МАСЛОБЕНЗОСТОЙКАЯ МОРОЗОСТОЙКАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ
OIL-AND-PETROL RESISTANT RUBBER MIXTURE

Изобретение относится к полимерному материаловедению, в частности к производству материалов, используемых при изготовлении износостойких резиновых изделий различного функционального назначения, работающих в условиях интенсивного изнашивания, низких температур и агрессивных сред, в том числе для изготовления подошв защитной обуви.
Известна резиновая смесь, включающая каучук бутадиен-нитрильный марки БНКС- 40АМ, БНКС-40АМН - 80,0; каучук бутадиен-нитрильный гидрированный марки БНКВ 4030, тербан - 20,0; серу - 3,5; сульфенамид М - 0,50; альтакс - 0,50; стеариновую кислоту - 1,00; канифоль - 2,0; дибутоксиэтиладипинат - 11,0; белую сажу - 5,0; белила цинковые - 4,0; диафен ФП - 2,0; технический углерод П-803 - 20,0; технический углерод П-245 - 50,0; модификатор РУ-Д - 2,0; арамидное или полиамидное волокно - 10,0 (Патент RU 2309962 С1, опубл. 10.11.2007).
Недостатками резиновой смеси являются низкие показатели относительного удлинения при разрыве и хрупкости в условиях низких температур.
Известен композиционный маслобензостойкий износо-морозостойкий материал на основе бутадиен-нитрильного каучука марки БНКС-18АН, включающий, мас. %: бутадиен-нитрильный каучук марки БНКС-18АН -34,51-38,48, серу - 0,9-1,0, сульфенамид Ц - 1,04-1,15, N,N'-дифенилгуанидин - 0,07-0,12, белила цинковые - 1,04-1,15, диафен ФП -0,35-0,36, ацетонанил Н 0,69-0,77, канифоль - 0,69-0,77, стеарин - 0,35-0,38, сверхвысокомолекулярный полиэтилен, модифицированный 7 мас. % природного углеродсодержащего материала - карбосила - 5,76-15,50, технический углерод П 803 - 27,61-30,79, технический углерод П 324 - 6,90-7,76, диоктилсебацинат - 10,35-11,54 (Патент RU 2437903 С2, опубл. 27.12.2011).
Обладая повышенной морозостойкостью и твердостью, композиционный материал указанной рецептуры характеризуется низкими упругоэластичными свойствами.
Наиболее близким техническим решением, которое по числу совпадающих признаков и технической сущности выбрано в качестве наиболее близкого аналога - прототипа предложенной смеси, является маслобензостойкая резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука БНКС-40 АМН, каучука изопренового СКИ-3, каучука метилстирольного СКМС-30 АРКМ-15, включающая серу, сульфенамид Ц, стеарин, технический углерод П 324, оксид цинка, регенерат РШТ, тиурам Д, каолин, битум нефтяной, нафтам-2, масло И-8А, N-нитрозодифениламин и технологические добавки - диспрактол КС и смесь дифенилкарбонатной и диметилкарбонатной смол ДФК-1 (Патент RU 2507221 С1, опубл. 20.02.2014).
Недостатком маслобензостойкой резиновой смеси является потеря упругоэластичных свойств при низких температурах, а также высокие показатели изменения массы после суточной выдержки в нефрасе и в маслах, что затрудняет работу изделий в условиях агрессивных сред.
Задачей изобретения является создание резиновой смеси для изготовления резиновых изделий различного назначения, в том числе для изготовления подошв защитной обуви, работающих в условиях интенсивного изнашивания, низких температур и агрессивных сред.
Технический результат - расширение температурного интервала работоспособности резиновых деталей, увеличение сопротивления многократному изгибу без нарушений структуры деталей, снижение изменения массы в среде нефти, масла и топлива, сохранение высоких показателей условной прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве.
Поставленная задача достигается методом подбора определенных каучуков и специальных ингредиентов в оптимальном соотношении, мас.ч:
Бутадиен-нитрильный каучук СКН 4045
45,0-50,0
Изопреновый каучук СКИ-3
10,0-25,0
Метилстирольный каучук СКМС-30 АРК
20,0-30,0
цис-Бутадиеновый каучук СКД
10,0
Сера
1,4-1,6
Дибензтиазолилдисульфид
1,9-2,1
Тетраметилтиурамдисульфид
0,5-0,8
Оксид цинка
2,0-3,0
Антискорчинг «ЗПР»
1,0
Стеариновая кислота
0,5-1,5
Ацетонанил Н
1,5-2,5
Смола «Шинпласт»
3,0-4,0
Битум нефтяной
4,5-5,5
Технический углерод Н 220
45,0-50,0
Тальк
5,0-7,0
Дибутилсебацинат
6,0-8,0
Введение ингредиентов выше или ниже предельных значений приводит к ухудшению выходных характеристик резиновой смеси.
Отличительным признаком заявляемого изобретения является композиция вышеперечисленных компонентов, введенных в состав резиновой смеси в оптимальном количественном соотношении. Такое соотношение компонентов позволяет обеспечить синергетический эффект технического результата: повысить температурный интервал работоспособности резиновых изделий, увеличить сопротивление многократному изгибу без нарушений структуры детали, снизить показатели изменения массы в агрессивных средах нефти, масла и топлива, с сохранением высоких показателей условной прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве.
Создана активирующая система, учитывающая взаимодействие между компонентами композиции, из комбинации многоцелевых ингредиентов полифункционального действия, которая позволяет оптимизировать технологические и упругопрочностные свойства.
Использование в качестве основы четверной комбинации каучуков, в том числе бутадиен-нитрильного каучука СКН 4045, представляющего собой сополимер нитрила акриловой кислоты (36-40%) и бутадиена-1,3, синтетического изопренового каучука СКИ-3, бутадиен-метилстирольного каучука СКМС-30АРК, полученного совместной полимеризацией бутадиена с α-метилстиролом, и циc-бутадиенового каучука СКД, полученного полимеризацией бутадиена в присутствии катализаторов на основе соединений титана, а также исключения из рецептуры регенерата РШТ, позволяет достигать высоких значений показателей сопротивления многократному изгибу, условной прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве, одновременно упрощая технологичность изготовления резиновой смеси. Уменьшение значений показателей изменения массы после воздействия нефраса и масла И-20А обусловлено количественным увеличением массы бутадиен-нитрильного каучука с повышенным содержанием нитрила акриловой кислоты (СКН 4045) и замены масла И-8А на пластификатор дибутилсебацинат. Морозостойкость повышена за счет применения в составе резиновой смеси дибутилсебацината и цис-бутадиенового каучука СКД. В качестве наполнителей в составе резиновой смеси используется высокоактивный технический углерод Н 220, обеспечивающий высокое сопротивление истиранию и разрыву, и тальк молотый, вулканизирующая группа содержит активаторы вулканизации - оксид цинка и стеариновую кислоту, ускорители вулканизации - тетраметилтиурамдисульфид (тиурам Д) и дибензтиазолилдисульфид, основное вулканизирующее вещество - техническую серу, замедлитель подвулканизации - антискорчинг «ЗПР», противостаритель - ацетонанил Н, пластификаторы - смолу «Шинпласт», битум нефтяной и дибутилсебацинат.
Процесс приготовления резиновой смеси осуществляется смешением совмещенных каучуков с ингредиентами на вальцах ЛБ 320 150/150.
Образцы для определения физико-механических показателей резиновой смеси готовили согласно принятым в резиновой промышленности стандартам.
Основные материалы:
Бутадиен-нитрильный каучук СКН 4045 (ТУ 38.30314-2006); изопреновый каучук СКИ-3 (ГОСТ 14925-79); метилстирольный каучук СКМС-30 АРК (ГОСТ 15627-79); цис-бутадиеновый каучук СКД (ГОСТ 14924-75); сера техническая (ГОСТ 127.1-93); дибензтиазолилдисульфид (ГОСТ 3087-75); тетраметилтиурамдисульфид (ГОСТ 740-76); оксид цинка (ГОСТ 202-84); антискорчинг «ЗПР» (ТУ 2494-001-98343855-2007); стеариновая кислота (ГОСТ 6484-84); ацетонанил Н (2492-542-05763441-2013); смола «Шинпласт» (ТУ 2451-005-60928760-09); битум нефтяной (ГОСТ 6617-76); технический углерод Н 220 (ТУ 2166-001-00149676-01); тальк молотый (ГОСТ 19729-74), дибутилсебацинат (ГОСТ 8728-88).
В предлагаемой резиновой смеси могут использоваться аналоги каучуков и ингредиентов, выпускаемые различными фирмами.
Изобретение поясняется примерами различных сочетаний компонентов, составы которых представлены в таблице 1.
Сравнительные физико-механические показатели вариантов рецептуры резиновой смеси по изобретению и рецептуры известной резиновой смеси приведены в таблице 2.
Из таблицы 2 следует, что варианты сочетания компонентов в заявляемой резиновой смеси обладают высокими значениями условной прочности при растяжении, относительного удлинения при разрыве, низкими показателями изменения массы в нефрасе и в маслах, по сравнению с прототипом, улучшенными показателями температурного предела хрупкости, а также высоким сопротивлением многократному изгибу без нарушений структуры резиновых деталей.
Применение маслобензостойкой морозостойкой резиновой смеси для серийного производства комплектующих деталей различного целевого назначения, используемых в условиях интенсивного изнашивания, низких температур и агрессивных сред, значительно повысит ресурс работоспособности изделий в целом.