356917
2,4,6 три(дибутиламинометил) фенол (М-9) 0.5-1.0

Недостатком данной резиновой композиции является ее неудовлетворительная прочность (18.2 МПа), твердость (72-73) как при нормальной, так и при повышенных температурах и недостаточное сопротивление раздиру (62.0 МПа).

Изобретение направлено на увеличение сопротивления раздиру у резины и повышение ее физико-механических характеристик.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемой резиновой композицией на основе бутадиеннитрильного каучука, содержащей, серу, тетраметилтиурамдисульфид (тиурам Д), N-циклогексилбензотиазол-сульфенамид-2 (сульфенамид "Ц"), стеарин, инденкумароновую смолу, цинковые белила, мягчители - дибутилсебацинат или дибутилфталат, в зависимости от диапазона температур, предъявляемых к изделиям, гексахлор-n-ксилол, а также технический углерод, термостабилизаторы олигомер 2,2,4 триметил-1,2 дигидрохинолина (ацетонанил), N-фенил-N1-изопропил-n-фенилендиамин (диафен ФП) и противоутомитель диоктиламин(4-фенил-аминофенил) тиофосфоновой кислоты (Б-26) при следующих соотношениях ингредиентов в массовых частях:

Бутадиеннитрильный каучук 100.0
Сера 0.4-0.6
Тетраметилтиурамдисульфид 1.8-2.0
N-циклогексилбензотиазолсульфенамид-2 2.0-2.2
Стеарин 2.2-2.5
Инденкумароновая смола2.5-3.5
Цинковые белила 4.0-6.0
Гексахлор-n-ксилол 1.4-1.6
Дибутилсебацинат или дибутилфталат 10-12
Технический углерод 35-45
Олигомер 2,2,4 триметил-1,2дигидрохинолина 1.0-2.0
N-фенил-N 1-изопропил-n-фенилендиамин 0.9-1.1
Диоктиламин(4-фениламинофенил) тиофосфоновой кислоты 0.9-1.1

Отличительным признаком новой композиции является введение в ее состав дополнительных ингредиентов: в качестве вулканизующего агента - тетраметилтиурамдисульфида (тиурам «Д») для повышения прочности и твердости, для повышения диспергируемости ингредиентов и улучшения физико-механических показателей вводили гексахлор-n-ксилол, а для повышения сопротивления раздиру вводили новый полифункциональный противоутомитель и термостабилизатор диоктиламин(4-фениламинофенил) тиофосфоновой кислоты (Б-26). Использование предлагаемых отличительных признаков приводит к повышению физико-механических характеристик, а также к увеличению сопротивления раздиру как при нормальной, так и при повышенных температурах.

Введение нового, специально разработанного полифункционального противоутомителя и термостабилизатора в совокупности с ацетонанилом и диафеном ФП, с которыми он образует синергические смеси, позволяет значительно повысить физико-механические характеристики резин, и в частности сопротивление раздиру и сопротивление истираемости не только абразивными материалами, но острыми гранями камней и щебенки.

Синтез диоктиламин(4-фениламинофенил) тиофосфоновой кислоты (Б-26) осуществляют по следующей методике.

В 4-горлую колбу с мешалкой и обратным холодильником, соединенным со склянкой для поглощения сероводорода, содержащей 70 мл 30% NaOH, вносят 200 мл хлор- или бромбензола, 0.1 моль пентасульфида фосфора P4S10 (11.1 г) и 0.4 моля (67.6 г) дифениламина C6H5-NH-C 6H5. Реакцию ведут при 150°С в течение 1-1.5 часа. Далее в реакционную колбу вносят октиламин NH 2C8H17 в количестве 20.6 г и продолжают реакцию при той же температуре еще в течение 2 часов. После окончания реакции раствор охлаждают, осадок фильтруют и сушат до постоянного веса. Выход продукта маслостойкая резиновая композиция, патент № 2356917 80%.

Элементный состав для C28 H46N3PS:

Вычислено,%: С - 61.37;

Н - 11.76;

N - 10.74;

P -.91;

Найдено,%: С - 60.81, 60.76;

Н - 11.35, 11.51;

N - 9.19, 9.37;

P - 8.14, 8.31.

В ИК-спектрах наблюдаются полосы поглощения, характерные для NH, Р=S и С-Р групп в областях 3400 см-1, 750-700 см-1, 1450 см-1 групп соответственно и

1600-1560 см-1 - колебания ароматического кольца.

Молекулярная масса вещества - 493, температура плавления - 220°С, соединение растворимо в бензоле и толуоле при нагревании.

В таблице 1 приведены составы резиновых смесей и их реологические показатели. Физико-механические и динамические характеристики вулканизатов приведены в табл. 2. Оптимум вулканизации определяли на реометре "Monsanto". Резиновые смеси исследовали на пластичность (ГОСТ 415-75), вязкость по Муни (ГОСТ 10722-76), скорчинг. Вулканизаты исследовали на условную прочность, относительное и остаточное удлинение (ГОСТ 270-75), сопротивление раздиру, твердость по Шор А (ГОСТ 263-75) и ИСО (ГОСТ 20403-75), температурный предел хрупкости (СТ СЭВ 2050-79). Определялись динамические характеристики резин, такие как теплообразование на флексометре Гудрича (ГОСТ 266-78), испытания на истирание (ГОСТ 12251-75) Старение резин проводили в воздушном термостате с пятикратным воздухообменом при температуре 140°С в течение 24 часов, при 150°С 168 часов и в стандартной жидкости СЖР-1 при температуре 140°С в течение 144 часов. Физико-механические характеристики вулканизатов после старения резин приведены в табл.3.

Таблица 1
Состав резиновых композиций.
ИНГРЕДИЕНТЫ ПРИМЕРЫ
прототип 1 2 3 4
Бутадиеннитрильный каучук100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
Сера 1.8 0.4 0.5 0.5 0.6
Альтакс 1.3 - - - -
Тиурам «Д»- 2.0 1.9 1.9 1.8
Сульфенамид"Ц" 3.5 2.0 2.1 2.1 2.2
Инденкумароновая смола3.0 2.5 3.0 3.0 3.5
ДБФ или ДБС12.0 10.0 11.0 12.0 12.0
Стеарин 1.5 2.2 2.4 2.4 2.5
Гексол - 1.4 1.5 1.5 1.6
Цинковые белила5.0 6.0 5.0 5.0 4.0
Техуглерод 50.0 35.0 40.0 40.0 45.0
Ацетонанил 1.0 1.0 1.0 2.0 2.0
Диафен ФП- 1.1 1.0 0.9 0.9
Термостабилизат.Б-25 1.0 - - - -
Термостабилизатор М-90.5 - - - -
ПротивоутомительБ-26 - 1.1 1.0 1.0 0.9
Таблица 2.
Реологические, физико-химические и динамические характеристики резин.
маслостойкая резиновая композиция, патент № 2356917 ШИФРЫ СМЕСЕЙ
ИСПЫТАНИЯ Прототип 12 34
Пластичность по Карреру 0.27 0.130.12 0.110.11
Вязкость по Муни, 100°С, ед. Муни 62 6668 6870
Скорчинг, 120°С, мин 40 2525 2525
Режим вулканизации 155°С, мин 13 1211 1112
Прочность при растяжении, МПа 18.2 21.822.0 21.6.22.4
Относительное удлинение, % 320 500420 450350
относительное остаточ. удлинение, % 12 1412 1010
Сопротивление раздиру, кг/см2 62.0 108.0109.0 108.0107.0
Твердость по ШОР А 72 7576 7777
Температура хрупкости, °С -22 -40-40 -40-39
Теплообразование при многократном сжатии, °С 48 4444 4546
Износостойкость, см3/квт ч 108 105104 106105
Многократные растяжения Един. 100%, тыс.циклов до образования трещин 702 252.0250.6 252.4251.6

Таблица 3.
Физико-механические характеристики резин после старения.
ИСПЫТАНИЯ ШИФРЫ СМЕСЕЙ
Прототип1 23 4
Старение на воздухе 140°С 24 часа
Коэффициент теплового старения по раздиру 0.720.92 0.940.88 0.88
Старение на воздухе 150°С 168 часов
Коэффициент теплового старения по прочности 0.500.54 0.560.55 0.55
Старение в СЖР-1 140°С 144 часа
Коэффициент теплового старения по прочности 0.650.71 0.730.73 0.72

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый состав резиновых композиций, отличающийся от прототипа введением ряда дополнительных ингредиентов, приводит к улучшению физико-механических и динамических характеристик (табл.2), наиболее важных для эксплуатации данной резины. По прочности заявляемые резины превосходят прототип на маслостойкая резиновая композиция, патент № 2356917 20%, по сопротивлению раздиру маслостойкая резиновая композиция, патент № 2356917 76%, по сопротивлению раздиру после старения более чем на 30%.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2356917

patent-2356917.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 C08K13/02 органические и неорганические компоненты

Класс C08K5/03 ароматических

антипиреновая композиция для применения в полистиролах -  патент 2455324 (10.07.2012)
полимерная композиция -  патент 2425072 (27.07.2011)
резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений -  патент 2326901 (20.06.2008)
резинокордный композит -  патент 2305037 (27.08.2007)
пластификатор полимерных материалов и полимерный материал -  патент 2301817 (27.06.2007)
резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений -  патент 2286363 (27.10.2006)
полиамидная композиция, стабилизированная с помощью комплексов меди и органических галоидных соединений, стабилизатор и способ получения композиции -  патент 2220992 (10.01.2004)
полиамидная композиция, стабилизированная с помощью соли меди и ароматического галоидного соединения, стабилизатор и способ получения композиции -  патент 2207355 (27.06.2003)
адгезионная добавка для резиновых смесей на основе изопренового и натурального каучуков -  патент 2176254 (27.11.2001)
многофункциональный модификатор резиновых смесей и способ его получения -  патент 2141980 (27.11.1999)
Наверх