Результат интеллектуальной деятельности: ВУЛКАНИЗУЕМАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ

Изобретение относится к производству вулканизуемой резиновой смеси на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, используемой для изготовления резиновых технических изделий для нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности, машиностроения.

Известна эластомерная композиция, содержащая до 95 мас.ч. гидрированного бутадиен-нитрильного каучука и в качестве вулканизующего агента включающая бис-(трет.бутил-пероксиизопропил)-бензол, соагент перекисной вулканизации (триаллил изоцианурат), стеариновую кислоту, наполнитель, антиоксидант [SU 2006116224/04, МПК C08L 9/00, опубл. 2007.11.20].

Недостатком известной композиции является необходимость проведения вулканизации при повышенной температуре (163-183°С).

Известна резиновая смесь на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука 100 мас.ч. [Каучук и резина, 2007, №1, с.4-7], включающая в качестве вулканизующего агента бис-(трет.бутил-пероксиизопропил)-бензол, соагента вулканизации (триаллил изоцианурат), наполнитель техуглерод П 324, пластификатор дибутил-оксиэтиладипинат, антиоксидант нафтам, диспергатор.

Недостатком известной резиновой смеси является то, что процесс вулканизации происходит при повышенных температурах и является взрывоопасным. Повышенные требования техники безопасности при работе с перекисями, особенно на стадиях изготовления резиновых смесей и вулканизации, проводимой достаточно высоких температурах (160-180°С), ограничивает возможность их применения в производстве резиновых технических изделий. Проведение вулканизации данной смеси при более низких температурах не позволяет получить резины с достаточным уровнем требуемых показателей.

Близкой к предлагаемой резиновой смеси по технической сущности и достигаемому техническому результату является резиновая смесь на основе на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, включающая: вулканизующий агент о,о'-бис(1,3,5-три-трет.бутилциклогексадиен-2,5-он-4-ил)-n-бензохинондиоксим-хиноловый эфир (ЭХ-1) 3,0-7,0 мас.ч.; наполнитель 40,0-50,0 мас.ч.; пластификатор 6,0-10,0 мас.ч.; стеариновую кислоту 1,0-2,0 мас.ч.; антиоксидант 1,0-3,0 мас.ч. [Патент RU 2380386 С1]. Данная резиновая смесь вулканизуется при более низкой температуре (143°С) и имеет значительно лучшие показатели относительной остаточной деформации сжатия, что позволит ее успешно использовать в манжетных уплотнителях для нефтяного оборудования, а также в других резинотехнических изделиях.

Недостатком такой резиновой смеси является низкая скорость вулканизации.

Задача, решаемая изобретением: повышение скорости вулканизации резиновых смесей на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, получение резин с хорошими прочностными показателями, пониженным уровнем накопления относительной остаточной деформации статического сжатия в условиях повышенных температур, в сочетании с высокими показателями теплостойкости, стойкостью к действию жидких агрессивных сред.

Технический результат заключается в повышении скорости вулканизации резиновых смесей на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, получении резин с улучшенным комплексом показателей.

Указанный технический результат достигается тем, что резиновая смесь на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, включающая в качестве вулканизующего агента o,о'-бис(1,3,5-три-трет.бутилциклогексадиен-2,5-он-4-ил)-n-бензохинондиоксим-хиноловый эфир (ЭХ-1), наполнитель - технический углерод, пластификатор, стеариновую кислоту, антиоксидант, дополнительно содержит соединение аминного характера, такие как триэтиламин, триэтаноламин, гексаметилентетрамин, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

В предлагаемой смеси могут использоваться гидрированные бутадиен-нитрильные каучуки марок Therban С3446 и Therban А4307, отличающиеся непредельностью и количеством звеньев нитрила акриловой кислоты.

Смесь вулканизуется хиноловым эфиром о,о'-бис(1,3,5-три-трет.бутилциклогексадиен-2,5-он-4-ил)-n-бензохинондиоксимом (ЭХ-1) (ТУ 6-09-513-76) совместно с соединением аминного характера: триэтаноламином ТУ 2423-168-00203335-2007, триэтиламином техническим ГОСТ 9966-88, гексаметилентетрамином ГОСТ 1381-73.

Для усиления в качестве наполнителя использован активный технический углерод марки П 324 (ГОСТ 7885-86).

Пластификаторы: дибутилоксиэтиладипинат (ТУ 2493-127-96), диоктилфталат, дибутилсебацинат (ГОСТ 8728-88) вводятся в резиновую смесь для улучшения обработки, повышения морозостойкости резин, снижения уровня набухания в агрессивных средах.

Стеариновая кислота (ГОСТ 6484-96) используется для улучшения диспергирования ингредиентов в резиновой смеси, облегчения ее обработки.

В качестве антиоксиданта могут использоваться: фенил-β-нафтиламин - нафтам 2 (ГОСТ 39-79), N-изопропил-N^'-фенил-n-фенилендиамин - диафен ФП (ТУ 2492-002-05761637-99), полимеризованный 2,2^',4-триметил-1,2-дигидрохинолин - ацетонанил Р (ТУ 6-02-1116-82).

Использование соединения аминного характера совместно с вулканизующим агентом хиниловым эфиром (ЭХ-1) позволяет ускорить процесс вулканизации. Повышение скорости при температурах вулканизации приводит к значительному снижению суммарного количества деструкционных процессов, в результате чего в резинах наблюдается повышение прочности и сниженный уровня накопления остаточных деформаций при их испытаниях в условиях статического сжатия, вулканизаты имеют улучшенный комплекс показателей.

Отличительным признаком предлагаемой резиновой смеси является использование соединений аминного характера в качестве ускорителя при вулканизации гидрированных бутадиен-нитрильных каучуков хиноловым эфиром (ЭХ-1). Для вулканизации гидрированных бутадиен-нитрильных каучуков хиноловые эфиры с соединениями аминного характера ранее не использовались.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новые свойства, позволяющие получить изменения количественной меры результата, а именно: увеличение скорости вулканизации резиновых смесей, снижение показателя относительной остаточной деформации в условиях статического сжатия при повышенных температурах в сочетании с хорошими прочностными показателями, высоким уровнем теплостойкости, стойкостью к действию жидких агрессивных сред.

Новизна предлагаемого технического решения заключается в новом сочетании известных компонентов, используемых в различных резиновых смесях.

Возможности достижения положительного эффекта при осуществлении изобретения иллюстрируют примеры.

Примеры 1-13

Для изготовления резиновых смесей используют гидрированный бутадиен-нитрильный каучук марки Therban С3446 фирмы Bayer. Резиновые смеси изготавливали на вальцах при последовательном вводе компонентов по общепринятой технологии. Вулканизацию осуществляли при 143°С. Свойства резиновых смесей и показатели резин определяли на стандартном оборудовании по ГОСТ 10722-76, ГОСТ 270-75, ГОСТ 262-93, ГОСТ 9.029-74.

Резиновая смесь по примеру 1 (аналог), содержит перекисную вулканизующую систему. Резиновая смесь по примеру 2 (прототип) включает в качестве вулканизующего агента хиноловый эфир (ЭХ-1). Резиновые смеси известного состава (примеры 1 и 2) изготавливают и испытывают для сравнения. Резиновые смеси по примерам 3-13 включают хиноловый эфир ЭХ-1 совместно с соединением аминного характера - гексаметилентетрамином: смеси по примерам 3-11 содержат рекомендуемые дозировки ингредиентов, по примерам 12-13 - запредельные дозировки. Состав резиновых смесей и результаты испытаний резин с различным содержанием ингредиентов приведены в таблице 1.

Примеры 14-24

Для изготовления резиновых смесей используют гидрированный бутадиен-нитрильный каучук марки Therban С3446 фирмы Bayer. Состав резиновых смесей приведен в таблице 2. Резиновые смеси изготавливают, и испытываю по методике, приведенной в примерах 1-13.

Резиновые смеси по примерам 14-24 включают хиноловый эфир (ЭХ-1) совместно с соединением аминного характера - триэтаноламином: смеси по примерам 14-22 содержат рекомендуемые дозировки ингредиентов, по примерам 23-24 - запредельные дозировки.

Результаты испытаний резин с различным содержанием ингредиентов приведены в таблице 2. Для сравнения приведены результаты испытаний резин известного состава (примеры 1 и 2).

Примеры 25-35

Для изготовления резиновых смесей используют гидрированный бутадиен-нитрильный каучук марки Therban С3446 фирмы Bayer. Резиновые смеси изготавливают, и испытываю по методике, приведенной в примерах 1-13.

Резиновые смеси по примерам 25-33 включают хиноловый эфир (ЭХ-1) совместно с соединением аминного характера - триэтинамином: смеси по примерам 25-33 содержат рекомендуемые дозировки ингредиентов, по примерам 34-35 - запредельные дозировки.

Состав резиновых смесей и результаты испытаний резин с различным содержанием ингредиентов приведены в таблице 3. Для сравнения приведены результаты испытаний резин известного состава (примеры 1 и 2).

Примеры 36-46

Для изготовления резиновых смесей используют гидрированный бутадиен-нитрильный каучук марки Therban С4307 фирмы Bayer. Резиновые смеси изготавливают, и испытываю по методике, приведенной в примерах 1-13.

Резиновые смеси по примерам 36-46 включают хиноловый эфир (ЭХ-1) совместно с соединением аминного характера - гексаметилентетрамин: смеси по примерам 36-44 содержат рекомендуемые дозировки ингредиентов, по примерам 45-46 - запредельные дозировки.

Состав резиновых смесей и результаты испытаний резин с различным содержанием ингредиентов приведены в таблице 4. Для сравнения приведены результаты испытаний резин известного состава (примеры 1 и 2).

Примеры 47-57

Для изготовления резиновых смесей используют гидрированный бутадиен-нитрильный каучук марки Therban С4307 фирмы Bayer. Резиновые смеси изготавливают и испытываю по методике, приведенной в примерах 1-13.

Резиновые смеси по примерам 47-57 включают хиноловый эфир (ЭХ-1) совместно с соединением аминного характера - триэтаноламином: смеси по примерам 47-55 содержат рекомендуемые дозировки ингредиентов, по примерам 56-57 - запредельные дозировки.

Состав резиновых смесей и результаты испытаний резин с различным содержанием ингредиентов приведены в таблице 5. Для сравнения приведены результаты испытаний резин известного состава (примеры 1 и 2).

Примеры 58-68

Для изготовления резиновых смесей используют гидрированный бутадиен-нитрильный каучук марки Therban С4307 фирмы Bayer. Резиновые смеси изготавливают и испытывают по методике, приведенной в примерах 1-13.

Резиновые смеси по примерам 58-68 включают хиноловый эфир (ЭХ-1) совместно с соединением аминного характера - триэтиламином: смеси по примерам 58-66 содержат рекомендуемые дозировки ингредиентов, по примерам 67-68 - запредельные дозировки.

Состав резиновых смесей и результаты испытаний резин с различным содержанием ингредиентов приведены в таблице 6. Для сравнения приведены результаты испытаний резин известного состава (примеры 1 и 2).

Из приведенных в таблицах 1-6 данных видно, что смеси на основе исследуемых гидрированных бутадиен-нитрильных каучуков, содержащие соединения аминного характера совместно с хиноловым эфиром, характеризуются большей скоростью вулканизации (оптимум вулканизации при 143°С составляет 20 минут), по сравнению со смесями с перекисной системой (оптимум 50 минут) и хиноловым эфиром без ускорителя (оптимум 30 минут). При этом у получаемых резин наблюдается более высокий уровень прочностных показателей, пониженный уровень накопления относительной остаточной деформации статического сжатия в условиях повышенных температур, в сочетании с высокими показателями теплостойкости, стойкостью к действию жидких агрессивных сред.

Увеличение количества вводимого соединения аминного характера более 1,5 мас.ч. (примеры 12, 23, 34, 45, 56, 67) не дает существенных преимуществ по скорости вулканизации резин и приводит к непроизводительному расходу продукта. Введение 0,2 мас.ч. третичного амина (примеры 13, 24, 35, 46, 57, 68) недостаточно для ускорения процесса вулканизации и скорость вулканизации резиновых смесей и свойства резин становятся практически равными скорости вулканизации и свойствам известной резиновой смеси (пример 2). Использование запредельных дозировок ингредиентов в резиновых смесях не приводит к улучшению показателей резин, а в ряде случаев и ухудшают их.

Таким образом, за граничные приняты те дозировки третичного амина, которые обеспечивают резиновым смесям и резинам из них показатели, не ниже соответствующих показателей известной резиновой смеси.

Анализ полученных данных показывает, что предлагаемые по изобретению резиновые смеси, содержащие хиноловый эфир о,о'-бис(1,3,5-три-трет.бутилциклогексадиен-2,5-он-4-ил)-n-бензохинондиоксим (ЭХ-1) совместно с соединением аминного характера (гексаметилентетрамин, триэтаноламин, триэтиламин) характеризуются большой скоростью вулканизации, вулканизаты из них имеют улучшенный комплекс показателей, что позволит их успешно использовать изготовления резиновых технических изделий, предназначенных для нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности, машиностроения.