износостойкая резина на основе пропиленоксидного каучука и ультрадисперсного политетрафторэтилена

Классы МПК:C08L71/02 оксиды полиалкиленов
C08K5/02 галогензамещенные углеводороды
C08K13/02 органические и неорганические компоненты
B82B3/00 Изготовление или обработка наноструктур
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук (RU),
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-05-11
публикация патента:

Изобретение относится к эластомерным материалам уплотнительного назначения. Резиновая смесь на основе пропиленоксидного каучука СКПО содержит серу, стеариновую кислоту, оксид цинка, тиурамдисульфид, технический углерод П-803, дибензотиазолдисульфид, фенил-износостойкая резина на основе пропиленоксидного каучука и ультрадисперсного   политетрафторэтилена, патент № 2502759 -нафтиламин, дибутоксиэтиладипинат, ультрадисперсный политетрафторэтилен. Изобретение обеспечивает повышение износо- и морозостойкости резин на основе пропиленоксидного каучука. 2 табл., 7 пр.

Формула изобретения

Резиновая смесь на основе пропиленоксидного каучука СКПО, включающая серу, стеариновую кислоту, оксид цинка, тиурамдисульфид, технический углерод П-803, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит дибензотиазолдисульфид (альтакс), фенил-износостойкая резина на основе пропиленоксидного каучука и ультрадисперсного   политетрафторэтилена, патент № 2502759 -нафтиламин (неозон Д), дибутоксиэтиладипинат, ультрадисперсный политетрафторэтилен (УПТФЭ) при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Пропиленоксидный каучук СКПО 100,0
Стеариновая кислота 1,0
Оксид цинка 5,0
Дибензотиазолдисульфид 1,5
Тиурамдисульфид 1,0
Фенил-износостойкая резина на основе пропиленоксидного каучука и ультрадисперсного   политетрафторэтилена, патент № 2502759 -нафтиламин2,0
Технический углерод П-80360,0
Дибутоксиэтиладипинат 10,0
Сера 1,5
Ультрадисперсный износостойкая резина на основе пропиленоксидного каучука и ультрадисперсного   политетрафторэтилена, патент № 2502759
политетрафторэтилен УПТФЭ 0,5; 1,0; 3,0; 5,0; 10,0

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке эластомерных материалов уплотнительного назначения для экстремальных условий эксплуатации. Разработанные резины обладают высоким уровнем износостойкости и могут быть использованы для изготовления резиновых деталей, применяемых в различных видах уплотнительных узлов машин и механизмов, а также в других областях применения, например, для изготовления уплотнений для стеклопакетов в регионах холодного климата, поскольку эластомерная основа материала - пропиленоксидный каучук (СКПО) характеризуется, помимо высокой морозостойкости (температура стеклования равна -74°C), озоно- и термостойкостью (1. Говорова О.А. и др. Разработка атмосферостойких резин с улучшенными низкотемпературными и адгезионными свойствами / Каучук и резина. - М.: - 1999. № 2, с.18-20; 2. Говорова О.А. и др. Использование добавок эпихлоргидриновых и пропиленоксидных каучуков для расширения температурного интервала работоспособности резины на основе бутадиен-нитрильных каучуков / Каучук и резина. - М.: 2000. № 4, с.18-20).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой композиции является износостойкая резиновая смесь на основе СКПО, содержащая серу, тиурамдисульфид, стеариновую кислоту, оксид цинка, 2-меркаптобензтиазол, технический углерод П-803 и фторопласт Ф-4 (3. Петрова Н.Н., Портнягина В.В., Федорова А.Ф., Биклибаева Р.Ф. Износостойкая смесь на основе пропиленоксидного каучука / Патент РФ № 2294346. - М.: - 2007).

К недостаткам указанного изобретения следует отнести значительные производственные затраты, связанные с введением большого количества (до 25 мас.ч.) политетрафторэтилена Ф-4 и значительное снижение коэффициента морозостойкости резин при его введении.

Технической задачей изобретения является повышение износо- и морозостойкости резин на основе пропиленоксидного каучука.

Поставленная задача достигается тем, что в отличие от прототипа резиновая смесь, включающая каучук, диспергатор, активатор, наполнитель, ускоритель вулканизации тиурамдисульфид, вместо политетрафторэтилена Ф-4 (фторопласт Ф-4, ГОСТ 10007-80) химической формулы (-CF2 -CF2-)n содержит порошок ультрадисперсного политетрафторэтилена (УПТФЭ, ТУ 2229-004-02698192-2002), а также пластификатор дибутоксиэтиладипинат для снижения вязкости и наилучшего совмещения ингредиентов резиной смеси вместо дибутилфталата и ускоритель дибентиазолдисульфид вместо 2-меркаптобензтиазола.

УПТФЭ обладает, помимо характеристик, свойственных традиционному политетрафторэтилену, повышенной адгезией к металлическим поверхностям и частичной растворимостью (спирт, ацетон). Эти свойства связаны с наличием новых групп в макромолекулах и нанообразований - блоков и пленок, которые образованы из макромолекул с малым молекулярным весом (CF3(C2F4 )mCFCF2, CF3(C2F 4)kCF3, m,k<<n). Средний размер частиц 0,6 мкм, среднее значение удельной геометрической поверхности - 5,5 м2/см3, Тпл УПТФЭ - 232-320°C, в то время как фторопласт Ф-4 характеризуется Тпл кристаллитов +327°C, Tc аморфных участков - +120°C. Средние размеры частиц порошка фторопласта Ф-4 - 50-100 мкм (4. Бузник В.М., Фомин В.М., Алхимов А.П. и др. Металлополимерные нанокомпозиты. - Новосибирск: изд. СО РАН. - 2005. - 260 с.).

Также в данной резиновой смеси в качестве вулканизующего агента вместо каптакса (2-меркаптобензтиазол) использован альтакс (дибензотиазолдисульфид), ускоритель класса тиазолов средней активности (5. Кошелев Ф.Ф. и др. Общая технология резины. 4-е изд. М.: Химия, 1978, с.164). Смесь дополнительно содержит фенил-износостойкая резина на основе пропиленоксидного каучука и ультрадисперсного   политетрафторэтилена, патент № 2502759 -нафтиламин (неозон Д), который является противостарителем аминного типа, замедляющим процесс старения резин (5, с.198), а также пластификатор - дибутилтоксиэтиладипинат (ДБЭА, ТУ 2497-127-55778270-2002), который характеризуется хорошей совместимостью с полярными каучуками (значение параметра растворимости ДБЭА=8,20 (кал/см3 )0,5) и низкой летучестью. Применение пластификатора позволяет получать резины более гомогенного состава за счет увеличения гибкости и подвижности макроцепей каучука и лучшего перемешивания ингредиентов. Состав резин приведен в таблице 1.

Порошок ультрадисперсного политетрафторэтилена вводят в резиновую смесь на стадии смешения каучука и ингредиентов на стандартном оборудовании. Вулканизацию резиновой смеси проводят при 150°C, давлении 12,0 МПа в течение 30 мин. Выдержка вулканизатов до испытаний не менее 6 ч.

Физико-механические показатели вулканизатов определяют по ГОСТ 270-84, остаточную деформацию сжатия (ОДС) по ГОСТ 9.029-74, объемный износ по ГОСТ 25509-79, коэффициент морозостойкости при растяжении (Км) по ГОСТ 408-78. Свойства вулканизатов приведены в таблице 2.

Использование данного изобретения, реализуемого на стандартном оборудовании с минимальным изменением технологических режимов переработки смесей, позволяет повысить износостойкость резины (до 33%), морозостойкость (до 33%) и относительное удлинение (до 17%) по сравнению с прототипом. При этом значительно сокращаются производственные затраты, так как для достижения положительного эффекта необходимо ввести значительно меньшее количество добавки - 1 мас.ч. УПТФЭ против 15 мас.ч. традиционного Ф-4 (прототип). Применение резиновой смеси заявленного состава позволит повысить ресурс работы резиновых уплотнений при работе в составе герметизирующих устройств.

Таблица 1
Состав резин
износостойкая резина на основе пропиленоксидного каучука и ультрадисперсного   политетрафторэтилена, патент № 2502759 Прототип По изобретениюКонтрольные
износостойкая резина на основе пропиленоксидного каучука и ультрадисперсного   политетрафторэтилена, патент № 2502759 износостойкая резина на основе пропиленоксидного каучука и ультрадисперсного   политетрафторэтилена, патент № 2502759 12 34 567
СКПО100 100100100 100100 100100
Стеариновая кислота1,0 1,01,01,0 1,01,0 1,01,0
Оксид цинка3,0 5,05,05,0 5,05,0 5,05,0
Дибензотиазолдисульфид- 1,51,51,5 1,51,5 1,51,5
2-Меркаптобензтиазол2,0 --- --- -
Тиурамдисульфид 2,01,01,0 1,01,0 1,01,01,0
Фенил-износостойкая резина на основе пропиленоксидного каучука и ультрадисперсного   политетрафторэтилена, патент № 2502759 -нафтиламин- 2,02,02,0 2,02,0 2,02,0
Технический углерод П-80360,0 60,060,060,0 60,060,0 60,060,0
Дибутоксиэтиладипинат- 10,010,010,0 10,010,0 10,010,0
Сера1,51,5 1,51,5 1,51,51,5 1,5
Фторопласт Ф-415- --- ---
Ультрадисперсный политетрафторэтилен УПТФЭ износостойкая резина на основе пропиленоксидного каучука и ультрадисперсного   политетрафторэтилена, патент № 2502759 0,51,0 3,05,0 10,0015,0

Таблица 2
Свойства резин
износостойкая резина на основе пропиленоксидного каучука и ультрадисперсного   политетрафторэтилена, патент № 2502759 Прототип По изобретениюКонтрольные
износостойкая резина на основе пропиленоксидного каучука и ультрадисперсного   политетрафторэтилена, патент № 2502759 износостойкая резина на основе пропиленоксидного каучука и ультрадисперсного   политетрафторэтилена, патент № 2502759 12 34 567
Условная прочность при растяжении, МПа 14,57,4 7,47,97,9 7,47,5 7,9
Относительное удлинение при разрыве, %228 240268268 232230 192228
Условное напряжение при удлинении 100%, МПа 6,63,33,2 3,23,2 3,64,93,7
Коэффициент морозостойкости при растяжении при -50°С0,74 0,990,970,98 0,960,95 0,880,90
Остаточная деформация сжатия (100°С, 72 ч), % 51,554,052,0 52,062,0 63,055,368,0
Объемный износ, см3 0,150,11 0,100,120,13 0,140,17 0,15

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2502759

patent-2502759.pdf

Класс C08L71/02 оксиды полиалкиленов

полиуретановая пена с низким содержанием мономеров -  патент 2524938 (10.08.2014)
морозостойкая резина на основе пропиленоксидного каучука и природных бентонитов -  патент 2493183 (20.09.2013)
полимерный тканевый герметик -  патент 2453340 (20.06.2012)
однокомпонентная безводная композиция для покрытий, предназначенная для герметизации строительных конструкций и плоских крыш -  патент 2420554 (10.06.2011)
пигментная композиция -  патент 2418829 (20.05.2011)
способ формования термопластичного материала -  патент 2405006 (27.11.2010)
эпоксидные смолы, упрочненные амфифильными блок-сополимерами, и порошковые покрытия, выполненные на их основе -  патент 2389743 (20.05.2010)
эпоксидные смолы с ударной вязкостью, повышенной с помощью амфифильного блок-сополимера, и изготовленные из них отверждаемые при обычных условиях покрытия с высоким содержанием твердого вещества -  патент 2388772 (10.05.2010)
эпоксидные смолы, упрочненные амфифильным блок-сополимером -  патент 2387683 (27.04.2010)
полиольная композиция, содержащая диспергированные мелкие частицы, способ получения полимерного полиола и способ получения полиуретановой смолы -  патент 2380388 (27.01.2010)

Класс C08K5/02 галогензамещенные углеводороды

способ получения вспениваемых винилароматических полимеров с пониженной теплопроводностью посредством полимеризации в суспензии -  патент 2526045 (20.08.2014)
электроизоляционная композиция -  патент 2495890 (20.10.2013)
экструдированные полимерные пеноматериалы, содержащие добавки, придающие огнеупорные свойства, на основе бромированных жирных кислот -  патент 2482139 (20.05.2013)
замещенные алкоксилированные фенолы и разветвленные сульфаты для применения в эмульсионных полимерных латексах -  патент 2406737 (20.12.2010)
вулканизирующие агенты на основе бисаминофенила и вулканизирующие агенты и ускорители вулканизации на основе амидина для перфторэластомерных композиций -  патент 2380384 (27.01.2010)
огнестойкая полимерная композиция -  патент 2344158 (20.01.2009)
огнестойкая полимерная композиция -  патент 2333226 (10.09.2008)
отверждающая система для полиэфирмалеинатных смол -  патент 2311431 (27.11.2007)
состав композиционного термопластичного материала -  патент 2309964 (10.11.2007)
полиамидная композиция, стабилизированная с помощью соли меди и ароматического галоидного соединения, стабилизатор и способ получения композиции -  патент 2207355 (27.06.2003)

Класс C08K13/02 органические и неорганические компоненты

Класс B82B3/00 Изготовление или обработка наноструктур

Наверх