Морозостойкая резиновая смесь с терморасширенным графитом

Морозостойкая резиновая смесь с терморасширенным графитом

Реферат

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке морозостойких и износостойких резин на основе бутадиеннитрильного каучука с содержанием акрилонитрила (17-23 мас.%) для изготовления уплотнительных деталей, используемых в подвижных узлах трения механизмов арктической техники [1, 2].

Наиболее близкой по технической сущности к заявленной смеси является резиновая смесь на основе бутадиеннитрильного каучука марки СКН-18 с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-23 мас.%, включающая серу, оксид цинка, технический углерод П803 с удельной геометрической поверхностью 12-18 м²/г, стеариновую кислоту, N,N'-дифенилгуанидин, ди-(2-бензотиазолил) дисульфид, альдоль-α-нафтиламин, N-(4-гидроксифенил) нафтиламин-2, N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенилендиамин-1,4, дибутилфталат, ультрадисперсный алмазосодержащий порошок (УДАГ) прототип (RU 2129132 С1, 1996).

К недостаткам известной резиновой смеси следует отнести недостаточную эластичность и износостойкость, а также высокое содержание активного наполнителя - технического углерода П803.

Целью изобретения является повышение эластичности и износостойкости резин, а также снижение содержания технического углерода в резиновой смеси при сохранении уровня физико-механических показателей.

Поставленная цель достигается тем, что резиновая смесь на основе бутадиеннитрильного каучука с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-23 мас.%, включающая серу, каптакс, оксид цинка, стеариновую кислоту, технический углерод П803 с удельной поверхностью 12-18 м²/г, дополнительно содержит терморасширенный графит при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Бутадиен-нитрильный каучук БНКС-18 с
содержанием нитрила акриловой кислоты
17-23 мас.%	100,00
Сера	2,45-2,65
Каптакс	1,45-1,55
Оксид цинка	2,4-2,6
Технический углерод П803 с
удельной поверхностью 12-18 м2/г	48-52
Стеариновая кислота	1,4-1,6
Терморасширенный графит	8-12

Техническим эффектом изобретения является повышение эластичности резин путем введения в резиновую смесь терморасширенного графита [3]. Процесс терморасширения графита проводят в муфельной печи при температуре 950°С в течении 2-3 мин, при этом чешуйчатая структура графита превращается в червеобразную с высокоактивной, ветвящейся, неровной поверхностью. После терморасширения графит вводят как и другие ингредиенты по стандартной технологии изготовления резиновой смеси в закрытом резиносмесителе или на вальцах.

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 свойства вулканизатов определяют по ГОСТ 270-75, объемный износ - по ГОСТ 25509-79, твердость - по ГОСТ 263-75. Свойства вулканизатов приведены в табл.2.

Использование данного изобретения, реализуемого на стандартном оборудовании, позволяет повысить эластичность резин, что приведет к увеличению ресурса работы уплотнительных устройств, 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 значительно превосходят резины из известной смеси (прототипа) по эластичности.

В рецептуре резиновой смеси содержание технического углерода уменьшено на 80 мас.ч., общее содержание активных наполнителей (технический углерод и терморасширенный графит) меньше на 70 мас.ч. При этом относительное удлинение, характеризующее эластичность резин, из заявляемой резиновой смеси увеличилось в 1,3 раза, объемный износ при абразивном истирании уменьшился в 4,8 раза.

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. - с.96-100.

3. Информационный бюллетень по углеродным материалам (февраль). - М.: ФГУП «НИИграфит», 2003.

Таблица 1Состав резиновых смесей
Ингредиент	Состав, мас.ч.
Известная	По изобретению	Контрольные
	1	2	3	4	5	6	7
Бутадиен-нитрильный каучук БНКС-18	-	100,00	100,00	100,00	100,00	100,00	100,00
Бутадиен-нитрильный каучук СКН-18*	100,00	-	-	-	-	-	-
Сера	2,50	2,45	2,50	2,55	2,40	2,50	2,60
Каптакс	-	1,45	1,50	1,55	1,40	1,50	1,60
N,N'-дифенилгуанидин	0,25	-	-	-	-	-	-
ди-(2-бензотиазолил)дисульфид	2,70	-	-	-	-	-	-
Оксид цинка	7,50	2,40	2,50	2,60	2,35	2,50	2,65
Альдоль-α-нафтиламин	4,00	-	-	-	-	-	-
N-(4-гидроксифенил)нафтиламин-2,	1,00	-	-	-	-	-	-
N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенилендиамин-1,4	1,00	-	-	-	-	-	-
Технический углерод П803	130,00	48,00	50,00	52,00	60,00	40,00	55,00
Стеариновая кислота	1,00	1,40	1,50	1,60	1,50	1,50	1,65
Дибутилфталат	20,00	-	-	-	-	-	-
Алмазосодержащий порошок (УДАГ)	0,5	-	-	-	-	-	-
Терморасширенный графит	-	8,00	10,00	12,00	6,00	15,00	12,00
* Бутадиен-нитрильный каучук СКН-18 снят с производства из-за применения при его изготовлении токсичных эмульгаторов

Таблица 2Свойства вулканизатов
Показатель	Резиновая смесь по примерам
Известная	По изобретению	Контрольные
1	2	3	4	5	6	7
Условная прочность при растяжении, МПа	16,5	11,7	12,4	13,7	12,8	9,8	10,6
Относительное удлинение при разрыве, %	280	376	370	368	288	356	327
Коэффициент морозостойкости по эластическому восстановлению после сжатия при - 50°С	0,45	0,43	0,44	0,48	0,30	0,23	0,24
Объемный износ при абразивном истирании, см3	0,120	0,036	0,034	0,027	0,019	0,105

Резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-23 мас.%, включающая серу, каптакс, оксид цинка, технический углерод П803 с удельной поверхностью 12-18 м²/г, стеариновую кислоту, отличающаяся тем, что она имеет уменьшенное содержание технического углерода и дополнительно содержит терморасширенный графит при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

бутадиен-нитрильный каучук БНКС-18	100
с содержанием нитрила акриловой

кислоты 17-23 мас.%

сера	2,45-2,65
каптакс	1,45-1,55
оксид цинка	2,4-2,6
технический углерод П803 с	48-52

удельной поверхностью 12-18 м²/г

стеариновая кислота	1,4-1,6
терморасширенный графит	8-12