ВУЛКАНИЗУЕМАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ
CURABLE RUBBER MIXTURE

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к резиновым смесям на основе маслонаполненного бутадиен-α-метилстирольного каучука, и может быть использовано для изготовления резинотехнических изделий для различных отраслей промышленности, например для нефтепереработки, трубопроводного транспорта, железнодорожного транспорта, изделий бытового назначения.
5
Известна вулканизуемая резиновая смесь, включающая бутадиенметилстирольный каучук, серу, ди-(2-бензтиазолил)-дисульфид, оксид цинка, стеариновую кислоту, N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиамин, технический углерод и модифицирующую добавку диэпоксид тетрагидроиндена в количестве 1,0÷1,5 мас.ч. (см. Пат. 1763455 СССР, МПК C08L 9/06, С08К 13/02. Резиновая смесь на основе бутадиенметилстирольного каучука. / Онишенко З.В., Касьян Л.И., Дрюк В.Г., Батог А.Е., Емельянов Ю.П., Сеферова М.Ф., Котов Ю.Л., Соколова Г.А., Порублева Л.В.; заявитель и патентообладатель Днепропетровский государственный университет им. 300-летия воссоединения Украины с Россией. - № 4874782/05; заявл. 16.08.90; опубл. 23.09.92, Бюл. № 35. - 3 с.), используемая в качестве аналога.
Недостатками резиновой смеси по аналогу являются низкая усталостная выносливость вулканизатов при многократном растяжении. Модифицирующую добавку по аналогу сложно изготовить, кроме того, она является дорогой.
Известна вулканизуемая резиновая смесь, включающая маслонаполненный бутадиен-α-метилстирольный каучук, серу, дибензтиазолдисульфид, дифенилгуанидин, оксид цинка, стеариновую кислоту и технический углерод (см. ГОСТ 11138-78), используемая в качестве прототипа.
Недостатком резиновой смеси по прототипу является низкая усталостная выносливость вулканизатов при многократном растяжении.
Задачей изобретения является создание резины с повышенной стойкостью к усталостной выносливости при многократном растяжении.
Целью изобретения является повышение усталостной выносливости резины при многократном растяжении.
Поставленная цель достигается тем, что в резиновую смесь, включающую маслонаполненный бутадиен-α-метилстирольный каучук, серу, дибензтиазолдисульфид, дифенилгуанидин, оксид цинка, стеариновую кислоту и технический углерод, вводят от 0,05 до 0,50 мас.ч. альгината натрия на 100 мас.ч. каучука.
Альгинат натрия - это экологически чистая, изготавливаемая из биологически возобновляемого сырья добавка - соль полисахарида, состоящего из остатков β-D-маннуроновой и α-L-гулуроновой кислот, находящихся в пиранозной форме и связанных в линейные цепи 1,4-гликозидными связями. Эта многофункциональная соль способна обмениваться катионами с солями тяжелых металлов, а также абсорбировать большое количество влаги (производится по ТУ 15-544-83).
Альгинат натрия с точки зрения механизма действия является противоутомителем, тормозящим развивающиеся при утомлении окислительные процессы.
Пример 1. На лабораторных вальцах Лб320-160/160П при температуре поверхности валков (50±5)°С и фрикции 1:1,27 изготавливали резиновые смеси по прототипу и предлагаемому изобретению. Резиновая смесь соответствовала следующему составу: 100 мас.ч. СКМС-30 АРКМ-15 (ТУ 2294-044-48158319-2005), 1,50 мас.ч. 2,2'-дибензтиазолдисульфид (ТУ 6-14-851-86), 0,30 мас.ч. дифенилгуанидин технический марки В (ТУ 2491-001-43220031-2001), 5,00 мас.ч. белила цинковые сухие марки БЦОМ (ГОСТ 202-84), 2,00 мас.ч. кислота стеариновая техническая (стеарин) марки Т-18 (ГОСТ 6484-96), 50,00 мас.ч. углерод технический марки П 245 (ГОСТ 7885-86), 2,00 мас.ч. сера Crystex ОТ 33 фирмы «Exsys», от 0,05 до 0,50 мас.ч. альгинат натрия фирмы «Queisser pharma».
7
Для равномерного распределения малой добавки - альгинат натрия - предварительно готовили ее смесь с порошкообразными ингредиентами: серой, дибензтиазолдисульфидом, дифенилгуанидином, оксидом цинка, техническим углеродом - в специальном смесителе порошков (Пат.2339440 Российская Федерация, МПК B01F 9/00. Смеситель порошков / Лысов Д.С., Багаев С.И., Багаева Н.Б.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение Вятский государственный университет. - № 2007103454/15 (003723); заявл. 29.01.07; опубл. 27.11.2008, Бюл. № 33. - 5 с.). Вулканизацию резиновых смесей проводили в течение 40 мин при температуре (143±3)°С.
В таблице 1 приведена сравнительная характеристика резиновых смесей и резин по прототипу и предлагаемому изобретению.
Из данных таблицы (1) видно, что введение малой добавки (альгинат натрия) приводит к увеличению усталостной выносливости при многократном растяжении на 62%, сопротивления раздиру на 19%, условной прочности при растяжении на 24%, относительного удлинения при разрыве на 15% при одновременном снижении теплообразования в режиме постоянной амплитуды деформации на 16%.
Пример 2. На лабораторных вальцах в соответствии с первым примером готовили резиновые смеси по прототипу и предлагаемому изобретению. Альгинат натрия брали в количестве 0,15 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Вулканизацию резиновых смесей проводили в течение 60 мин.
В таблице 2 приведена сравнительная характеристика резиновых смесей и резин по прототипу и предлагаемому изобретению.
Из данных таблицы (2) видно, что введение малой добавки альгинат натрия приводит к увеличению усталостной выносливости при многократном растяжении на 70%.
Пример 3. На лабораторных вальцах в соответствии с первым примером готовили резиновые смеси по прототипу и предлагаемому изобретению. Альгинат натрия брали в количестве 0,20 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Вулканизацию резиновых смесей проводили в течение 60 мин.
В таблице 3 приведена сравнительная характеристика резиновых смесей и резин по прототипу и предлагаемому изобретению.
Таблица 1
Сравнительная характеристика резиновых смесей и резин по прототипу и предлагаемому изобретению
Наименование показателя
Содержание альгината натрия на 100 мас.ч. каучука, мас.ч.
по прототипу
по предлагаемому изобретению
-
0,05
0,15
0,50
Пластичность, ед.
0,43
0,42
0,45
0,39
Вязкость по Муни (МБ 1+4, 100°С) на пластометре PMGI, ед. Муни
59
57
57
62
Способность к преждевременной вулканизации при 140°С на пластометре PMGI:
Минимальный крутящий момент, ед. Муни
40
40
39
42
Время начала подвулканизации t<sub>5</sub>, мин
10,3
9,7
8,5
8,3
Скорость подвулканизации Δt, мин
2,5
2,5
2,2
2,5
Условное напряжение при удлинении 100%, МПа
3,3
3,4
4,1
3,5
Условное напряжение при удлинении 300%, МПа
14,7
15,0
16,6
16,0
Условная прочность при растяжении, МПа
21,6
21,2
26,8
24,1
Относительное удлинение при разрыве, %
410
410
470
440
Относительное остаточное удлинение, %
27
27
16
16
Сопротивление раздиру, кН/м
53
63
62
61
Твердость, ед.
70
70
72
70
Усталостная выносливость при многократном растяжении (деформация 150%, прокол), тыс циклов
1,3
2,0
1,7
2,1
Эластичность по отскоку, %
21
23
21
19
Увеличение температуры образца, °С
25
24
24
21
Остаточная деформация, %
3,0
1,4
1,4
1,4
Таблица 2
Сравнительная характеристика резиновых смесей и резин по прототипу и предлагаемому изобретению
Наименование показателя
Резиновая смесь
по прототипу
по предлагаемому изобретению
Вязкость по Муни (МБ 1+4, 100°С) на пластометре PMGI, ед. Муни
61
61
Способность к преждевременной вулканизации при 140°С на пластометре PMGI:
Минимальный крутящий момент, ед. Муни
46
46
Время начала подвулканизации t<sub>5</sub>, мин
7,25
8,00
Скорость подвулканизации Δt, мин
2,25
2,27
Условное напряжение при удлинении 100%, МПа
4,3
3,7
Условное напряжение при удлинении 300%, МПа
17,0
16,3
Условная прочность при растяжении, МПа
19,0
18,7
Относительное удлинение при разрыве, %
330
340
Относительное остаточное удлинение, %
10
8
Коэффициент старения по условному напряжению при удлинении 100% (100°С, 72 ч), %
76
98
Коэффициент старения по условной прочности при растяжении (100°С, 72 ч), %
-11
-10
Коэффициент старения относительному удлинению при разрыве (100°С, 72 ч), %
-41
-42
Сопротивление раздиру, кН/м
49
44
Усталостная выносливость при многократном растяжении (деформация 100%, прокол), тыс циклов
2,0
3,4
Таблица 3
Сравнительная характеристика прототипу и предлагаемому изобретению резиновых смесей и резин по
Наименование показателя
Резиновая смесь
по прототипу
по предлагаемому изобретению
Пластичность, ед.
0,34
0,36
Вязкость по Муни (МБ 1+4, 100°С) на пластометре PMGI, ед. Муни
58
56
Способность к преждевременной вулканизации при 140°С на пластометре PMGI:
Минимальный крутящий момент, ед. Муни
51
43
Время начала подвулканизации t<sub>5</sub>, мин
7,50
8,38
Скорость подвулканизации Δt, мин
3,25
3,03
Условное напряжение при удлинении 100%, МПа
3,9
4,1
Условное напряжение при удлинении 300%, МПа
16,3
17,3
Условная прочность при растяжении, МПа
18,7
18,9
Относительное удлинение при разрыве, %
350
330
Относительное остаточное удлинение, %
9
9
Коэффициент старения по условному напряжению при удлинении 100% (100°С, 72 ч), %
69
57
Коэффициент старения по условной прочности при растяжении (100°С, 72 ч), %
-15
-10
Коэффициент старения относительному удлинению при разрыве (100°С, 72 ч), %
-42
-35
Сопротивление раздиру, кН/м
43
39
Твердость по Шору А, усл. ед.
66
66
Усталостная выносливость при многократном растяжении (деформация 100%, прокол), тыс циклов
1,5
3,9
Увеличение температуры, °С
20
17
Остаточная деформация, %
1,6
2,0
Из данных таблицы (3) видно, что введение малой добавки альгинат натрия приводит к увеличению усталостной выносливости при многократном растяжении на 160%, при одновременном снижении теплообразования в режиме постоянной амплитуды деформации на 15%.
Специальными опытами было установлено, что добавка в количестве менее 0,05 мас.ч. и (или) более 0,50 мас.ч. альгината натрия на 100 мас.ч. каучука не оказывает положительного эффекта, следовательно, интервал дозирования альгината натрия четко выявлен. Наиболее эффективно действует добавка альгината натрия в количестве от 0,15 до 0,20 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.
Таким образом, резиновая смесь по предлагаемому техническому решению имеет более выгодные потребительские свойства, основанные на повышенном качестве и более низкой цене.