ПОЛИМЕР-РЕЗИНОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОДРЕЛЬСОВЫХ И НАШПАЛЬНЫХ ПРОКЛАДОК-АМОРТИЗАТОРОВ РЕЛЬСОВЫХ СКРЕПЛЕНИЙ
POLYMER-RUBBER COMPOSITION FOR MAKING RAIL AND SLEEPER PADS FOR DAMPING RAIL BRACES

Изобретение относится к резинотехнической промышленности, в частности к производству полимерных композиций для изготовления железнодорожных подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений повышенной долговечности.
Известна резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений (см. патент РФ №2326902, заявл. 2006.08.16., опубл. 2008.06.20., по кл. C08L 9/00), включающая каучук синтетический; вулканизующую группу, состоящую из серы, тетраметилтиурамдисульфида, N,N'-дитиодиморфолина и оксида цинка, и наполнитель: углерод технический, причем смесь дополнительно содержит каучук бутадиенстирольный с содержанием стирола 22-25 мас.%, каучук дивиниловый с содержанием звеньев ЦИС-1,4 от 87 до 95%, каучук бутадиенстирольный с содержанием связанного стирола и альфа-метилстирола от 58-68%, стеариновую кислоту, N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиамин, полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин, нефтяной битум, каолин и тонкодисперсный осажденный диоксид кремния, при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.:
Каучук бутадиенстирольный
с содержанием стирола 22-25 мас.%
60-70
Каучук дивиниловый
с содержанием звеньев ЦИС-1,4 87-95%
5,0-10,0
Каучук бутадиенстирольный с содержанием связанного
стирола и альфа-метилстирола от 58-68%
15-30
Синтетический каучук цис-1,4 полиизопреновый
5,0-10,0
Сера
0,5-1,0
Оксид цинка
4,0-5,0
Тетраметилтиурамдисульфид
0,5-1,0
N,N'-дитиодиморфолин
1,0-2,0
Стеариновая кислота
0,9-1,5
N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиамин
1,0-2,0
Полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин
1,0-2,0
Нефтяной битум
4,0-5,0
Каолин
20,0-40,0
Технический углерод с удельной
геометрической поверхностью 20-26 м<sup>2</sup>/г
30,0-50,0
Тонкодисперсный осажденный диоксид кремния
20,0-25,0
Вулканизаты, полученные из резиновой смеси по указанному выше патенту имеют высокие прочностные показатели и обладают отличной морозостойкостью, однако имеют высокие значения показателя «Относительной остаточной деформации при 20% статической деформации сжатия после старения в воздухе при 100°C в течение 24 часов», что негативно сказывается на эксплуатационных характеристиках изделия.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту (прототипом) является полимерная композиция для изделий различного назначения, в том числе и для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений (см. патент РФ №2306323, заявл. 2006.06.07., опубл. 2007.09.20., по кл. C08L 9/00), включающая: каучук; серный вулканизующий агент: серу; ускорительную группу: тиурам-Д; активатор вулканизации: оксид цинка и стеариновую кислоту; наполнитель: углерод технический; причем композиция дополнительно содержит противостаритель, сополимер этилена с винилацетатом - сэвилен, а в качестве каучука - каучук СКИ-3 и СКН-18М или БНКС-18АМН, в качестве ускорительной группы дополнительно - альтакс и 2-меркаптобензтиазол, в качестве противостарителя - ацетонанил и диафен ФП, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Каучук СКН-18М (БНКС-18АМН)
75,0-90,0
Каучук СКИ-3
10,0-25,0
Сера
2,5-3,5
Альтакс
0,4-1,0
2-Меркаптобензтиазол
0,3-0,7
Тиурам Д
0,1-0,3
Оксид цинка
9-18
Стеариновая кислота
0,5-2,0
Углерод технический П-803
30,0-40,0
Углерод технический К-354
20,0-30,0
Дибутилсебацинат
2,0-3,0
Ацетонанил
1,5-3,0
Диафен ФП
3,0-5,0
Сэвилен 11808-340
3,0-5,0
Изделия из данной композиции имеют отличную прочность, сопротивление раздиру и морозостойкость, но также имеют относительно низкую восстанавливаемость после сжатия, что негативно сказывается на эксплуатационных характеристиках изделия.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы увеличить ресурс работоспособности за счет повышения восстанавливаемости после сжатия до 80% (показатель «Относительной остаточной деформации при 20% статической деформации сжатия после старения в воздухе при 100°C в течение 24 часов» не более 20%).
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в значительном увеличении ресурса работоспособности изготовленных изделий, предназначенных для использования на железнодорожном транспорте в качестве подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений повышенной долговечности.
Поставленная задача решается тем, что в резиновой композиции для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений, включающей: каучук; серный вулканизующий агент: серу; ускорительную группу: тиурам-Д; активатор вулканизации: оксид цинка и стеариновую кислоту; наполнитель: углерод технический, согласно изобретению в качестве каучука использован каучук синтетический нитрильный СКН-26 СМ или СКН-26 АСМ; в качестве ускорительной группы дополнительно - N,N'-дитиодиморфолин, в качестве наполнителя - углерод технический П-514 или N 550, углерод технический Т 900 и сажа белая БС-100, а композиция дополнительно содержит пластификатор - дибутилсебацинат (ДБС), поливинилхлорид ЕП-6602с, диафен ФП, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Каучук синтетический нитрильный
СКН-26 СМ или СКН-26 АСМ
100,0
Сера
0,5-2,5
Тиурам Д
0,5-2,5
N,N'-дитиодиморфолин
2,0-4,0
Оксид цинка
1,5-5,0
Углерод технический П-514 (N 550)
15,0-30,0
Углерод технический Т 900
55-75,0
Сажа белая БС-100
5,0-20,0
Дибутилсебацинат
5,0-15,0
Поливинилхлорид ЕП-6602с
10,0-25,0
Диафен ФП
1,0-3,0
Стеариновая кислота
0,5-2,5
Признаки: введение в композицию дополнительных ингредиентов: дибутилсебацината, поливинилхлорида ЕП-6602с и диафена ФП, а также использование в качестве каучука - СКН-26 СМ или СКН-26 АСМ; в качестве ускорительной группы дополнительно - N,N'-дитиодиморфолина, в качестве наполнителя - углерода технического П-514 или N 550, углерода технического Т 900 и сажи белой БС-100 являются существенными признаками, отличающими заявляемую резиновую смесь от ее ближайшего аналога.
Резиновые композиции были изготовлены в резиносмесителе PC 71-23 в две стадии: первая стадия - каучук синтетический нитрильный СКН-26 СМ, сажа белая БС-100, углерод технический N 550, углерод технический Т 900, дибутилсебацинат, поливинилхлорид ЕП-6602с, оксид цинка, стеарин, диафен ФП, N,N'-дитиодиморфолин; вторая стадия - продукт первой стадии, сера, тиурам Д.
Примеры рецептур резиновых композиций приведены в таблице 1.
Таблица 1
№ п/п
Наименование ингредиентов
Количественное содержание на 100 мас.ч. каучука
1
2
3
1
Каучук СКН-26 СМ (СКН-26 АСМ)
100,0
100,0
100,0
2
Углерод технический П 514 (N 550)
15,0
20,0
30,0
3
Углерод технический Т 900
75,0
65,0
55,0
4
Дибутилсебацинат
5,0
10,0
15,0
5
Поливинилхлорид ЕП-6602с
10,0
17,0
25,0
6
Сера
0,5
1,5
2,5
7
N,N'-дитиодиморфолин
4,0
3,0
2,0
8
Тиурам Д
2,5
1,5
0,5
9
Оксид цинка
1,5
3,5
5,0
10
Стеариновая кислота
0,5
1,5
2,5
11
Диафен ФП
3,0
2,0
1,0
12
Сажа белая БС-100
20,0
10,0
5,0
Итого:
237,0
235,0
243,5
Результаты испытаний вулканизатов на основе вышеуказанных композиций для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов приведены в таблице 2.
Таблица 2
№ п/п
Наименование показателей
По ТУ на изделие
Прототип
Фактические показатели
1
2
3
1
Условная прочность при растяжении, МПа, не менее
12,0
14,5
12,5
12,8
13,1
2
Относительное удлинение, %, не менее
250
280
291
288
280
3
Твердость по Шору, усл. ед., в пределах
60-75
70
72
72
74
4
Температурный предел хрупкости, °C, не выше
-55
-55
-65
-60
-60
5
Удельное объемное сопротивление, Ом-см, не менее
1×10<sup>9</sup>
-
8,4×10<sup>9</sup>
1,9×10<sup>10</sup>
2,1×10<sup>10</sup>
6
Изменение относительного удлинения при разрыве после старения в воздухе (100±1)°C в течение 24±5 ч, в пределах
-35-0
-
-25,8
-20,5
-10,8
7
Относительная остаточная деформация при 20% статической деформации сжатия после старения в воздухе при 100°C в течение 24 ч, не более
35
32
18,9
18,2
17,5
8
Эластичность по отскоку, %, не менее
30
-
42
40
35
9
Сопротивление раздиру, кг/см<sup>2</sup>
-
40
38
42
40
Как видно из таблицы 2, вулканизаты по предлагаемому изобретению увеличивают ресурс работоспособности за счет повышения восстанавливаемости после сжатия до 80% (показатель «Относительной остаточной деформации при 20% статической деформации сжатия после старения в воздухе при 100°C в течение 24 часов» не более 20%), имеют хорошую прочность, удельное объемное сопротивление, отличную морозостойкость и сопротивление раздиру на уровне наиболее близкого аналога. При этом сохраняется уровень значений других показателей вулканизатов.
Таким образом, заявляемая резиновая композиция позволяет значительно увеличить ресурс работоспособности изготовленных из нее готовых изделий, а именно подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений.