ОГНЕСТОЙКАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ
FIRE-RESISTANT RUBBER MIXTURE

Изобретение относится к области получения огнестойкой резиновой смеси и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и горнодобывающей промышленности.
Известна резиновая смесь на основе композиции из бутадиен (метил) стирольного каучука, поливинилхлорида и модифицирующей добавки - 2,6-дитрет-бутил-4-метиламинодиметилфенол (I) или поли- (N-3,5-дитрет-бутил-4-окситолил) этиленимин, включающая также вулканизующий агент, оксид металла и органический активатор вулканизации (Патент RU №2010814 1994 г.).
Недостатком данной резиновой смеси являются низкие показатели по маслобензостойкости и упругопрочностным свойствам, недостаточно высокая огнестойкость.
Наиболее близкой по технической сущности является резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука марки БНКС-40 AM, (АМН) -100,0, включающая, масс, ч: тиурам Д - 1,5; N,N'-дитиодиморфолин - 2,0; сульфенамид «Ц» - 2,0; нафтам-2 - 1,5; диафен ФП- 1,0; белила цинковые - 5,0, канифоль - 5,0, мел ММОР, ММС-1 - 30,0, технический углерод П 701-55,0; технический углерод П 514 - 20,0, дибутилфталат - 15,0, описанная в патенте на изобретение RU №2232171 2002 г., которая по числу совпадающих признаков выбрана в качестве наиболее близкого аналога-прототипа предложенной смеси. Вулканизаты из резиновых смесей на основе бутадиен-нитрильных каучуков (БНК) характеризуются высокой стойкостью к воздействию различных агрессивных сред (масла, смазки, нефть). Благодаря этим свойствам они широко используются для изготовления уплотнителей, прокладок, манжет, рукавов, пыльников и других резинотехнических изделий. Однако одним из существенных недостатков указанных резин является низкая огнестойкость.
Задачей изобретения является повышение огнестойкости резиновой смеси при воздействии искр и открытого огня, улучшение физико-механических показателей с сохранением стойкости к действию агрессивных сред.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение огнестойкой резины с высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред и с повышенными упругопрочностными свойствами.
Поставленная задача достигается подбором антипиренов и оптимизацией в определенном соотношении количества горючих ингредиентов в составе резины. Резиновая смесь состоит, масс. ч.:
Бутадиен-нитрильный каучук
100,0
Тиурам Д
1,3-1,6
N,N'-дитиодиморфолин
1,8-2,1
Сульфенамид Ц
1,8-2,1
Нафтам-2
1,3-1,6
Диафен ФП
0,8-1,2
Стеарин
0,8-1,2
Канифоль
4,0-6,0
N-нитрозодифениламин
0,5-1,0
Мел
20,0-30,0
Технический углерод П 701
45,0-55,0
Технический углерод П 514
15,0-25,0
Оксид цинка
3,0-5,0
Трехокись сурьмы
3,0-5,0
Хлорпарафин ХП-1100
17,0-22,0
Трихлорэтилфосфат (ТХЭФ)
12,0-18,0
Борат бария
4,0-6,0
Введение ингредиентов выше или ниже предельных значений приводит к ухудшению выходных характеристик резин. Новым является сочетание в определенном соотношении известных антипиренов, используемых в резиновой промышленности и использование трихлорэтилфосфата в качестве пластификатора, что позволяет получить технический результат.
По мнению заявителя, данный состав резиновой смеси неизвестен и можно сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности по новизне.
Так как заявленная совокупность существенных признаков проявляет новые свойства, позволяющие получить изменение количественной меры результата, а именно повышение огнестойкости, улучшение физико-механических показателей резины по сравнению с известной резиной, то можно сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности "изобретательский уровень".
Получение заявляемой резиновой смеси проводят в промышленных условиях на смесительных вальцах.
Резиновая смесь получена путем смешения каучука БНКС-40 АМН с ингредиентами на лабораторных вальцах в течение 35-40 мин. При этом порядок ввода ингредиентов следующий:
1. Роспуск и пластификация каучука БНКС-40 АМН в течение 5 мин при зазоре между валками 1-2 мм;
2. Ввод стеарина, сульфенамида Ц, нафтама - 2, N-нитрозодифениламина, оксида цинка, диафена ФП в течение 3 мин, увеличение зазора между валками до 5-6 мм;
3. Ввод мела, бората бария, триоксида сурьмы, канифоли в течение 2 мин;
4. Ввод технического углерода П 701, хлорпарафина ХП-1100 в течение 8 мин;
5. Вод технического углерода П 514, трихлорэтилфосфата в течение 10 мин;
6. Ввод тиурама N,N'-дитиодиморфолина в течение 4 мин, уменьшение зазора до 1-2 мм;
7. Пропуск через зазор между валками 1-2 мм в течение 3 минут. Охлаждение смеси проточной водой до температуры не более 20°С.
Образцы для определения физико-механических показателей и огнестойкости резиновой смеси приготовлены согласно принятым в резиновой промышленности стандартам.
Для получения резиновой смеси использованы следующие материалы: бутадиен-нитрильный каучук марки БНКС-40 АМН - ТУ 38.30313-2006; ускорители вулканизации - тиурам Д (тетрометилтиурамидсульфид) - ГОСТ 740-76, сульфенамид Ц (N-циклогексилбензотиазосульфенамид-2) - ТУ 113-00-057616376-02-95; вулканизующий агент - N,N'-дитиодиморфолин - ТУ 6-14-321-79; наполнители - технические углероды П 701 и П 514 - ГОСТ 7885-86; мел - ГОСТ 12085-88; активатор вулканизации - оксид цинка (цинковые белила) - ГОСТ 202-84; технологическая добавка - стеарин - ГОСТ 6484-96; противостарители - нафтам-2 (фенил-2-нафтиламин) - ГОСТ 39-79, диафен ФП (N-фенил-N'-изопропилпарафенилендиамин) - ТУ6-14-817-81; антискорчинг - N-нитрозодифениламин - ТУ 6-14-907-88; пластификаторы трихлорэтилфосфат - ТУ 2493-319-05763441-2000, канифоль - ГОСТ 19113-84; антипирены трехокись сурьмы ТУ 48-14-1-88; хлорпарафин ХП-1100 - ТУ 2493-211-05763458-97; борат бария - ТУ 113-07-014-91.
В предлагаемой резиновой смеси могут использоваться аналоги каучуков и ингредиентов, выпускаемые различными фирмами.
Составы резиновых смесей приведены в табл.1.
Таблица 1
Содержание ингредиентов, мас.ч.
Ингредиенты
Резиновая смесь по изобретению
Прототип
Бутадиен-нитрильный каучук
100,0
100,0
Тиурам Д
1,5
1,5
N,N'-дитиодиморфолин
2,0
2,0
Сульфенамид Ц
2,0
2,0
Нафтам-2
1,5
1,5
Диафен ФП
1,0
1,0
Стеарин
1,0
-
Канифоль
5,0
5,0
N-нитрозодифениламин
1,0
-
Дибутилфталат
-
15,0
Мел
30,0
30,0
Технический углерод П 701
55,0
55,0
Технический углерод П 514
20,0
20,0
Оксид цинка
5,0
5,0
Трехокись сурьмы
4,0
-
Хлорпарафин ХП-1100
20,0
-
Трихлорэтилфосфат
15,0
-
Борат бария
5,0
-
Сравнительные технические характеристики новой рецептуры резиновой смеси по заявке на изобретение и резиновой смеси - прототипа приведены в таблице 2.
Таблица 2
№ п/п
Наименование показателей
Резиновая смесь по изобретению
Прототип
Методы контроля
1
Условная прочность при растяжении, МПа, не менее
10,0
12,0
ГОСТ 270-75
2
Относительное удлинение при разрыве, %
400
300
ГОСТ 270-75
3
Твердость по Шор А, ед. Шор А
70-75
60-75
ГОСТ 263-75
4
Огнестойкость (время горения образца), сек
1-2
Более 20
5
Кислородный индекс, г/м<sup>3</sup>
28,2
-
ГОСТ 12.1.044- 89
6
Изменение показателей в И+Т(7:3) при 23°С, в течении 24 ч, %
+10
+10
ГОСТ 9.030 -74
Из таблицы 2 следует, что резиновая смесь по изобретению на основе бутадиен-нитрильного каучука обладает повышенными упругопрочностными свойствами по сравнению с прототипом, более высокой огнестойкостью (меньшим временем горения образца), а также высоким значением кислородного индекса, то есть относится к трудногорючим материалам.
Учитывая вышеизложенное, по мнению заявителя, изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».