резиновая смесь для получения композиционных материалов

Формула изобретения

Резиновая смесь для получения резинотехнических изделий, включающая смесь высокомолекулярного диметилвинилсилоксанового каучука, полученного полимеризацией в присутствии щелочного катализатора, и диметилсилоксанового каучука при соотношении их 50:50, аэросил, кварцевый наполнитель порошкообразный с размером частиц от 1,0 до 5,0 мкм, перекисный вулканизующий агент Пероксимон F-40-(бис-(трет-бутилпероксиизопропилбензол), добавку в виде красной кровяной соли-гексацианоферрата (III) калия при следующем соотношении компонентов, масс.ч:

указанная смесь силоксановых каучуков	100,0
аэросил	1,9-2,1
указанный кварцевый порошкообразный наполнитель	98,0-102,0
указанный перекисный вулканизующий агент	1,0-5,0
гексацианоферрат(III)калия	1,0-2,0

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к созданию резиновых смесей на основе силоксановых каучуков, и может быть использовано для изготовления электроизоляционных трубок и изоляционных оболочек кабеля, полимерных изоляторов высоковольтных линий, резинотехнических изделий и материалов, применяемых в электротехнической, авиационной, судостроительной, машиностроительной и нефтегазодобывающей отраслях промышленности, работающих в контакте с бензинами, органическими растворителями и минеральными маслами.

Известна в широком ассортименте резиновая смесь на основе высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука, аэросила, полуусиливающих наполнителей (оксидов цинка, титана), пылевидного кварца, антиструктурирующего агента - кремнийорганического соединения, вулканизующего агента - органической перекиси, выпускаемые промышленностью [см. Химия и технология кремнийорганических эластомеров. / Под редакцией В.О. Рейхсфельда. Л.: Химия, 1973 г. стр.141-153], являющаяся наиболее близкой к изобретению.

Однако вулканизаты данной резиновой смеси не устойчивы к действию топлив, масел, органических растворителей. Все это ограничивает их практическое применение в ряде областей техники, где требуется повышенная маслобензостойкость.

Из ТУ 2257-001-68189339-2011 ЗАО «Центр-Синтез» известна каучуковая композиция «Силотерм ЭП-6» на основе низкомлекулярного силоксанового каучука, содержащая низкомолекулярный силан, микронизированную аммонийную соль полифосфорной кислоты, пентаэритрит, катализатор аминопропилтриметоксисилан и дибутилдиацетат олова при определенных соотношениях компонентов композиции.

Силиконовое огнезащитное покрытие «Силотерм ЭП-6» предназначено для:

- противопожарной защиты кабельного хозяйства, в том числе на АЗС и ТЭС;

- повышение предела огнестойкости несущих конструкций;

- повышение предела огнестойкости вентиляционных коробов, в том числе на АЭС и ТЭС;

- отделки огнестойких конструкций промышленных и строительных объектов, в целях повышения влагозащиты в системах СПО-3 при транспортировке и хранении.

Однако данная композиция не предназначена для получения композиционных материалов, таких как резинотехнические изделия, а используется только в качестве огнезащитного покрытия. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату с заявленным изобретением является известная резиновая смесь на основе высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука, включающую аэросил, пылевидный кварц, органическую перекись и антиструктурирующий агент - кремнийорганическое соединение, дополнительно вводят низкомолекулярный метилвинилсилоксановый каучук формулы:

НО[(СН₃)₂ SiO]m(СН₃)(СН₂СН)SiO]_nH,

где m, n - мольное содержание звеньев, причем m+n=100 (моль.%), n=98,5-99,85 (мол.%), n=0,15-1,5 (мол.%); с молекулярной массой 20-70 тыс. ед., а также и в качестве антиструктурирующего агента - , -дигидроксиполидиметилсилоксан повышенное количество пылевидного кварца при следующем соотношении компонентов, масс.ч.:

Высокомолекулярный метилвинилсилоксановый каучук 70-80

Низкомолекулярный метилвинилсилоксановый каучук 20-30

Аэросил 40-50

Пылевидный кварц 170-200

Антиструктурирующий агент - , -дигидроксиполидиметилсилоксан (продукт НД-8) 8-10

Органическая перекись 1,5-2,0

Согласно изобретению в качестве вулканизующего агента используют перекиси, такие как Пероксим F-40 и перекись 2,4-ДХБ(2,4-дихлорбензоил), но в основном (согласно примерам), предпочтительно используют 2,4-дихлорбензоил (см. пример конкретного получения резиновой смеси), (RU 2224774, 27.02.2004). Получают резиновую смесь, изделия из которой стойки в контакте с бензинами, органическими растворителями и минеральными маслами. Технической задачей заявленной резиновой смеси для получения композиционных материалов (различных резинотехнических изделий) является повышение работоспособности получаемых резинотехнических изделий при рабочей температуре окружающей среды от минус 60 градусов С до плюс 130 градусов С и относительной влажностью воздуха 98% при температуре до 35 градусов, повышение огнестойкости и пожаробезопасности их, а также снижение дымообразования, а обеспечение стойкости их к воздействию плеснивых грибов, к воздействию смазочных масел, воздействию озона и солнечной радиации, и в итоге к повышению срока службы резинотехнических изделий Поставленная техническая задача и достигаемый технический результат достигается новой резиновой смесью для получения резинотехнических изделий (композиционных материалов), включающей смесь высокомолекулярного диметилвинилсилоксинового каучука, полученного полимеризацией в присутствии щелочного катализатора, и диметилсилоксанового каучука при соотношении их 50:50, аэросил, кварцевый наполнитель порошкообразный с размером частиц от 1,0 до 5,0 мкм, перекисный вулканизующий агент Периксимон F-40- (бис-(трет-бутилпероксиизопропилбензол), добавку в виде красной кровяной соли-гексацианоферрата (III) калия при следующем соотношении компонентов в масс.ч.дение в рецептуру их к резиновой смеси дополнительно в качестве полимерной основы низкомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука приводит к формированию в мас.ч:

указанная смесь силоксановых каучуков	- 100,0
аэросил	- 1,9-2,1
указанный кварцевый порошкообразный наполнитель	- 98,0-102,0
указанный перекисный вулканизующий агент	- 1.0-5,0
гексацианоферрат(III)калия	- 1.0-2,0

Использование в заявленной резиновой смеси высокомолекулярного диметилвинилового каучука в сочетании с диметилсилоксановым каучуком в соотношении их 50:50, а также использование кварцевого порошкообразного наполнителя с размером частиц 1,0-5,0 мкм. в меньшем количестве, а также сочетание их с аэросилом и гексацианоферратом(III)калия (красной кровяной соли) именно Периксимона F-40 (бис(трет-бутилпероксиизопропилбензол) приводит к формированию более плотной вулканизационной сетке. Сочетание данных компонентов, взятых в указанных количественных соотношениях приводит к получению композиционных материалов (резинотехнических изделий) из заявленной резиновой смеси способствует повышению срока службы их с улучшенными свойствами (морозостойкостью, теплостойкостью, огнестойкостью снижению дымообразованию, стойкостью к плесневым грибам, стойкостью к смазочным маслам, воздействию озона и солнечной радиации). В качестве высокомолекулярного диметилвинилсилоксанового каучука, получаемого полимеризацией в присутствие щелочного катализатора, используют каучуки марок СКТВ (СКТВ - 1 щел.), в качестве диметилсилоксанового каучука используют каучуки марок СКТ (Энциклопедия полимеров, т.1, 1972, Москва, Сов. энциклопедия, с.1150-1156).

В качестве целевой добавки используют красную кровяную кровь (гексацианоферрат(III) калия; железосинеродистый калий, ферроцианид калия).

В качестве аэросила резиновая смесь содержит, например аэросил А-300, А-175.

Резиновую смесь готовят следующим образом. В смесителе типа М-1 с Z-образной формой рабочих лопастей и числом оборотов 20-28 в минуту или другого типа, обеспечивающим получение гомогенной смеси при температуре 20-30°C, смешивают диметилвинилсилоксановый каучук с аэросилом и предварительно перемешанным до получения гомогенной массы диметилсилоксановым каучуком с порошкообразным и красной кровяной солью. После получения гомогенной массы резиновую смесь прогревают при температуре 160-180°C в течение 25-30 минут. Затем в охлажденную до комнатной температуры резиновую смесь на вальцах вводят вулканизующий агент - органическую перекись (Пероксимон F-40).

Полученную смесь вулканизуют в одну стадию в экструдере при температуре 127-132°C.

Свойства вулканизатов резиновых смесей определялись с использованием тестированных методик:

ГОСТ 269-66 - Резина. Общие требования к проведению физико-механических испытаний.

ГОСТ 270-75 - Резина. Метод определения упруго-прочностных свойств.

ГОСТ 263-75 - Резина. Метод определения твердости по Шору А.

ГОСТ 9030-74ЕСЭКС - Резина. Метод испытания на стойкость в ненапряженном состоянии к воздействию жидких агрессивных сред.

Качество ингредиентов, используемых для приготовления резиновых смесей, соответствует требованиям, заложенным в следующей технической документации: В таблице 1 приведены примеры составов резиновой смеси по изобретению. В таблице 2 приведены некоторые свойства материалов (композиционных материалов), изготовленных из резиновой смеси по изобретению.

Примеры составов резиновой смеси по изобретению.

Таблица 1
Компоненты	Содержание компонентов, масс.ч.
Резиновой смеси	1	2	3
1. Высокомалекулярный
Диметилвинилсилоксановый	50	50	50
каучук СКТВ-1 (щелочн.)
2. Диметилсилоксановый	50	50	50

каучук СКТ
3. Аэросил А-300	1,9	2,0	2,1
4. Порошкообразный кварцевый порошок с размером частиц 3 мкм
	98,0	100,0	102,0
5. Гексацианоферрат(III) калия	1,0	2,0	1,5
6. Вулканизующий перегисный агент Периксимон F-40	1,0	2,0	5,0

Композиционные материалы, например силовые кабели с оболочкой и изоляцией из резиновой смеси по изобретению обладают следующими свойствами:

- могут эксплуатироваться при рабочей температуреокружающей среды от минус 60°C до плюс 130°C и относительной влажности воздуха до 98°C при температуре до 35°C;

- кабели являются гибкими и огнестойкими: не распространяют горения при групповой прокладки по категории А;

- огнестойкость кабелей в условиях воздействия открытого пламени огня с температурой (750±50°С) составляет не менее 180-240 мин.;

- дымообразование при горении и тлении кабелей не приводит к снижению светопроницаемости в испытательной камере более, чем на 40-50%;

- кабели стойки к воздействию смены температур от минус 60°C до плюс 155°C (при отсутствии токовых нагрузок);

- стойки к воздействию смазочных масел;

- стойки к воздействию озона и солнечной радиации;

- стойки к воздействию плесневых грибов;

Все указанные свойства позволяют увеличить качество их и срок их эксплуатации:

- минимальный срок службы 20-30 лет.

Таблица 2
Показатели	Прототип*	1	2	3	4	5	6	7	8
Твердость по Шору А, ед.
Изменение массы образца, %, после выдержки его в течение 72 ч.
а) в масле марки М 8Г3К при 150°С	-7,8	-1,8	-3	-2,3	-2,5	-1,4	-1,5	-5,0	-
б) в изооктанотолуольной смеси (7:3) при (25±5)°С	123	40,1	38,2	37,4	47,2	44,8	44,2	74	-
Изменение показателей после воздействия масла М8Г3К в течении 72 часов при 150°С
а) твердость по Щору А, ед.	-14	-3	-3,5	-2,5	-4,5	-3,6	-39	-14	-
б) прочность, %	-20	-13	-14	-15	-14	-13	-14	-18	-
в) положительного удлинения, %	-25	-16	-12	-14	-17	-18	-35	-20	-