Резиновая смесь
RUBBER MIXTURE

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к производству резиновых смесей, используемых для изготовления изделий различного целевого назначения, контактирующих с морской водой.
Изучение стойкости резин к воздействию жидких сред имеет большое практическое значение при разработке рецептур резиновых смесей для изделий, соприкасающихся в процессе эксплуатации с морской водой, маслами, растворителями, топливами, химическими реагентами.
Поглощение воды резинами - это диффузионный процесс. Скорость этого процесса, а также количество поглощенной воды зависят от содержания в резине водорастворимых (электролитических) примесей, степени вулканизации и полярности каучука. Возможно поглощенная вода находится в полимере в виде капель размером 1-10 мкм. Причем скорость проникновения воды в резину во много раз ниже, чем скорость проникновения большинства органических жидкостей.
Таким образом, минимальное водопоглощение достигается выбором каучука и ингредиентов резиновой смеси (отсутствие примесей и водорастворимых продуктов вулканизации), высоким модулем упругости. Соблюдение этих условий обеспечивает приемлемое водопоглощение резин при комнатных и повышенных температурах.
Известна резиновая смесь, в состав которой входили следующие ингредиенты: каучуки гидриновых марок Т-3000 и Т-6000 фирмы «Zeon», вулканизующий агент - сера, ускорители - тиурам Д, 2-меркаптобензтиазол, активаторы - оксиды цинка и магния, пластификатор - стеарин, дибутилфталат, наполнитель - технический углерод П 324. В качестве технологической добавки (ТД) использовался моностеарилцитрат и сорбитан моностерат (Резников М.С., Ушмарин Н.Ф., Егоров Е.Н., Сандалов С.И. Исследование влияния технологических добавок на свойства резин на основе эпихлоргидриновых и пропиленоксидных каучуков // Каучук и резина. 2016. №1. С.18).
Недостатком резины на основе данной резиновой смеси являются недостаточно низкие показатели изменения массы резины в морской воде.
Наиболее близкие по технической сущности являются резиновые смеси на основе эпихлоргидриновых каучуков Т-3000 и Т-6000 фирмы «Zeon», включающие вулканизующий агент - сера; активаторы вулканизации - цинковые белила и жженая магнезия; ускорители вулканизации - каптакс и тиурам Д; пластификатор - стеариновая кислота; наполнитель - технический углерод П 324 (Румянцева А.В., Клочков В.И., Курлянд С.К. и др. Структура и свойства резин на основе органических окисей // Молодой ученый. 2014. №14-1. С. 39).
Недостатком резины на основе указанной резиновой смеси является недостаточно высокие физико-механические показатели.
Задачей изобретения является создание резиновой смеси с использованием эпихлоргидриновых каучуков и их комбинаций, работающей при длительном контакте с морской водой.
Технический результат - улучшение физико-механических свойств, а именно показателей условной прочности при растяжении, относительного удлинения при разрыве, сопротивления раздиру, а также стойкость резины к морской воде в интервале температур от -4 до 40°С.
Поставленный технический результат достигается тем, что резиновая смесь, включающая эпихлоргидриновый каучук Т-3000, эпихлоргидриновый каучук Т-6000, вулканизирующий агент - серу, ускорители - каптакс и тиурам, активатор - оксид цинка, наполнитель, пластификатор, согласно изобретению, дополнительно содержит технологическую добавку - сорбитан моностерат, в качестве пластификатора - стеарин и норман 346, в качестве наполнителя - технический углерод N 220, в следующих соотношениях исходных компонентов, мас.ч.:
Эпихлоргидриновый каучук Т-3000
20 - 100
Эпихлоргидриновый каучук Т-6000
20 - 100
Сера
1,5-2,0
Тиурам
1,5-2,0
Каптакс
1,5 - 2,0
Оксид цинка
2,5 - 3,0
Стеарин
0,5 - 1,0
Норман 346
2,5 - 3,0
Технический углерод N 220
25,0 - 30,0
Сорбитан моностерат
1,5 - 20
Отличительными признаками заявляемого изобретения являются вышеперечисленные компоненты и их соотношение с уже известными. Такое соотношение компонентов позволяет улучшить физико-механические характеристики резины, повысить стойкость резины к набуханию к морской воде в интервале температур от -4 до 40°С и тем самым расширить ассортимент смесей данного назначения. Причем применение технологической добавки сорбитан моностерата позволяет улучшить диспергацию этих компонентов в матрице каучука, а за счет введения активного технического углерода N 220 достигается необходимый баланс физико-механических свойств.
Применение разных марок каучука и технического углерода удешевляют резиновую смесь и делают ее более технологичной.
Резиновую смесь готовили путем смешения каучуков с компонентами на лабораторных вальцах ЛБ 320 150/150 в течение 30 минут. Охлаждение резиновой смеси производили на металлическом столе. Готовую резиновую смесь до испытаний выдерживали не менее 24 часов. После чего резиновую смесь вулканизовали в двухэтажном гидравлическом электрообогреваемом вулканизационном прессе ВП-400-2Э при 150°С в течение 30 минут.
Физико-механические и эксплуатационные свойства вулканизатов определяли до и после выдержки образцов в морской воде при 23°С в течение 30 суток, и при 40°С в течение 15 суток (10% раствор морской соли). Затем определяли физико-механические свойства и их изменения, по сравнению с аналогичными свойствами вулканизатов до погружения их в морскую воду. Кроме того, определялась степень набухания вулканизатов в морской воде.
Составы резиновых смесей приведены в табл.1.
Для получения резиновой смеси использовали следующие материалы: каучуки фирмы «Zeon»: эпихлоргидриновый Т-3000 и эпихлоргидриновый Т-6000; сера техническая - ГОСТ 127.1-93; каптакс (2-меркаптобензтиазол (2-МБТ)) - ГОСТ 739-94; тиурам Д (тетраметилтиурамдисульфид) - ТУ 6-14-970-73; цинковые белила (оксид цинка) ГОСТ 202-92; технический углерод N 220 (ГОСТ 7885-86); технологическая добавка - сорбитан моностеарат (ГОСТ 32770-2014); пластификаторы - стеарин (ГОСТ 6484-84), норман 346 (ТУ 0258-047-58604719-2004).
Hydrin Т-3000 - тройной терполимер эпихлоргидрина, этиленоксида и аллилглицидилового эфира. Имеет формулу:
3
Возможна серная или перекисная вулканизация, совместим почти со всеми другими эластомерами. Содержание хлора - 25%, оксида этилена (ОЭ) - 48,8%, эпихлоргидрина (ЭХГ) - 47,7%, аллилглицидилового эфира (АГЭ) - 3,5%. Вязкость по Муни равна 80-94 при 100°С. Удельный вес - 1,28 г/см. Температура стеклования -43°С
Hydrin Т-6000 - тройной терполимер эпихлоргидрина, пропиленоксида и аллилглицидилового эфира. Имеет формулу:
3
Хороший баланс между стойкостью к высоким и низким температурам для деталей, работающих в динамике и сохраняющих эластичность длительное время. Содержание хлора - 8%, оксида пропилена (ОП) - 83,7%, эпихлоргидрина (ЭХГ) - 12,4%, аллилглицидилового эфира (АГЭ) - 3,9%. Вязкость по Муни равна 60-80 при 100<С. Удельный вес - 1,07 г/см. Температура стеклования -60°С.
В качестве вулканизующего вещества используют серу техническую. Она традиционно используется в качестве вулканизатора для непредельных каучуков и привлекает своей дешевизной, относительной доступностью, отработанными технологиями использования при получении разнообразных резиновых смесей.
Оксид цинка применяется в качестве активатора серной вулканизации. Его действие основано на образовании промежуточных продуктов взаимодействия со стеариновой кислотой, ускорителями вулканизации, так называемых «действительных агентов вулканизации», которые в результате химических превращений образуют серные поперечные связи в каучуке.
Норман 346 используется в качестве пластификатора и мягчителя резиновых смесей. Настоящий продукт представляет собой вязкую жидкость темно-зеленого цвета, низкое содержание полициклических ароматических соединений (ПЦА), не содержит посторонних и инородных примесей.
Каптакс - ускоритель средней активности, обеспечивает широкое плато вулканизации. Хорошо диспергируется в каучуке. Дает вулканизаты с хорошим сопротивлением к старению. Активируется окисью цинка и стеариновой кислотой.
Сорбитан моностеарат - технологическая добавка (ТД), которая позволяет направленно регулировать технологические свойства смесей. Представляет собой сложный эфир сорбита и стеариновой кислоты, хлопья кремового цвета.
Технический углерод N 220 - печной, активный, получаемый при термоокислительном разложении жидкого углеводородного сырья, с высоким показателем дисперсности и средним показателем структурности. Усиливающий технический углерод, придающий резинам высокую износостойкость, сопротивление разрыву и раздиру.
В предлагаемой резиновой смеси также могут использоваться аналоги каучуков и ингредиентов, выпускаемые различными фирмами.
Все указанные компоненты являются общеизвестными и производятся предприятиями химической промышленности в соответствии с требованиями государственных стандартов.
Из таблицы 2 следует, что резина, на основе каучуков Т-3000 и Т-6000, обладает наилучшими физико-механическими показателями. Для 4 варианта резиновой смеси, в которой содержание каучука Т-3000 составляет 100 мас. ч., наблюдается наименьшее изменение физико-механических показателей после выдержки в морской воде. Причем с увеличением температуры наблюдается наибольший рост изменения физико-механических показателей резины. Указанные резины также обладают меньшими изменениями массы после набухания в морской воде. Увеличение температуры приводит к повышению набухания резины в морской воде. Причем степень роста наименьшая для варианта 3 резины, содержащей комбинацию эпихлоргидриновых каучуков.