Износостойкая смесь на основе пропиленоксидного каучука

Износостойкая смесь на основе пропиленоксидного каучука

Реферат

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности, к разработке морозо-, износо-, маслостойких эластомерных материалов, которые могут быть использованы для изготовления уплотнительных деталей, применяемых в различных видах уплотнительных узлов машин и механизмов.

Наиболее перспективным материалом для эксплуатации в условиях Крайнего Севера являются резины на основе пропиленоксидного каучука (СКПО), который характеризуется высокими термо-, озоно- и морозостойкостью. Недостатком его является малый уровень маслостойкости и высокие значения остаточной деформации сжатия (Говорова О.А. и др. Разработка атмосферостойких резин с улучшенными низкотемпературными и адгезионными свойствами. Каучук и резина, 1999, №2, с.18-20. Говорова О.А. и др. Использование добавок эпихлоргидриновых и пропиленоксидных каучуков для расширения температурного интервала работоспособности резины на основе бутадиеннитрильных каучуков. Каучук и резина, 2000, №4, с.18-20, Петрова Н.Н. и др. Исследование влияния низких температур и углеводородных сред на свойства резин на основе пропиленоксидного и бутадиеннитрильного каучуков, Каучук и резина, 2002, №3, с.6-10).

Известен способ (Говорова О.А. и др. Использование добавок эпихлоргидриновых и пропиленоксидных каучуков для расширения температурного интервала работоспособности резины на основе бутадиеннитрильных каучуков, Каучук и резина, 2000, №4, с.18-20) получения резин на основе смесей пропиленоксидного и бутадиеннитрильного каучука БНКС-40 с целью повышения тепло-, морозо- и озоностойкости. Рассмотрены композиции состава БНКС-40:СКПО=25:75; 50:50; 75:25 (мас.ч.). Однако резины с преобладанием пропиленоксидного каучука в композиции обладают неудовлетворительными упругопрочностными свойствами и маслостойкостью. Коэффициент морозостойкости резин значительно ниже, чем у исходной резины на основе СКПО. Данная резиновая смесь была выбрана за прототип, поскольку она наиболее близка по технической сущности к заявляемой резиновой смеси.

Задачей изобретения является повышение масло-, морозо- и износостойкости, упругопрочностных свойств, снижение остаточной деформации сжатия после теплового старения резин на основе пропиленоксидного каучука.

Поставленная задача достигается тем, что резиновая смесь на основе пропиленоксидного каучука, включающая диспергатор, активатор, вулканизующие агенты и наполнитель, дополнительно содержит политетрафторэтилен марки Ф-4 (ПТФЭ). Политетрафторэтилен обладает уникальной агрессивостойкостью, низким коэффициентом трения, высокой износостойкостью, работоспособен в интервале температур от -269 до +250°С (Паншин Ю.А. и др. Фторопласты. Л.: Химия, 1978). Также в отличие от прототипа резиновая смесь вместо технического углерода П-324 содержит технический углерод марки П-803, который является техническим углеродом, полученным печным способом, с удельной геометрической поверхностью 12-18 м²/г и размером частиц 155-210 нм. Использованный в прототипе технический углерод П-324 характеризуется более высокой геометрической поверхностью (75-82 м²/г) и дисперсностью (размер частиц 38-42 нм) (Корнев А.Е. и др. Технология эластомерных материалов. М.: Издательство "Эксим", 2000). Состав резин приведен в таблице 1.

Политетрафторэтилен вводят в резиновую смесь на стадии смешения каучука и ингредиентов на стандартном оборудовании. Вулканизацию резиновой смеси проводят при 150°С, 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, степень набухания в углеводородной среде по ГОСТ 9.030-74. Свойства вулканизатов приведены в табл.2.

Использование данного изобретения, реализуемого на стандартном оборудовании с минимальным изменением технологических режимов переработки смесей, позволяет повысить прочностные характеристики и износостойкость резины (до 2 раз), снизить остаточную деформацию сжатия при сохранении высокой морозостойкости материала на уровне исходного пропиленоксидного каучука. Применение резиновой смеси заявляемого состава позволит повысить ресурс работы резиновых уплотнений при работе в составе герметизирующих устройств.

Таблица 1
Состав резин
	Известная [2]	По изобретению	Контрольные
		1	2	3	4	5	6	7
СКПО	100	100	100	100	100	100	100	100
Фторопласт Ф-4	-	5	10	15	20	25	0	30
Стеариновая кислота	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
Каптакс (2-Меркаптобензтиазол)	0,8	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0
Тиурамдисульфид	1,5	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0
Оксид цинка	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0
Технический углерод П-803	50	60	60	60	60	60	60	60
Сера	1,0	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5

Таблица 2
Свойства резин
	Известная [2]	По изобретению	контрольные
		1	2	3	4	5	6	7
Условная прочность при
растяжении, МПа	13,6	11,7	12,9	14,5	13,6	12,1	11,6	9,5
Относительное удлинение при
разрыве, %	333	260	251	228	123	110	256	85
Условное напряжение при
удлинении 100%, МПа	3,5	5,3	7,2	6,6	6,5	6,0	3,5	6,1
Коэф-т морозостойкости
при растяжении при -50°С	0,81	0,54	0,58	0,74	0,60	0,55	0,82	0,52
при сжатии при -35°С	0,61	0,42	0,44	0,50	0,47	0,45	0,61	0,39
Остаточная деформация сжатия
(100°С, 72 ч), %	58,0	54,5	52,3	51,5	53,6	57,6	58,5	68,1
Степень набухания %
ВАМГ-10 (100°С, 24 ч),	54,5	46,8	43,1	41,9	42,5	43,5	54,5	44,8
В нефти (70°С, 72 ч),	21,5	18,5	19,2	20,0	18,0	18,5	21,0	18,2
Объемный износ, см3	0,21	0,21	0,18	0,15	0,11	0,10	0,22	0,09

Резиновая смесь на основе пропиленоксидного каучука СКПО, включающая серу, тиурамдисульфид, стеариновую кислоту, оксид цинка, 2-меркаптобензтиазол, технический углерод, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит политетрафторэтилен Ф-4, а в качестве технического углерода включает технический углерод П-803, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Пропиленоксидный каучук СКПО	100,0
Стеариновая кислота	1,0
Оксид цинка	3,0
2-Меркаптобензтиазол	2,0
Тиурамдисульфид	2,0
Технический углерод П-803	60,0
Сера	1,5
Политетрафторэтилен Ф-4	5,0-20,0