Резиновая композиция и изделия, полученные на ее основе, и способ их изготовления

Резиновая композиция и изделия, полученные на ее основе, и способ их изготовления

Реферат

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к производству средств индивидуальной защиты человека от влияния агрессивных сред, и может быть использовано при изготовлении обуви, рукавиц и перчаток для работы на нефтепромыслах, нефтеперерабатывающих и химических предприятиях, а также в экстремальных или аварийных ситуациях (попадание в зону огня, воды, агрессивных сред).

Для изготовления неформованных резинотехнических изделий известна резиновая композиция, содержащая (мас.ч.): этиленпропилен (дисковый) каучук - 70-90; 3,4-полиизопрен с содержанием 3,4-звеньев 69-80% - 10-30; вулканизующую группу (тиурамы) - 11-17; наполнитель (технический углерод) - 50-120; пластификатор (нафтопласт) - 10-34. (RU 2074205, C08L 23/16, 1997.02.27).

Однако данная композиция из-за отсутствия необходимой эластичности не позволяет изготавливать резинотехнические изделия методом формования.

В настоящее время для защитных костюмов и перчаток используются латексные перчатки марки БЛ-IM на основе латекса бутилкаучука.

Основным недостатком латексных изделий является липкость при воздействии агрессивных сред, недостаточный показатель раздира в пределах 3 кН/м, что приводит к разрыву изделий при работе с твердыми поверхностями.

Известен состав для производства защитного покрытия рукавиц для работы на нефтепромыслах, который содержит эмульсионный поливинилхлорид, смесь дибутилфталата и диоктилфталата, двуокись титана (RU 2206253, A41D 19/015, 2001.11.08).

Недостатком этого состава является низкая стойкость к действию масел, нефтепродуктов защитного покрытия рукавиц.

Известно, что для изготовления резинотехнических изделий, эксплуатирующихся при воздействии атмосферного воздуха, пара и горячей воды, широко применяются резиновые смеси на основе этиленпропиленового каучука, например резина 51-1481.

Резина марки 51-1481 не обладает необходимыми упругопрочностными свойства, которые существенно уменьшаются (до 40%) при старении на воздухе.

Аналогом предлагаемой резиновой композиции является композиция на основе полиолефинов и тройного этиленпропилендиенового каучука, которая может быть использована для изготовления эластичных, атмосферостойких различных товаров народного потребления. В состав данной композиции входят, мас.ч.: каучук СКЭПТ - 100,0, полипропилен - 25-60, полиэтилен низкой плотности - 1-10, масло - 20-100, ускорители вулканизации: сера - 0,1-2,0, тиурам -0,1-1,5, альтакс - 0,1-0,5, стеариновая кислота - 0,1-2,0, окись цинка - 0,5-8,0, или пероксидная вулканизация: перекись дикумила - 0,1-2,0, бис-малеимид - 0,1-2,5, новолачная алкилфенолоформальдегидная смола - 0,2-10,0, органический фосфит - 0,02-1,0, пигмент - 0,01-2,0, наполнитель - 0,1-50,0, антиоксидант - 0,1-2,0, фталатные пластификаторы - 0,5-10,0 (RU 2276167, C08L 23/16, 2006.05.10).

Прототипом предлагаемой композиции является резиновая смесь, содержащая синтетический каучук, белила цинковые, технический углерод, отличающаяся тем, что она содержит в качестве синтетического каучука - этиленпропилендиеновый каучук (СКЭПТ), в качестве углерода технического - активный углерод технический типа ISAF, кислоту стеариновую техническую (стеарин), органический пероксид, стабилизатор-модификатор при следующем соотношении, мас.ч.: СКЭПТ - 100,00; кислота стеариновая техническая (стеарин) - не менее 1,00; белила цинковые - не менее 5,00; активный углерод технический типа ISAF - не менее 50,00; органический пероксид - 2,5-6,00; стабилизатор-модификатор - 1-2,5 (RU 2241010, C08L 23/16, 2004.11.27).

Данная композиция не обладает необходимыми свойствами для использования в аварийных ситуациях при воздействии агрессивных сред.

Техническим результатом настоящего изобретения является разработка резиновой композиции, обладающей комплексом механических, химстойких, огнестойких, электроизоляционных свойств и способная перерабатываться методом формования при вулканизации под прессом.

Для достижения технического результата предлагается резиновая композиция для изготовления резинотехнических изделий, содержащая синтетический каучук, технический углерод, стеарин, стабилизатор, характеризующаяся тем, что содержит в качестве синтетического каучука смесь этиленпропилендиенового каучука СКЭПТ 40 и бутилового каучука БК 1675, взятых в равных пропорциях; ускоритель вулканизации в виде смеси каптакса и тиурама в соотношении 1:2 соответственно; смесь в равных количествах хлорпарафинов 470 и 1100; смесь активного углерода технического марки ПМ-75 и неактивного углерода технического марки ТГ-10, взятых в соотношении 4:1; серу в качестве вулканизующего агента и противостаритель - неозон Д при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Синтетический каучук	- 100,00
Ускоритель вулканизации	- 1,95
Стеарин	- 1,00
Белила цинковые	- 3,00
Трехокись сурьмы	- 10,00
Технический углерод (сажа)	- 55,00
Хлорпарафины	- 20,00
Вулканизующий агент	- 2,00
Противостаритель	- 0,50

В качестве синтетического каучука состав композиции содержит смесь этиленпропилендиенового каучука (СКЭПТ-40) и бутилкаучука - БК-1675, взятых в равных пропорциях.

В качестве ускорителя вулканизации композиция содержит смесь каптакса и тиурама, взятых на 100 мас.ч. синтетического каучука в соотношении 1:2 соответственно.

Для придания изготовляемым из предлагаемой резиновой композиции изделиям прочностных свойств она содержит технический углерод в виде смеси активного углерода технического марки ПМ-75 и неактивного углерода технического марки ТГ-10, взятых на 100 мас.ч синтетического каучука в соотношении 4:1 соответственно.

Хлорпарафины в состав композиции входят в виде смеси хлорпарафина - 470 и хлорпарафина - 1100, взятых на 100 мас.ч. синтетического каучука в равных количествах.

В качестве вулканизующего агента состав композиции содержит серу, в качестве противостарителя - неозон Д.

Присутствие в композиции трехокиси сурьмы в сочетании с хлорпарафинами придает изделиям из данной резиновой композиции свойства огнестойкости.

Резиновую композицию готовят на вальцах или в резиносмесителе. Каландрование композиции осуществляют при температуре 80-120°С.

Известная в настоящее время латексная технология позволяет получать тонкостенные бесшовные защитные изделия сложной конфигурации, однако они по показателям стойкости к механическим и химическим воздействиям не могут быть использованы при работе в экстремальных аварийных ситуациях.

Кроме того, ограниченное наполнение латексной смеси, незначительный ассортимент латексов, их нестабильность являются недостатком латексной технологии. Большой расход растворителей делает процесс высокотоксичным и пожароопасным.

В настоящем изобретении предлагается способ формования защитных изделий сложной конфигурации из резиновой композиции заявляемого состава, которую вулканизуют на вальцах или в резиносмесителе, подвергают каландрованию при температуре 80-120°С, а затем с использованием пресс-формующей оснастки, состоящей из пуансона и двух полуматриц, повторяющих форму изготавливаемых изделий, прессуют и вулканизуют при температуре 170°С в течение 6-10 мин. Форма отливки изделий выполнена из стали. Предлагаемым способом в условиях проведения заявляемого способа с использованием полуматриц соответствующего профиля из резиновой композиции настоящего изобретения могут быть также изготовлены обувь, рукавицы и другие изделия индивидуальной защиты человека от влияния агрессивных сред.

В настоящее время известные защитные перчатки, представляющие собой текстильную основу, покрытую с одной или двух сторон полимерной композицией, изготавливают пропиткой полимерной смесью тканевой подложки - трикотажной заготовки из хлопчатобумажной или синтетической пряжи и сушкой. Форму с надетой на нее тканевой подложкой макают в полимерную смесь.

В качестве полимерной композиции, покрывающей с двух сторон текстильную основу, может быть использовано покрытие на основе хлоропренового каучука, при этом текстильная основа полотняного переплетения может быть выполнена из стеклоткани с поверхностным заполнением 60 70% и поверхностной плотностью 90 120 г/м² при массовом соотношении основы и полимерного покрытия (90 120) (230 270) соответственно (RU 2070517, В32В 25/10, 1996.12.20).

Такая перчатка при высокой теплостойкости обладает сравнительно низкой прочностью связи полимерного покрытия со стеклянной основой, низкой устойчивостью композиционного материала к действию знакопеременных нагрузок и низкой устойчивостью хлоропренового покрытия к действию открытого пламени.

Защитная перчатка, в частности, для сварки и других работ при повышенных температурах может быть выполнена из основы, содержащей смесь полимерных нити и природных волокон, которая включает 60,40% жаропрочных полимерных нитей или корда на полиамидной основе и 40,60% пряжи на основе хлопка (заявка 95101059, A41D 13/10, 1996.11.10).

Такие перчатки при высокой прочности не обладают достаточной огнестойкостью.

Используемые в настоящее время латексные перчатки на основе латекса бутилкаучука становятся липкими под воздействием компонентов, например, ракетного топлива, а также рвутся при работе с твердыми поверхностями, имея пониженный показатель раздира, равный 3 кН/м.

Известны перчатки, полученные путем наложения от внутренней поверхности перчатки к внешней ее поверхности слоя полиуретана, слоя каучука (такого, как хлорсульфированный полиэтилен или этиленпропиленовый сополимер), слоя, образованного из смеси оксида свинца и полихлоропрена (для защиты от радиоактивности) и после этого опять слоя каучука и слоя полиуретана, причем слои каучука предотвращают вступление полиуретана в реакцию с оксидом свинца. Данные перчатки, хотя и подходят для защиты от радиоактивного излучения, не обладают удовлетворительными механическими свойствами (патент США 5165114, A41D 19/00, 1992.11.24).

Описаны также перчатки, содержащие слой каучука (например, бутилкаучука БК), предназначенный для соприкосновения с руками человека, и слой полиуретана, придающий перчатке механическую прочность. Слой каучука, присутствующий на внутренней поверхности перчатки, предотвращает возникновение гидролиза полиуретана при соприкосновении с рукой пользователя. Такие перчатки используют в скафандрах, в особенности для работы с радиоактивными веществами. Прочность на разрыв у них равна 24 H, а прочность на прокол равна 55 H в соответствии со стандартом NF EN 388 (патентная заявка FR 2777163).

Однако перчатки, подходящие для работы с радиоактивными веществами по указанной выше заявке, не обладают достаточным уровнем механических свойств. В частности, их прочность на прокол и прочность на разрыв не обеспечивают пользователю оптимальную защиту.

Используя метод формования вулканизацией в прессах предлагаемой в настоящем изобретении резиновой композиции и защитных резинотехнических изделий сложной конфигурации, разработана защитная перчатка для работы в экстремальных условиях с высокими механическими свойствами в совокупности с химической стойкостью и огнестойкостью, содержащая в качестве основы синтетический каучук в виде смеси этиленпропилендиенового каучука (СКЭПТ) и бутилкаучука (БК), взятых в равных пропорциях.

В качестве этиленпропилендиенового каучука использован каучук промышленной марки СКЭПТ-40, в качестве бутилкаучука - каучук промышленной марки БК-1675.

Для работы на нефтепромыслах формованные сложной конфигурации изделия - пятипалые перчатки, обувь, рукавицы выпускаются методом вулканизации в прессах впервые. Для их изготовления заготовка надевается на сердечник, помещается в пресс типа «Свит» и подвергается вулканизации в течение 6-10 мин при температуре 170°С.

Формованные изделия из предложенной в настоящем изобретении резиновой композиции при испытании выдерживают 3 цикла «заражение токсических химикатов (ТХ)- дегазация», 2 цикла «заражение компонентами ракетного топлива (КРТ) - нейтрализация» (при одноминутном контакте с КРТ) и трехкратное воздействие горючесмазочных материалов (ГСМ) (керосин, бензин, дизельное топливо).

После указанных воздействий формованные изделия сохраняют защитные свойства на уровне данных, приведенных в табл.1, имеют условную прочность при растяжении не менее 7,7 МПа и сопротивление раздиру не менее 21 кН/м. После воздействия ТХ, КРТ, ГСМ и дегазирующих (нейтрализующих) растворов перчатки не слипаются и не изменяют свои размеры и форму.

Изделия сохраняют защитные эксплуатационные и эргономические свойства после хранения в складских условиях в течение трех лет и в условиях эксплуатации при температуре воздуха от -40°С до +50°С при относительной влажности воздуха от 20 до 98%.

Физико-химические свойства формованных резинотехнических защитных изделий, изготовленных из резиновой композиции в соответствии с настоящим изобретением, приведены в табл.2.

Таблица 1
Защитные свойства формованных резинотехнических изделий (перчаток, обуви, рукавиц)
№№ пп	Наименование показателей	Числовые значения показателей
2	Время защитного действия при обливах компонентами ракетного топлива (КРТ) продолжительностью, мин:
	1 (трехкратно)	3-8
	10 (однократно)	3-8
3	Защита от ожогов кистей рук при воздействии, сек:
	открытого пламени	-10-30
	теплового лучевого потока с интенсивностью 60-80 кВт/ м2	10-25

Таблица 2
Физико-механические показатели свойств формованных резинотехнических изделий (перчаток, обуви, рукавиц)
№№ пп	Наименование показателей	Числовые значения показателей
1	Условная прочность на растяжение, не менее МПа	11,0
2	Сопротивление раздиру, не менее кНм	30,0
3	Коэффициент морозостойкости при минус 40°С, не менее	0,2
4	Удельное сопротивление, не более Ом·см	108

1. Резиновая композиция для изготовления защитных резинотехнических изделий, содержащая синтетический каучук, технический углерод, стеарин, вулканизующий агент, ускоритель вулканизации и стабилизатор, характеризующаяся тем, что содержит в качестве синтетического каучука смесь этиленпропилендиенового каучука СКЭПТ-40 и бутилового каучука БК-1675, взятых в равных пропорциях; ускоритель вулканизации в виде смеси каптакса и тиурама в соотношении 1:2 соответственно; смесь в равных количествах хлорпарафинов 470 и 1100; смесь активного углерода технической марки ТГ-10, взятых в соотношении 4:1; серу в качестве вулканизирующего агента и противостариватель - неозон Д при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Синтетический каучук	100,00
Ускоритель вулканизации	1,95
Стеарин	1,00
Белила цинковые	3,00
Трехокись сурьмы	10,00
Технический углерод (сажа)	55,00
Хлорпарафины	20,00
Вулканизующий агент	2,00
Противостаритель	0,50

2. Способ формования защитных резинотехнических изделий сложной конфигурации из резиновой композиции по п.1, которую вулканизуют на вальцах или в резиносмесителе, подвергают каландрованию при температуре 80-120°С, а затем с использованием пресс-формующей оснастки, состоящей из пуансона и двух полуматриц, повторяющих форму изготавливаемых изделий, прессуют и вулканизуют при температуре 170°С в течение 6-10 мин.

3. Защитные изделия сложной конфигурации, формованные по способу п.2 из резиновой композиции, содержащей в качестве синтетического каучука смесь этиленпропилендиенового каучука СКЭПТ-40 и бутилового каучука БК-1675, взятых в равных пропорциях; ускоритель вулканизации в виде смеси каптакса и тиурама в соотношении 1:2 соответственно; смесь в равных количествах хлорпарафинов 470 и 1100; смесь активного углерода технической марки ТГ-10, взятых в соотношении 4:1; серу в качестве вулканизующего агента и противостариватель - неозон Д при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Синтетический каучук	100,00
Ускоритель вулканизации	1,95
Стеарин	1,00
Белила цинковые	3,00
Трехокись сурьмы	10,00
Технический углерод (сажа)	55,00
Хлорпарафины	20,00
Вулканизующий агент	2,00
Противостаритель	0,50

4. Защитная перчатка, формованная вулканизацией в прессах из резиновой композиции по п.1, стойкая к воздействию токсичных химикатов и компонентов ракетного топлива, для работы в экстремальных условиях с высокими механическими свойствами в совокупности с химической стойкостью и огнестойкостью.