Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЭЛАСТОМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ БУТАДИЕН-НИТРИЛЬНОГО КАУЧУКА

Изобретение относится к области производства резиновых изделий различного назначения, а именно к способу изготовления резинотехнических изделий из эластомерных композиций на основе бутадиен-нитрильного каучука, в том числе гидрированного, и может быть широко использовано в различных областях народного хозяйства.

Известен способ изготовления резинотехнических изделий на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающий пластикацию бутадиен-нитрильного каучука на вальцах, введение активатора вулканизации, противостарителя, порошкового наполнителя и пластификатора, введение после перемешивания вулканизующего агента, разогрев резиновой смеси на вальцах, профилирование заготовок с последующим изготовлением резинотехнических изделий методом прямого прессования на вулканизационном прессе с электрическим обогревом (см. Корнев А.Е., Буканов A.M., Шевердяев О.Н., Технология эластомерных материалов, НППА «Истек», Москва, 2009 г., с.267-325).

Однако известный способ изготовления резинотехнических изделий при своем использовании имеет следующие недостатки:

не обеспечивает изготовление резинотехнических изделий на основе бутадиен-нитрильного каучука с высокими антифрикционными свойствами в процессе эксплуатационного трения по полированным металлическим поверхностям (коэффициент трения в процессе эксплуатационного трения по полированным металлическим поверхностям контр-тела составляет 0,23 при скорости вращения 1,74 м/с и 0,16 при скорости вращения 4,18 м/с).

- не обеспечивает изготовление резинотехнических изделий на основе бутадиен-нитрильного каучука с высокой стабильностью коэффициента трения (0,66-0,72),

- не обеспечивает изготовление резинотехнических изделий на основе бутадиен-нитрильного каучука с низким износом в процессе эксплуатационного трения по полированным металлическим поверхностям (износ при трении по полированным металлическим поверхностям контр-тела из высокопрочной стали составляет (5×10^-5 мкм/км),

- не всегда обеспечивает изготовление резинотехнических изделий на основе бутадиен-нитрильного каучука с минимальным моментом страгивания.

Задача изобретения - разработка способа изготовления резинотехнических изделий из эластомерных композиций на основе бутадиен-нитрильного каучука.

Техническим результатом является изготовление резинотехнических изделий на основе бутадиен-нитрильного каучука, в том числе гидрированного, с высокими антифрикционными свойствами в процессе эксплуатационного трения по полированным металлическим поверхностям контр-тела, в том числе снижение коэффициента трения и износа при трении по полированным металлическим поверхностям контр-тела из высокопрочной стали, а также повышение стабильности коэффициента трения. Кроме того, техническим результатом является изготовление резинотехнических изделий на основе бутадиен-нитрильного каучука, в том числе гидрированного, с минимальным моментом страгивания при одновременном сохранении условной прочности при растяжении, относительного удлинения, твердости по Шор А и температурного предела хрупкости.

Технический результат достигается в предложенном способе сочетанием использованных технологических параметров, последовательностью их выполнения в способе, а также количественными характеристиками выполнения технологических приемов.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложен способ изготовления резинотехнических изделий из эластомерных композиций на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающий пластикацию бутадиен-нитрильного каучука на вальцах, введение активатора вулканизации, противостарителя, порошкового наполнителя и пластификатора, введение после перемешивания вулканизующего агента, разогрев резиновой смеси на вальцах, профилирование заготовок с последующим изготовлением резинотехнических изделий методом прямого прессования на вулканизационном прессе с электрическим обогревом, при этом после выполнения перемешивания и перед введением вулканизующего агента в объем резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука дополнительно вводят модификаторы - многоатомные спирты, в качестве которых используют поли-этиленоксид, полипропиленгликоль или смесь полиэтиленоксида с полипропиленгликолем, причем используют полиэтиленоксид с молекулярной массой 100-630, полиэтиленоксид с молекулярной массой 760-9000, смесь полиэтиленоксида с молекулярной массой 100-630 с полиэтиленоксидом с молекулярной массой 760-9000, полипропиленгликоль с молекулярной массой 150-4000 или смесь полиэтиленоксида с молекулярной массой 100-630 с полипропиленгликолем с молекулярной массой 150-4000, при этом количество вводимого в резиновую смесь модификатора выбрано от 0,5 до 8 мас. частей на 100 мас. частей бутадиен-нитрильного каучука, а готовое резинотехническое изделие дополнительно подвергают адсорбционно-абсорционной модификации выдерживанием готового резинотехнического изделия в жидком полиэтиленоксиде с молекулярной массой 100-2000 при температуре 115-200°С в течение 30-150 минут. При этом при выполнении объемной модификации резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука используют смесь полиэтиленоксида с 10-45 мас.% полипропиленгликоля. При этом при выполнении объемной модификации резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука используют смесь полиэтиленоксида с молекулярной массой 100-630 с 15-45 мас.% полиэтиленоксида с молекулярной массой 760-9000.

Способ осуществляют следующим образом. В процессе изготовления эластомерных композиций на основе бутадиен-нитрильного каучука, в том числе гидрированного, для последующего изготовления резинотехнических изделий выполняют пластикацию бутадиен-нитрильного каучука на вальцах СМ 1500 в течение 10 минут. Затем загружают на вальцы на 100 мас.ч. бутадиен-нитрильного каучука 5 мас.ч. белил цинковых, 1 мас.ч. диафена ФП, 2 мас.ч. ацетонанила Р, 1 мас.ч. стеарина и перемешивают в течение 4-5 минут. Затем добавляют на 100 мас.ч. бутадиен-нитрильного каучука 120 мас.ч. технического углерода П-803 и 20 мас.ч. дибутилсебацината и перемешивают с подрезами в течение 12-14 минут. Затем в подготовленный объем резиновой смеси вводят модификаторы - многоатомные спирты, в качестве которых используют полиэтиленоксид, полипропиленгликоль или смесь полиэтиленоксида с полипропиленгликолем. При этом используют полиэтиленоксид с молекулярной массой 100-630, или полиэтиленоксид с молекулярной массой 760-9000, или смесь полиэтиленоксида с молекулярной массой 100-630 с 15-45 мас.% полиэтиленоксида с молекулярной массой 760-9000, или полипропиленгликоль с молекулярной массой 150-4000 или смесь полиэтиленоксида с молекулярной массой 100-630 с 10-45 мас.% полипропиленгликоля с молекулярной массой 150-4000.

В качестве модификатора используют полиэтиленоксид, в том числе по ТУ 2483-007-71150986-2006 и полипропиленгликоль по ТУ 2226-006-10488057-94.

Используют бутадиен-нитрильный каучук марки БНКС-18, БНКС-28, БНКС-33 и БНКС-40 по ТУ 38.30314-2006, бутадиен-нитрильный каучук марки БНКС-28 по ТУ 38.30313-2006, а также гидрированный бутадиен-нитрильный каучук марки ГБНК-3406.

Количество вводимого в резиновую смесь модификатора выбрано от 0,5 до 8 мас. частей. Затем выполняют введение 5 мас.ч перкадокса и перемешивание в течение 2-3 минут. Для выпуска заготовок для РТИ использовали предформователь «Барвелл». Предварительно резиновую смесь разогревают на вальцах ПД-800. Готовые заготовки укладывались в лотки. РТИ изготавливали методом прямого прессования на вулканизационном прессе 250×250 с электрическим обогревом по следующему режиму: температура вулканизации - 180°С, время вулканизации - 10 мин, давление на пресс-форму не менее 5 МПа.

Готовое резинотехническое изделие дополнительно подвергают адсорбционно-абсорционной модификации выдерживанием готового резинотехнического изделия в жидком полиэтиленоксиде с молекулярной массой 100-2000 при температуре 115-200°С в течение 30-150 минут. Резинотехническое изделие готово к эксплуатации.

Среди существенных признаков, характеризующих предложенный способ изготовления резинотехнических изделий из эластомерных композиций на основе бутадиен-нитрильного каучука, отличительными являются:

- введение после выполнения перемешивания и перед введением вулканизующего агента в объем резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука модификаторов - многоатомных спиртов, в качестве которых используют полиэтиленоксид, полипропиленгликоль или смесь полиэтиленоксида с полипропиленгликолем,

- использование в процессе объемной модификации полиэтиленоксида с молекулярной массой 100-630, полиэтиленоксида с молекулярной массой 760-9000, смеси полиэтиленоксида с молекулярной массой 100-630 с полиэтиленоксидом с молекулярной массой 760-9000, полипропиленгликоля с молекулярной массой 150-4000 или смеси полиэтиленоксида с молекулярной массой 100-630 с полипропиленгликолем с молекулярной массой 150-4000,

- введение в резиновую смесь модификатора в количестве от 0,5 до 8 мас. частей на 100 мас. частей бутадиен-нитрильного каучука,

- выполнение адсорбционно-абсорционной модификации выдерживанием готового резинотехнического изделия в жидком полиэтиленоксиде с молекулярной массой 100-2000 при температуре 115-200°С в течение 30-150 минут,

- использование при выполнении объемной модификации резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука смеси полиэтиленоксида с 10-45 мас.% полипропиленгликоля.

- использование при выполнении объемной модификации резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука смеси полиэтиленоксида с молекулярной массой 100-630 с 15-45 мас.% полиэтиленоксида с молекулярной массой 760-9000.

Экспериментальные и практические исследования предложенного способа изготовления резинотехнических изделий из эластомерных композиций на основе бутадиен-нитрильного каучука показали его высокую эффективность. Было установлено, что с использованием всех существенных признаков предложенного технического решения достигнуто снижение коэффициента трения (коэффициент трения в процессе эксплуатационного трения по полированным металлическим поверхностям контр-тела из стали 30 ХГСА составил 0,16-0,18 при скорости вращения 1,74 м/с и 0,04-0,11 при скорости вращения 4,18 м/с), снижение износа до 2-5×10^-7 мкм/км, а также повышение стабильности коэффициента трения до 0,89-0,92. Кроме того, испытания показали, что на изготовленных предложенным способом резинотехнических изделиях на основе бутадиен-нитрильного каучука достигнуто снижение момента страгивания. Одновременно сохранена условная прочность при растяжении на уровне 12,7-13,5 МПа, относительное удлинение на уровне 128 -163%, твердость по Шор А на уровне 78-80 ед. Шор А и температурный предел хрупкости ниже минус 45°С.

Технология изготовления резинотехнических изделий из эластомерных композиций на основе бутадиен-нитрильного каучука различного трибологического назначения заданных геометрических форм и размеров не требует использования специфического технологического оборудования.

В таблице 1 показаны технологические параметры объемной и адсорбционно-абсорционной модификаций в процессе изготовления резинотехнических изделий из эластомерных композиций на основе бутадиен-нитрильного каучука, а в таблице 2 приведены характеристики трения и прочностные характеристики изготовленных с использованием предложенного способа износостойких резинотехнических изделий трения различного назначения.

Таким образом, результаты экспериментальных исследований показали, что предложенный способ обеспечивает получение резинотехнических изделий с заданными эксплуатационными характеристиками.