Термопластичный эластомерный материал

Термопластичный эластомерный материал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке термопластичных эластомерных материалов на основе каучука, и может быть использовано для изготовления различных экструзионных профилей и формованных гибких деталей, используемых в автомобильной, кабельной, легкой промышленности и строительстве, в частности для выпуска автомобильных деталей, работающих на поверхности двигателей внутреннего сгорания, в строительстве для производства маслобензостойких уплотнителей, муфт и других изделий для сборки конструкций из поливинилхлорида и др.

Известен термопластичный эластомерный материал, выполненный из композиции, включающей каучук, термопласт, серную вулканизующую систему или смоляную вулканизующую систему на основе алкилфенолформальдегидной смолы, стеариновую кислоту, а также порошковый наполнитель, выбранный из группы: шунгит, каолин или мел, при этом вулканизующие системы содержат в качестве активатора вулканизации оксид цинка (см. патент РФ №2334769, МПК C08L 21/00, 2008 г.).

Однако известный термопластичный эластомерный материал при своем использовании имеет следующие недостатки:

- низкая стойкость в ненапряженном состоянии к воздействию жидких агрессивных сред: высокое набухание в бензине марки АИ-92 (24-32% в сутки), а также высокое набухание в смеси изооктана с 30 мас.% толуола (14-18% в сутки),

- широким диапазоном показателей условной прочности при растяжении (4,0-12,0 МПа).

Задача изобретения - создание термопластичного эластомерного материала.

Техническим результатом при использовании предложенного термопластичного эластомерного материала является повышение стойкости в ненапряженном состоянии к воздействию жидких агрессивных сред, а именно снижение набухания в бензине марки АИ-92 и снижение набухания в смеси изооктана с 30 мас.% толуола, с одновременным сужением диапазона показателей условной прочности при растяжении материала и с лимитированным его относительном удлинением при сохранении высокого комплекса технологических и эластических свойств, способности перерабатываться в изделия из расплава без вулканизации литьем под давлением или экструзией и сужением интервала твердости изделий в условных единицах Шор A.

Технический результат достигается сочетанием компонентов предложенного термопластичного эластомерного материала, а также количественным соотношением входящих в термопластичный эластомерный материал компонентов.

Предложенный термопластичный эластомерный материал, выполненный из композиции, включающей каучук, термопласт, серную вулканизующую систему или смоляную вулканизующую систему на основе алкилфенолформальдегидной смолы, стеариновую кислоту, а также порошковый наполнитель, выбранный из группы: шунгит, каолин или мел, причем вулканизующие системы содержат в качестве активатора вулканизации оксид цинка, при этом в качестве каучука композиции используют бутадиен-нитрильный каучук, содержащий от 18 до 50 мас.% нитрила акриловой кислоты, в качестве термопласта используют поливинилхлорид, содержащий на 100 мас.ч. поливинилхлорида 20-100 мас.ч. смеси диоктиладипината (ДОА) с 2,7-3,2 мас.ч. эпоксидированного соевого масла (ЭСМ), или 20-100 мас.ч. смеси дибутилсебацината (ДБС) с 2,7-3,2 мас.ч. эпоксидированного соевого масла (ЭСМ) или 20-100 мас.ч. смеси диоктилфталата (ДОФ) с 2,7-3,2 мас.ч. эпоксидированного соевого масла (ЭСМ), порошковый наполнитель используют с размером частиц от 10 нм до 200 нм и с внешней удельной поверхностью от 20 до 40 м²/г., причем в качестве шунгита порошкового наполнителя используют природный минеральный шунгит, дополнительно содержащий технический углерод (в виде сажи) в количестве 0,4-5,2 мас.%, при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

каучук	100
указанный термопласт	90-260
вулканизующая система	0,55-6
активатор вулканизации	2-7
стеариновая кислота	0,7-2
указанный порошковый наполнитель	1-100.

При этом бутадиен-нитрильный каучук материала, содержащий 18 мас.% нитрила акриловой кислоты, дополнительно содержит от 2,5 до 4,5 мас.% дибутоксиэтиладипината (ДБЭА). При этом содержание в материале серной вулканизующей системы предпочтительно выбрано от 0,55 до 1,43 массовых частей. При этом содержание в материале смоляной вулканизующей системы на основе алкилфенолформальдегидной смолы предпочтительно выбирают от 1 до 6 мас. частей. При этом в качестве шунгита порошкового наполнителя материала используют природный минеральный шунгит следующего состава, мас.%: 0,15-0,25 оксида титана (TiO₂), 3,88-4,12 оксида алюминия (Al₂O₃), 2,25-2,75 оксида железа (FeO), 1,15-1,25 оксида магния (MgO), 0,25-0,35 оксида кальция (CaO), 0,18-0,22 оксида натрия (Na₂O), 1,4-1,6 оксида калия (K₂O), 1,15-1,25 серы (S), 3,5-4,5 воды кристаллической, 26-36 углерода и оксид кремния (SiO₂) - остальное до 100%.

Среди существенных признаков, характеризующих предложенный термопластичный эластомерный материал, отличительными являются:

- использование в качестве каучука композиции бутадиен-нитрильного каучука, содержащего от 18 до 50 мас.% нитрила акриловой кислоты,

- использование в качестве термопласта поливинилхлорида, содержащего на 100 мас.ч. поливинилхлорида 20-100 мас.ч. смеси диоктиладипината (ДОА) с 2,7-3,2 мас.ч. эпоксидированного соевого масла (ЭСМ), или 20-100 мас.ч. смеси дибутилсебацината (ДБС) с 2,7-3,2 мас.ч. эпоксидированного соевого масла (ЭСМ), или 20-100 мас.ч. смеси диоктилфталата (ДОФ) с 2,7-3,2 мас.ч. эпоксидированного соевого масла (ЭСМ),

- использование порошкового наполнителя с размером частиц от 10 нм до 200 нм и с внешней удельной поверхностью от 20 до 40 м²/г.,

- использование в качестве шунгита порошкового наполнителя природного минерального шунгита, дополнительно содержащего технический углерод (в виде сажи) в количестве 0,4-5,2 мас.%,

- содержание компонентов материала, мас.ч.:

каучук	100
указанный термопласт	90-260
вулканизующая система	0,55-6
активатор вулканизации	2-7
стеариновая кислота	0,7-2
указанный порошковый наполнитель	1-100,

- бутадиен-нитрильный каучук материала, содержащий 18 мас.% нитрила акриловой кислоты, дополнительно содержит от 2,5 до 4,5 мас.% дибутоксиэтиладипината (ДБЭА),

- содержание в материале серной вулканизующей системы предпочтительно выбрано от 0,55 до 1,43 массовых частей,

- содержание в материале смоляной вулканизующей системы на основе алкилфенолформальдегидной смолы предпочтительно выбрано от 1 до 6 мас. частей,

- использование в качестве шунгита порошкового наполнителя материала природного минерального шунгита следующего состава, мас.%: 0,15-0,25 оксида титана (TiO₂), 3,88-4,12 оксида алюминия (Al₂O₃), 2,25-2,75 оксида железа (FeO), 1,15-1,25 оксида магния (MgO), 0,25-0,35 оксида кальция (CaO), 0,18-0,22 оксида натрия (Na₂O), 1,4-1,6 оксида калия (K₂O), 1,15-1,25 серы (S), 3,5-4,5 воды кристаллической, 26-36 углерода и оксид кремния (SiO₂) - остальное до 100%.

Экспериментальные исследования предложенного термопластичного эластомерного материала показали его высокую эффективность. Было установлено, что предложенный термопластичный эластомерный материал обладает повышенной стойкостью в ненапряженном состоянии к воздействию жидких агрессивных сред (изменение массы по набуханию в бензине марки АИ-92 составляет по абсолютному значению не более 11-20% в сутки, изменение массы по набуханию в смеси изооктана с 30 мас.% толуола составляет по абсолютному значению не более 3-9% в сутки). Одновременно было установлено, что предложенный термопластичный эластомерный материал имеет узкий диапазон показателей условной прочности при растяжении (7-11 МПа) и лимитированное его относительное удлинение (150-400%), при сохранении высокого комплекса технологических и эластических свойств, способности перерабатываться в изделия из расплава без вулканизации литьем под давлением или экструзией, и достижении интервала твердости изделий от 62 до 83 усл. ед. Шор А.

Предложенный термопластичный эластомерный материал, а также изделия из него широкого номенклатурного перечня получают путем смешения компонентов в экструдере-реакторе Rheomex PTW 25/42 (L/D=42, D=25). Технология изготовления компонентов предложенного термопластичного эластомерного материала является стандартной, не требует использования специфического технологического оборудования и включает в себя процессы, общепринятые в изготовлении резиновых смесей: дробление, взвешивание, смешение и т.п., и затем изготовление материала и изделий из него с использованием методов экструзии, литья под давлением и др.

В таблице 1 представлены экспериментальные составы предложенного термопластичного эластомерного материала, а в таблице 2 представлены штатные характеристики материала.

Контроль прочности был проведен в соответствии с ГОСТ 270-75.

Таким образом, предложенный термопластичный эластомерный материал обладает преимуществами по сравнению с известным термопластичным эластомерным материалом того же назначения.

1. Термопластичный эластомерный материал, выполненный из композиции, включающей каучук, термопласт, серную вулканизующую систему или смоляную вулканизующую систему на основе алкилфенолформальдегидной смолы, стеариновую кислоту, а также порошковый наполнитель, выбранный из группы: шунгит, каолин или мел, при этом вулканизующие системы содержат в качестве активатора вулканизации оксид цинка, отличающийся тем, что в качестве каучука композиции используют бутадиен-нитрильный каучук, содержащий от 18 до 50 мас.% нитрила акриловой кислоты, в качестве термопласта используют поливинилхлорид, содержащий на 100 мас.ч. поливинилхлорида 20-100 мас.ч. смеси диоктиладипината с 2,7-3,2 мас.ч. эпоксидированного соевого масла, или 20-100 мас.ч. смеси дибутилсебацината с 2,7-3,2 мас.ч. эпоксидированного соевого масла, или 20-100 мас.ч. смеси диоктилфталата с 2,7-3,2 мас.ч. эпоксидированного соевого масла, порошковый наполнитель используют с размером частиц от 10 до 200 нм и с внешней удельной поверхностью от 20 до 40 м²/г, причем в качестве шунгита порошкового наполнителя используют природный минеральный шунгит, дополнительно содержащий технический углерод в виде сажи, в количестве 0,4-5,2 мас.%, при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

каучук	100
указанный термопласт	90-260
вулканизующая система	0,55-6
активатор вулканизации	2-7
стеариновая кислота	0,7-2
указанный порошковый наполнитель	1-100

2. Термопластичный эластомерный материал по п.1, отличающийся тем, что бутадиен-нитрильный каучук, содержащий 18 мас.% нитрила акриловой кислоты, дополнительно содержит от 2,5 до 4,5 мас.% дибутоксиэтиладипината.

3. Термопластичный эластомерный материал по п.1, отличающийся тем, что содержание смоляной вулканизующей системы предпочтительно выбирают от 1 до 6 мас.ч.

4. Термопластичный эластомерный материал по п.1, отличающийся тем, что содержание серной вулканизующей системы предпочтительно выбрано от 0,55 до 1,43 мас.ч.

5. Термопластичный эластомерный материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве шунгита порошкового наполнителя используют природный минеральный шунгит следующего состава, мас.%:

оксид титана (IV)	0,15-0,25
оксид алюминия	3,88-4,12
оксид железа (II)	2,25-2,75
оксид магния	1,15-1,25
оксид кальция	0,25-0,35
оксид натрия	0,18-0,22
оксид калия	1,40-1,60
сера	1,15-1,25
вода кристаллическая	3,50-4,50
углерод	26-36
оксид кремния	остальное до 100%