Вулканизуемая резиновая смесь на основе фторкаучука СКФ-26
VULCANISABLE RUBBER MIXTURE BASED ON FLUORINE RUBBER SKF-26

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к резиновой смеси на основе фторкаучука, и может быть использовано для изготовления уплотнительных элементов, работающих в агрессивных средах при повышенных температурах и высоких нагрузках.
Известна вулканизуемая резиновая смесь на основе фторкаучука, содержащая, мас.ч.: СКФ-26 - 100; гидроксид кальция - 10; технический углерод (П-803) - 30; N,N' - дифурфулин-n-фениледендиамин (бифургин) - 5 (Справочник резинщика. - М., 1971, с. 154-155; ГОСТ 18376-79).
Однако такая резиновая смесь прилипает к пресс-форме в процессе вулканизации, а вулканизаты, несмотря на высокую термостабильность, имеют невысокие физико-механические показатели.
Известна вулканизуемая резиновая смесь на основе фторкаучука, включающая, мас.ч.: СКФ-26 - 100; гидроксид кальция - 6; 1,1,1,3,3,3-гексафтор-2,2,-бис(4-гидросифенил)пропан(дифенилол) - 2,0; триэтилбензиламмоний хлорид (ТЭБАХ) - 0,3; оксид железа - 4; технический углерод (П-803) - 30 (А.с. SU594142, МПК C08L27/20, С08K5/19, 1978 г.).
Однако такие саженаполненные резины обладают недостаточно высоким уровнем теплостойкости в сжатом состоянии.
Наиболее близкой является вулканизуемая резиновая смесь на основе фторкаучука СКФ-26 - 100; гидроксид кальция - 6; дифенилол - 2,0; ТЭБАХ - 0,3; оксид железа - 4; шунгит - 15 (пат. RU2140941, МПК C08L27/16, C08L27/20, C08K 3/34, опубл, 10.11.99).
Однако вулканизаты, приготовленные из этой резиновой смеси, обладают недостаточными прочностными характеристиками. Как правило, условная прочность при разрыве вулканизатов этой смеси, не превышает 17 МПа, а также изготовление массивных изделий сопровождается значительным выделением фтористого водорода, что приводит к разрушению изделия в пресс-форме.
Задачей изобретения является разработка состава вулканизуемой резиновой смеси с высокой степенью наполнения и высокими физико-механическими показателями, сохраняющимися при повышенных температурах и давлениях.
Техническим результатом изобретения являются высоконаполненные вулканизаты, обладающие высокими физико-механическими показателями и низкими показателями остаточной деформации сжатия, с хорошим сопротивлением к тепловому старению.
Поставленный технический результат достигается при использовании вулканизуемой резиновой смеси на основе фторкаучука СКФ-26, содержащей гидроксид кальция, сложный оксид железа, вулканизующую систему, включающую дифенилол и триэтилбензиламмоний хлорид, и природный минеральный наполнитель, при этом в качестве вулканизующей системы резиновая смесь содержит капсулированный лактамсодержащий расплав, полученный при смешении 30-60 мас. % коллоидной кремнекислоты БС-120 с гомогенным расплавом из 11-15 мас. % ε-капролактама, 11-15 мас. % дифенилола, 0,20-0,40 мас. % триэтилбензиламмонийхлорида, 17,8-39,6 мас. % триметилолпропана, в качестве наполнителя резиновая смесь содержит диспергированный асбест хризотиловый, полученный при диспергировании 70-90 мас. % асбеста хризолитового в 10-30 мас. % лактамсодержащем диспергаторе, предварительно полученном при сплавлении 15-25 мас. % ε-капролактама, 50-70 мас. % бифургина и 15-25 мас. % N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамина, при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.:
Фторкаучук СКФ-26
100,00
Оксид железа
4,00
Гидроксид кальция
6,00
Капсулированный лактамсодержащий расплав
5,00-20,00
Диспергированный асбест хризотиловый
15,00-60,00
Сущность изобретения заключается в использовании эффективной вулканизующей системы, придающей резиновым смесям необходимый индукционный период, и хорошую термостабильность ее вулканизатам. За счет взаимодействия различных агентов вулканизации в лактамсодержащих технологических добавках обеспечивается синергизм их воздействия на резиновую смесь.
Кроме этого, повышение эффективности хризолитового наполнителя за счет его диспергирования в лактамсодержащем диспергаторе повышает степень наполнения резиновой смеси и усиливает действие наполнителя (придает необходимую теплостойкость изделиям из резиновой смеси).
2
3
В состав резиновой смеси входят фторкаучук СКФ-26 - основа смеси, активатор вулканизации - сложный оксид железа (FeO⋅FeO), акцептор фторводорода - гидроксид кальция, вулканизующая система - капсулированный лактамсодержащий расплав и природный минеральный наполнитель - диспергированный асбест хризотиловый.
Для приготовления капсулированного лактамсодержащего расплава (ЛРК) для резин на основе СКФ-26 используются следующие компоненты: ε-капролактам - ГОСТ 7850-86; 1,1,1,3,3,3-гексафтор-2,2-бис(4-гидроксифенил)пропан (дифенилол) - ТУ 2412-008-16993055-2006; триэтилбензиламмонийхлорид (ТЭБАХ) - ТУ 2491-010-16993055-2007; триметилолпропан (ТМП) - Cas №77-99-6, коллоидная кремнекислота БС-120 - ГОСТ 18307-78.
Заявленное содержание ε-капролактама (11,0-15,0 мас. %) обеспечивает перевод остальных ингредиентов в жидкий сплав, с небольшой вязкостью и высокой проникающей способностью, что способствует улучшенному дальнейшему капсулированию в коллоидной кремнекислоте.
Заявленное содержание дифенилола (11,0-15,0 мас. %) обеспечивает оптимальный индукционный период, предупреждающий преждевременную вулканизацию при разогреве и шприцевании резиновых смесей, а также высокую скорость вулканизации.
Заявленное содержание катализатора ТЭБАХ (0,20-0,40 мас. %) обеспечивает наилучшую степень вулканизации при использовании дифенилола.
Заявленное содержание ТМП (17,8-39,6 мас. %) обеспечивает синергизм в действии вулканизующих ингредиентов и повышенную скорость вулканизации резиновых смесей.
Заявленное содержание коллоидной кремнекислоты БС-120 (30,0-60,0 мас. %) приводит к получению из лактамсодержащего расплава (ЛР) порошкообразных веществ: в результате капсулирования расплава обеспечивается технологичность приготовления резиновых смесей и снижается вспышка воспламенения дифенилола.
При приготовлении диспергированного асбеста хризотилового (ДАХ) используются следующие вещества: ε-капролактам - ГОСТ 7850-86; бифургин - ТУ 6-09-3440-88; антиоксидант N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин (IPPD) - Cas №101-72-4.
Заявленное содержание ε-капролактама (15-25 мас. %) в ДАХ обеспечивает получение расплавов с невысокой вязкостью, что в свою очередь, способствует смачиванию хризатилового асбестового волокна, высокая проникающая способность ε-капролактама способствует наилучшему диспергированию асбеста хризотилового (АХ), что позволяет увеличивать наполнение резиновых смесей.
Заявленное содержание бифургина (50-70 мас. %) приводит к значительному увеличению степени вулканизации и при этом не уменьшает индукционный период. Увеличение содержания бифургина приводит к уменьшению индукционного периода.
Заявленное содержание IPPD (15-25 мас. %) в комплексе с ε-капролактамом переходит в расплав, значительно увеличивая вулканизацию резиновых смесей, также улучшает термостабильность вулканизатов при использовании бифургина.
Диспергированный асбест хризотиловый (ДАХ) получают следующим образом. Лактамсодержащий диспергатор (ЛД) получают в обогреваемом реакторе, снабженном мешалкой якорного типа. В реактор загружают IPPD, ε-капролактам, расплавляют при температуре 50-70°С, затем вводят, бифургин. Перемешивают компоненты до получения гомогенного расплава и дают остыть до температуры 20-25°С. Полученный ЛД смешивают с асбестом хризолитовым (АХ) на валковом оборудовании при 0 зазоре.
Примеры составов наполнителя ДАХ для вулканизируемой резиновой смеси приведены в таблице 1.
Капсулированный лактамсодержащий расплав (ЛРК) получают следующим образом. Для получения лактамсодержащего расплава (ЛР) в обогреваемый реактор, снабженный мешалкой якорного типа, загружают е-капролактам, ТМП, расплавляют их при температуре 65-75°С, затем вводят, дифенилол и ТЭБАХ. Перемешивают компоненты до получения гомогенного лактамсодержащего расплава. Далее ЛР смешивают с БС-120 в шаровой мельнице в течение двух часов, до образования капсулированного лактамсодержащего расплава (ЛРК).
Примеры составов вулканизующего агента ЛРК для вулканизируемой резиновой смеси приведены в таблице 2.
Резиновые смеси приготавливают на лабораторных смесительных вальцах с размерами валков 350*150 мм и фрикцией 1:1,26. Смешение проводили при температуре 40-70°С. Стандартные образцы изготавливали в виде пластин толщиной 2 мм и цилиндров размерами 10*15 мм.
Примеры составов вулканизируемой резиновой смеси приведены в таблице 3.
Вулканизацию проводили в гидравлическом вулканизационом прессе при температуре 160°С в течение 30 минут. Вторую стадию вулканизации (термостатирование) - в термостате при температуре 200°С в течении 24 ч.
Физико-механические показатели резин определяли по ГОСТ 270-75 на образцах типа 1 в виде двухсторонних лопаток.
Старение образцов проводилось при температуре 250°С в течении 72 часов.
Физико-механические свойства вулканизатов, полученных из соответствующих примеров резиновых смесей приведены в таблице 4.
Реометрические характеристики вулканизатов, полученных из соответствующих примеров резиновых смесей приведены в таблице 5.
Из приведенных результатов видно, что предлагаемый состав вулканизуемой резиновой смеси обеспечивает получение высоконаполненных вулканизатов с высокими физико-механическими показателями с сохранением данных свойств при повышенных температурах.
Таким образом, вулканизуемая резиновая смесь на основе фторкаучука СКФ-26, содержащая гидроксид кальция, сложный оксид железа, вулканизующую систему - капсулированный лактамсодержащий расплав и природный минеральный наполнитель - диспергированный асбест хризотиловый, при заявленном соотношении компонентов резиновой смеси, позволяет получать высоконаполненные вулканизаты, обладающие высокими физико-механическими показателями и низкими показателями остаточной деформации сжатия, с хорошим сопротивлением к тепловому старению.