Полимерная композиция

Полимерная композиция

Реферат

Изобретение относится к резинотехнической промышленности и может быть использовано, в частности, для изготовления манжетных уплотнителей нефтегазодобывающего и нефтегазоперерабатывающего оборудования, подвергающегося действию кислот, щелочей, растворов солей и других агрессивных сред нефтяной природы, для резинокордных оболочек, эксплуатирующихся в экстремальных температурах и давлении при перекачке по трубопроводам нефти и газа.

Известна вулканизуемая резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука (см. а.с. СССР №786300, кл. C08L, 9/00, 1979 г.), содержащая фталевый ангидрид и многоатомный спирт.

Недостатком известной резиновой смеси является неудовлетворительная маслобензостойкость при работе в агрессивных средах и высоких температурах.

Известен также асфальтено-смоляной мягчитель АСМГ, изготавливаемый по ТУ - 38.УССР201193-78 и представляющий собой мелкозернистый, сыпучий битумный материал, используемый в полимерных композициях, состав компонентов которого (%):

Асфальтены	- 1,1-1,3
Смолы	- 35,4-35,2
Масла	- 62,8-61,1
Сера	- 0,8-1,1
Парафины	- 0,9-1,13

Недостатком этого мягчителя является низкое содержание асфальтенов и высокое содержание примесей.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату - прототипом - является полимерная композиция на основе синтетического полимера (см. а.с. СССР №504809, кл. C08K 5/01, 1973 г.), содержащая добавку 0,1-10% асфальтенов.

Эта известная полимерная композиция имеет нестабильную маслобензостойкость при эксплуатации в экстремальных средах нефтегазовой природы.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков - невысокой стойкости и незначительной стабильности в процессе эксплуатации изделий, техническим результатом которого будет повышение сроков эксплуатации полимерной композиции в агрессивных средах нефтегазовой природы.

Сущность изобретения заключается в том, что указанный технический результат достигается за счет того, что полимерная композиция на основе 100 мас.ч. бутадиен-нитрильного каучука СКН-40АСМ, содержащая стеариновую кислоту 1,5-3,0, белила цинковые 4,0-7,5, технический углерод N550 25,0-35,0, белую сажу БС-120 17,0-30,0, дибутоксиэтиладипинат 12,0-18,0, вулкацит CZ/EG-C 1,5-2,5, дитиодиморфолин 1,5-3,0, тиурам Д 0,5-1,0, сантогард PVI 0,5-1,0, дополнительно содержит стабилизатор - асфальтеносодержащую смесь с содержанием асфальтенов 73,0-92,5 мас.% и с температурой плавления 150-170°С и экологически чистый наполнитель таурит ТС-Д 10,0-15,0.

Таурит ТС-Д (производимый по СТ ТОО 39646043-001-2009) содержит массовую долю углерода 3-10%, диоксида кремния 50-85%, рН водной суспензии 6-9, адсорбция ДБФ, см³/100 г 40±6, насыпная плотность, г/дм³ 650.

Вулкацит CZ/EG-C представляет собой ускоритель вулканизации, химическая формула которого - -N-циклогексил-2-бензотиазолсульфенамид.

В качестве стабилизатора, обеспечивающего сохранение начальных свойств бутадиен-нитрильного каучука при изготовлении полимерной композиции и эксплуатации готового резинотехнического изделия, взята асфальтеносодержащая смесь, физико-химические показатели и содержание которых отражены в табл.1.

Таблица 1
Показатели	Значение
1. Плотность, г/см3	1,0
2. Температура плавления, °С	150-170
3. Растворимость в хлороформе, %	90
Компоненты	%
1. Парафин	1,5-2,0
2. Ароматические соединения	2,0-10,0
3. Смоляные соединения	4,0-15,0
4. Асфальтены	73,0-92,5

Асфальтены образуются после перегонки в герметичном автоклаве при температуре 500-540°С и давлении 2,0-2,5 МПа в соотношении асфальтены:растворитель 1:5 в течение 1,0-1,5 часа, после чего асфальтены выпадают в осадок. Затем производится сушка и размол смеси асфальтенов в порошок коричневого цвета.

Введение в состав полимерной композиции до 15,0 мас.ч. смеси асфальтенов, термодинамически совместимых с агрессивными нефтяными средами, и экологически чистого наполнителя - таурита ТС-Д до 15,0 мас.ч. позволят повысить стойкость к воздействию агрессивных нефтяных сред и стабильность работы изделий при эксплуатации в экстремальных температурах.

Сущность изобретения поясняется следующим примером.

Пример.

Готовят составы контрольной композиции и предлагаемой к изобретению композиции с содержанием асфальтеносодержащей смеси 10,0; 12,0; 15,0 и, соответственно, 10,0; 12,0; 15,0 таурита ТС-Д. Изготавливают эти композиции в 2 стадии в закрытом смесителе.

В первую стадию смешения при 100-110°С, числе оборотов ротора 30 об./мин в течение 4-5 мин вводят бутадиен-нитрильный каучук, технический углерод, таурит, дитиодиморфолин, стеариновую кислоту, дибутоксиэтиладипинат, белую сажу, белила цинковые, асфальтеносодержащую смесь.

Вторая стадия смешения осуществляется в течение 4-х минут при температуре 80-90°С и числе оборотов ротора смесителя 30 об./мин, и вводят вулканизующую группу - вулкацит CZ/EG - С, сантогард PVI, тиурам Д и серу.

Затем проводят вулканизацию изготовленных полимерных композиций и сравнительные испытания контрольной и предлагаемой к изобретению композиции.

В табл.2 приведены рецептура контрольной и предлагаемой полимерной композиции, а в табл.3 - физико-механические показания сравнительных испытаний.

Таблица 2
Компонент	Содержание компонентов в массовых частях
контрольная	1	2	3
Каучук СКН-40АСМ	100,0	100,0	100,0	100,0
Стеариновая кислота	1,5	1,5	2,0	3,0
Белила цинковые	4,0	4,0	6,0	7,5
Технический углерод N550	25,0	30,0	25,0	35,0
Белая сажа БС-120	17,0	20,0	17,0	30,0
Дибутоксиэтиладипинат	12,0	15,0	12,0	18,0
Вулкацит CZ/EG - С	1,7	1,5	2,0	2,5
Дитиодиморфолин	1,5	1,5	2,0	3,0
Тиурам Д	0,4	0,5	0,7	1,0
Сантогард PVI	0,5	0,5	0,7	1,0
Асфальтеносодержащая смесь	-	10,0	12,0	15,0
Таурит ТС-Д	-	10,0	12,0	15,0

Таблица 3
Показатели	Физико-механические показатели
контрольная	1	2	3
Пластичность	0,50	0,52	0,52	0,49
Подвулканизация по Муни 130°С, мин	12	14	14	13
Продолжительность подвулканизации при 153°С, мин	25	25	25	25
Условное напряжение при 100% удлинении, МПа	2,0	2,0	2,1	2,3
Условное напряжение при 300% удлинении, МПа	6,5	6,8	6,9	7,0
Условная прочность при растяжении, МПа	18,9	20,0	19,2	21,1
Относительное удлинение при разрыве, %	690	710	720	715
Свойства вулканизатов после старения на горячем воздухе (125°С, 10 суток)
Условное напряжение при 100% удлинении, МПа	12,8	12,2	10,8	11,3
Условная прочность при растяжении, МПа	12,8	16,9	16,4	17,8
Относительное удлинение при разрыве, %	100	160	170	150
Свойства вулканизатов после старения в масле газотурбинном (190°С, 50 суток)
Условное напряжение при 100% удлинении, МПа	4,0	3,5	3,3	3,7
Условная прочность при растяжении, МПа	17,5	18,9	18,0	19,6
Относительное удлинение при разрыве, %	300	360	410	380

Результаты табл.3 показывают, что предлагаемая по изобретению полимерная композиция по сравнению с контрольной имеет более высокий комплекс физико-механических показателей, обеспечивая стабильную прочность при эксплуатации изделий из предлагаемой полимерной композиции.

Полимерная композиция на основе бутадиен-нитрильного каучука, содержащая стеариновую кислоту, белила цинковые, технический углерод, белую сажу, дибутоксиэтиладипинат, вулкацит CZ/EG-C-N-циклогексил-2-бензотиазолсульфенамид, дитиодиморфолин, тиурам Д, сантогард PVI, отличающаяся тем, что дополнительно содержит стабилизатор - асфальтеносодержащую смесь с содержанием асфальтенов 73,0-92,5 мас.% и экологически чистый наполнитель - таурит ТС-Д при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

бутадиен-нитрильный каучук	100
стеариновая кислота	1,5-3,0
белила цинковые	4,0-7,5
технический углерод	25-35
белая сажа	17-30
дибутоксиэтиладипинат	12-18
вулкацит CZ/EG-С	1,5-2,5
дитиодиморфолин	1,5-3,0
тиурам Д	0,5-1,0
сантогард PVI	0,5-1,0
асфальтеносодержащая смесь	10-15
таурит ТС-Д	10-15