Результат интеллектуальной деятельности: РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ, МОДИФИЦИРОВАННАЯ КОМПОЗИЦИЕЙ СВЕРХМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА И НАНОШПИНЕЛИ МАГНИЯ

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке морозо-, износо-, маслостойких резин на основе бутадиен-нитрильного каучука БНКС-18 для изготовления уплотнительных деталей, используемых в подвижных узлах механизмов, эксплуатирующихся в условиях низких температур.

Известно, что бутадиен-нитрильные каучуки работоспособны в среде масел. При невысоком содержании акрилонитрила они обладают достаточной морозостойкостью [1]. Однако резины на основе бутадиен-нитрильного каучука БНКС-18 с содержанием акрилонитрила 17-19 мас.% имеют невысокие триботехнические показатели. Наиболее эффективным и доступным способом, позволяющим сочетать в одном веществе свойства морозостойкости и износостойкости, является использование полимерной модификации резиновых смесей [2]. Но при использовании смесей полимеров всегда остро стоит вопрос о взаимодействии между ними. Одним из способов разрешения этой проблемы является введение в совмещаемые полимеры структурно-активных добавок (высоко- и нано- дисперсных наполнителей) [3].

Наиболее близкой по технической сущности к заявленной смеси является резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука БНКС-18, серы, N,N'-дифенилгуанидина, ди-(2-бензотиазолил)дисульфида, оксида цинка, стеариновой кислоты, альдоль-α-нафтиламина, N-(4-гидроксифенила)нафтиламина-2, N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенилендиамина-1,4, технического углерода П803 с удельной поверхностью 12-18 м²/г, дибутилфталата с добавлением сверхвысокомолекулярного полиэтилена с активированным природным цеолитом (прототип) [4].

К недостаткам данной резиновой смеси следует отнести разброс по показателям, связанный с использованием минерального наполнителя, свойства которого зависят от месторождения. Кроме того, для достижения наибольшей активности частицы цеолита приходится подвергать механической активации, что заметно усложняет технологическую схему изготовления вулканизатов в конечном итоге.

Целью изобретения является повышение морозостойкости и износостойкости бутадиен-нитрильной резины с низким разбросом показателей свойств морозостойкости и износостойкости.

Поставленная цель достигается тем, что резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука с содержанием акрилонитрила 18 мас.% (БНКС-18), включающая серу, оксид цинка, стеариновую кислоту, N,N'-дифенилгуанидин, ди-(2-бензотиазолил)дисульфид, стеариновую кислоту, альдоль-α-нафтиламин, N-(4-гидроксифенила)нафтиламина-2, N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенилендиамин-1,4, технический углерод П803 с удельной поверхностью 12-18 м²/г, дополнительно содержит сверхвысокомолекулярный полиэтилен с синтетической наношпинелью магния при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Синтетическая наношпинель магния получена в Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН (г. Новосибирск) путем механического синтеза и относится к нанодисперсным системам сложного состава [5]. Двойной оксид с общей формулой MgAl₂O₄ представляет собой тугоплавкий твердый раствор внедрения с удельной поверхностью 45-50 м²/г. Основа пространственной решетки кубическая. Средний размер частиц меньше 100 нм. Плотность 3,6 г/см³. Температура плавления 2135°С.

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен, получаемый полимеризацией этилена при низком давлении, относится к классу полиэтиленов низкого давления ПЭНД. Увеличение молекулярной массы до 1 млн. и более резко меняет многие свойства ПЭНД, поэтому СВМПЭ относят к особому типу материала. СВМПЭ обладает высокими морозо-, влаго-, износостойкостью, химической инертностью и низким коэффициентом трения.

Технологическая схема получения композиции имеет следующий вид: нанодисперсная шпинель магния вводится в порошкообразный СВМПЭ путем сухого смешения в течение 2-3 минут на лопастном смесителе. Затем полученную композицию вводят в резиновую смесь на вальцах или резиносмесителе в течение 5 минут при температуре валков 50-60°С. Вулканизацию проводят при температуре 155°С в течение 20 минут. Производится выдержка вулканизатов при комнатной температуре до испытаний не менее 6 часов. Состав резиновых смесей приведен в табл.1.

Испытания физико-механических свойств вулканизатов проводят по ГОСТ 270-75, объемный износ - по ГОСТ 25509-79, коэффициент морозостойкости при растяжении - по ГОСТ 13808-79, маслостойкость определяют в среде масла АМГ-10 по ГОСТ 9.030-74. Свойства вулканизатов приведены в табл.2.

Технико-экономическая эффективность

Использование данного изобретения позволяет получать резины уплотнительного назначения с улучшенным и стабильным уровнем эксплуатационных характеристик.

Композиты из резиновой смеси заявляемого состава и прототипа имеют одинаковый уровень свойств, но из-за применения в заявляемом составе синтетического наполнителя (наношпинели магния) имеют более стабильные свойства в отличие от прототипа, имеющего в своем составе природный цеолит.

Отличием в изготовлении резиновой смеси заявляемого состава от прототипа является отсутствие необходимости проведения механической активации синтетической наношпинели магния, что способствует упрощению технологического способа изготовления резиновой смеси и, в конечном итоге, ведет к экономической выгоде.

Источники информации

1. Голубева А.И., Кондакова Л.А. Уплотнения и уплотнительная техника: справочник под общей редакцией А.И.Голубева, Л.А.Кондакова. - М.: Машиностроение, 1986 г. - 464 с.

2. Кулезнев В.Н. Смеси полимеров. - М.: Химия, 1980 г.

3. Охлопкова А.А., Адрианова О.А., Попов С.Н. Модификация полимеров ультрадисперсными соединениями. Якутск: ЯФ Изд-во СО РАН, 2003.

4. Соколова М.Д., Ларионова М.Л., Биклибаева Р.Ф., Попов С.Н., Морова Л.Я., Адрианова О.А. Патент РФ №2326903 «Цеолитосодержащая морозостойкая резиновая смесь». Бюл. №17 от 20.06.2008 г.

5. Авакумов Е.Г., Девяткина Е.Т., Косова Н.В., Ляхов Н.З. Патент РФ №2078037 «Способ получения алюмосиликата щелочноземельного металла». Бюл. №1 от 27.04.1997 г.