Резиновая смесь на основе бутилкаучука
RUBBER COMPOUND BASED ON BUTYL RUBBER

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к резиновым смесям на основе бутилкаучука для изготовления диафрагм форматоров-вулканизаторов.
Известна резиновая смесь на основе бутилкаучука, включающая серу, тиурам, каптакс, окись цинка, стеариновую кислоту и технический углерод [Справочник резинщика. - М., «Химия», 1971. - с. 103].
Однако, резины из такой резиновой смеси на основе бутилкаучука содержат серу и поэтому обладают недостаточно высокой стойкостью к тепловому старению (теплостойкостью) и ее нельзя использовать для изготовления варочных диафрагм для форматоров - вулканизаторов.
Известна резиновая смесь на основе бутилкаучука, включающая этиленпропилендиеновый каучук, окись цинка, алкилфенолформальдегидную смолу, и галогенсодержащий полимер, в качестве этиленпропилендиенового каучука смесь содержит этиленпропилендиеновый каучук с вязкостью по Муни 30-50 при 100°C. [Авторское свидетельство 681076 (SU). Резиновая смесь на основе бутилкаучука C08L 23/16, C08L 23/22. Авторы: Бобров А. П., Левитин И. А. Заявка 2303681/2490819/23-05; заявл.20.05.1977, опубл. 25.08.1979, Бюллетень № 31].
Недостатком данной резиновой смеси на основе бутилкаучука является ее высокая вязкость, а резины из этой резиновой смеси имеют недостаточную динамическую выносливость после теплового старения.
Технический результат заключается в снижении вязкости резиновой смеси и улучшении динамической выносливости после теплового старения резины из этой резиновой смеси.
Технический результат достигается чем, что в составе вулканизуемой резиновой смеси на основе непредельного каучука, содержащей ингредиенты при их следующем соотношении, мас.ч.:
бутилкаучук
100
этиленпропилендиеновый каучук
5÷10
галогенсодержащий полимер
4÷10
алкилфенолформальдегидная смола
6÷8
окись цинка
3÷5
стеариновая кислота
1,5÷3
технический углерод
40÷50
ангидрид фталевый
0÷0,5
каучук СКТН
2÷4,
применяется каучук СКТН марки А в дозировке 2 - 4 мас.ч. на 100 мас.ч. бутилкаучука.
При этом бутилкаучук представлен маркой БК-1675;
этиленпропилендиеновый каучук представлен этиленпропилендиеновым каучуком с вязкостью 40 единиц по Муни при 100°C;
галогенсодержащий полимер представлен бромбутилкаучуком или хлорбутилкаучуком;
алкилфенолформальдегидная смола представлена октил-фенол резольной смолой SP 1045 H;
технический углерод представлен марками N330 или N550.
Каучук СКТН марки А производится в соответствии с ГОСТ 13835-73 «Каучук синтетический термостойкий низкомолекулярный СКТН».
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется примерами 1 и 2.
В примере 1 приводится влияние содержания каучука СКТН на вязкость резиновой смеси и физико-механические характеристики резины из этой резиновой смеси при постоянном содержании других ингредиентов. В примере 2 показана возможность использования каучука СКТН в его оптимальной дозировке при разном содержании других ингредиентов.
Пример 1. На вальцах обычным способом готовят резиновые смеси на основе бутилкаучука, составы которых приведены в таблице 1. Смесь 1 - смесь по прототипу, смеси 3÷5 - смеси по изобретению, смеси 2 и 6 - смеси с очень низкой и очень высокой дозировкой каучука СКТН.
Вязкость резиновых смесей определяли по ГОСТ 10722-76 при температуре 100°С. Вулканизацию проводили при температуре 180°С в течение 25 минут. Упруго-прочностные свойства при растяжении (условную прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве, и напряжение при удлинении 300 %) определяли при температурах 23°С и 130°С в соответствии с ГОСТ 270-75. Твердость по Шору А определяли в соответствии с ГОСТ 263-75. Сопротивление раздиру определяли в соответствии с ГОСТ 262-93. Тепловое старение проводили при температуре 180°С в течение 24 часов. Динамическую выносливость определяли в соответствии с ГОСТ 261-79.
Свойства резиновых смесей и вулканизованных резин на основе бутилкаучука приведены в таблице 2.
По данным, приведенным в таблице 2, предлагаемые резиновые смеси имеют ниже вязкость, чем известная по прототипу. Вулканизованные резины из предлагаемых резиновых смесей имеют долее высокую динамическую выносливость после теплового старения, чем известная резина по прототипу при сохранении физико-механических свойств вулканизатов.
Вводить предлагаемую добавку менее 2,0 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука нецелесообразно, так как у резиновых смесей с меньшей дозировкой предлагаемой добавки нет существенных преимуществ по сравнению с прототипом.
Вводить предлагаемую добавку более 4,0 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука также нецелесообразно, так как при большей дозировке ухудшается динамическая выносливость после теплового старения.
Пример 2. На вальцах обычным способом готовят резиновые смеси на основе бутилкаучука, составы которых приведены в таблице 3. Смесь 1 - смесь по прототипу, смеси 2 и 3 - смеси по изобретению. Смесь 2 отличается тем, что в ее составе использован технический углерод N550. Смесь 3 отличается тем, что в ее составе использован технический углерод N330 в дозировки 40 мас.ч. и алкилфенолформальдегидная смола в дозировки 8 мас.ч.
Вязкость резиновых смесей определяли по ГОСТ 10722-76 при температуре 100°С. Вулканизацию проводили при температуре 180°С в течение 25 минут. Упруго-прочностные свойства при растяжении (условную прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве, и напряжение при удлинении 300 %) определяли определяли при температурах 23°С и 130°С в соответствии с ГОСТ 270-75. Твердость по Шору А определяли в соответствии с ГОСТ 263-75. Сопротивление раздиру определяли в соответствии с ГОСТ 262-93. Тепловое старение проводили при температуре 180°С в течение 24 часов. Динамическую выносливость определяли в соответствии с ГОСТ 261-79.
Свойства резиновых смесей и вулканизатов на основе бутилкаучука приведены в таблице 4.
По данным таблице 4 предлагаемые резиновые смеси имеют более низкую вязкость, чем смесь без добавки каучука СКТН. Вулканизованные резины из предлагаемых резиновых смесей имеют долее высокую динамическую выносливость после теплового старения, чем известная резина по прототипу при сохранении физико-механических свойств вулканизатов.
Предлагаемые резиновые смеси могут быть использованы для изготовления диафрагм форматоров-вулканизаторов.
Таблица 1 - Состав резиновых смесей
Ингредиент
Состав, мас. ч.
1 Прототип
2
3
4
5
6
Заявляемое соотношение  в соответствии с формулой изобретения
Бутилкаучук БК-1675
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
Этиленпропилендиеновый каучук с вязкостью 40 единиц по Муни при 100°C
5,0
5,0
5,0
5,0
5,0
5,0
Бромбутилкаучук
4,0
4,0
4,0
4,0
4,0
4,0
Октил-фенол резольная смола SP 1045 H
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
Окись цинка
3,0
3,0
3,0
3,0
3,0
3,0
Стеариновая кислота
3,0
3,0
3,0
3,0
3,0
3,0
Технический углерод N330
50,0
50,0
50,0
50,0
50,0
50,0
Ангидрид фталевый
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Каучук СКТН марки А
-
1,0
2,0
3,0
4,0
6,0
Таблица 2 - Свойства резиновых смесей и вулканизатов
Показатель
Смесь
1 (по прототипу)
2
3
4
5
6
Вязкость при 100°C, ед. Муни
86
85
78
74
71
66
Условная прочность при растяжении при 23°C, МПа
14,3
14,5
14,8
16,0
15,2
15,5
Напряжение при удлинении 300 % при 23°C, МПа
5,2
5,1
5,1
3,9
3,7
3,1
Относительное удлинение при разрыве при 23°C, %
660
710
790
820
870
930
Твердость по Шору А при 23°C, усл.ед.
69
68
66
65
64
62
Сопротивление раздиру при 23°C, кН/м
56
54
54
52
50
48
Условная прочность при растяжении при 130°C, МПа
8,2
8,0
8,1
8,1
6,8
6,2
Напряжение при удлинении 300 % при 130°C, МПа
3,7
3,3
2,6
2,8
2,4
2,1
Относительное удлинение при разрыве при 130°C, %
550
560
610
640
670
590
Динамическая выносливость при 23°C после теплового старения 180°C 24 ч. при ε<sub>0</sub>=200%, тыс. циклы
4,42
4,92
9,76
12,70
13,64
5,57
Таблица 3 - Состав резиновых смесей
Ингредиент
Состав, мас. ч.
1 Прототип
2
3
Заявляемое соотношение в соответствии с формулой изобретения
Бутилкаучук БК-1675
100,0
100,0
100,0
Этиленпропилендиеновый каучук с вязкостью 40 единиц по Муни при 100°C
10,0
10,0
10,0
Хрорбутилкаучук
10,0
10,0
10,0
Октил-фенол резольная смола SP 1045 H
6,0
6,0
8,0
Окись цинка
5,0
5,0
5,0
Стеариновая кислота
1,5
1,5
1,5
Технический углерод N330
50,0
-
40,0
Технический углерод N550
-
50,0
-
Каучук СКТН марки А
-
3,0
3,0
Таблица 4 - Свойства резиновых смесей и вулканизатов
Ингредиент
Состав, мас. ч.
1 Прототип
2
3
Заявляемое соотношение в соответствии с формулой изобретения
Вязкость при 100°C, ед. Муни
83
72
74
Условная прочность при растяжении при 23°C, МПа
12,9
12,8
13,1
Напряжение при удлинении 300 % при 23°C, МПа
4,9
4,5
4,8
Относительное удлинение при разрыве при 23°C, %
650
720
690
Твердость по Шору А при 23°C, усл.ед.
67
63
65
Сопротивление раздиру при 23°C, кН/м
53
46
49
Условная прочность при растяжении при 130°C, МПа
7,8
7,0
8,1
Напряжение при удлинении 300 % при 130°C, МПа
3,6
3,1
3,3
Относительное удлинение при разрыве при 130°C, %
530
610
590
Динамическая выносливость при 23°C после теплового старения 180°C 24 ч. при ε<sub>0</sub>=200%, тыс. циклы
4,05
9,32
7,62