РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ НА ОСНОВЕ ФТОРКАУЧУКА
RUBBER MIXTURE BASED ON FLUORINATED RUBBER

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к резиновой смеси на основе фторкаучука, и может быть использовано для изготовления колец, прокладок и других уплотнительных деталей, работающих в агрессивных средах при повышенных температурах.
Известно, что снижение твердости достигается снижением дозировки наполнителей, а улучшение технологических свойств - смешением с низкомолекулярными фторкаучуками, применением технологических добавок и пластификаторов (Новицкая С.П., Нудельман З.Н., Донцов А.А. Фторэластомеры. - М.: Химия, 1988. - с.101, 112), (Нудельман З.Н. Фторкаучуки. - М.: Химия, 2007. - с.211-214, 252-254).
Известна резиновая смесь состава, мас.ч.: СКФ-26 66-68, низкомолекулярный СКФ-26 OHM 32-34, оксид магния 6-10, сульфат бария 26-30, гидроокись кальция 5-7, технический углерод Т-900 20-26, ди-(4-оксифенил)диметилметан 0,8-1,0, трифенилбензилфосфонийхлорид 0,2-0,4, диспергатор 0,15-0,25 (патент РФ 2199560 С2, 27.02.2003), и смесь состава, мас.ч.: СКФ-26 66-68, сополимер винилиденфторида с гексафторпропиленом низкомолекулярный 32-34, оксид магния 6-10, сульфат бария 26-30, гидроокись кальция 5-7, технический углерод ТГ-10 20-26, полиэтилен низкомолекулярный 1-3, бисфенол А 0,8-1,0, катализатор 0,2-0,4 (патент РФ 2193583 С2, 27.11.2002).
Обе смеси достаточно технологичны, снижена вязкость, улучшена диспергируемость компонентов, расширен арсенал катализаторов, дозировка наполнителей 46-56 мас.ч., твердость резин 71-76 ед. IRHD.
Известна также резиновая смесь состава, мас.ч.: каучук СКФ-26 66-68, низкомолекулярный каучук СКФ-26 OHM 32-34, оксид магния 6-10, сульфат бария 26-30, гидроокись кальция 5-7, технический углерод Т-900 20-26, ди-(4-оксифенил)диметилметан 0,8-1,0, трифенилбензилфосфонийхлорид 0,2-0,4, диспергатор - тетраперфторпеларгонат, пентаэритрит 0,15-0,25 (патент РФ 2220989 С2, 10.01.2004).
Резиновая смесь технологична, улучшена диспергируемость компонентов смеси. Улучшение диспергируемости и снижение вязкости достигается введением низкомолекулярного каучука СКФ-26 OHM и диспергаторов пентаэритрита и тетрафторпеларгоната. Дозировка наполнителей также 46-56 мас.ч., а твердость резин 72-76 ед. IRHD.
Ближайшим аналогом является резиновая смесь состава, мас.ч.: СКФ-26 100, окись магния 13,0-14,4, гидроокись кальция 0,6-1,2, сульфат бария 20, фторид кальция 15, резорцин 0,6-0,7, триэтилбензиламмоний хлористый 0,3 (патент РФ 2215758 С2, 10.11.2003).
Резиновая смесь высоковязкая, дозировка наполнителей 35 мас.ч., твердость резин 70-73 ед. Шор А, имеет хорошую стойкость к агрессивным жидкостям и к накоплению остаточной деформации сжатия.
Цель изобретения - улучшение технологических свойств резиновой смеси (улучшение диспергируемости компонентов смеси, снижение вязкости), снижение твердости вулканизатов до 55-60 ед. Шор А и сохранение стойкости к агрессивным жидкостям и к накоплению остаточной деформации сжатия.
Поставленная цель достигается снижением дозировки наполнителей, использованием низкомолекулярного фторкаучука СКФ-26 OHM, диспергатора - спирта этилового, технологической добавки - карнаубского воска, а также технического углерода N660 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Фторкаучук СКФ-26
65-68
Низкомолекулярный фторкаучук СКФ-26 OHM
32-35
Оксид магния
9,5-10,0
Сульфат бария
13,0-13,5
Фторид кальция
10
Гидроокись кальция
0,12
Резорцин
0,55
Триэтилбензиламмоний хлористый (ТЭБАХ)
0,3
Технический углерод N660
0,4
Карнаубский воск
1,0
Спирт этиловый
0,8
Пример 1
Составы изготавливаемых смесей представлены в таблице 1. Резиновые смеси (образцы 1-2) готовят на вальцах ПД 630. После образования «шкурки» фторкаучука СКФ-26 вводят оксид магния. Смесь снимают с валка, охлаждают 3-5 мин, вновь загружают на валки, разогревают и вводят смесь ингредиентов (сульфат бария, фторид кальция, резорцин, триэтилбензиламмоний хлористый (ТЭБАХ), гидроокись кальция).
Для лучшего диспергирования компонентов резиновую смесь пропускают при минимально возможном зазоре между валками 3-5 раз. Общее время смешения 20-30 мин.
Стандартные образцы вулканизуют в две стадии - в прессе при температуре 155-165°С в течение 15-20 мин и в термостате при 200°С в течение 24 ч.
Пример 2
Предлагаемую резиновую смесь (образцы 3-5) изготавливают из имеющейся резиновой смеси образца 2 таблицы 1.
Разогревают на вальцах ПД 630 3,9-4,1 кг резиновой смеси образца 2 таблицы 1.
Вводят 1,4 кг фторкаучука СКФ-26 OHM, тщательно перемешивают, подрезая ножом 5-7 раз. Далее вводят смесь ингредиентов: технический углерод N660 16 г, гидроокись кальция 16 г, карнаубский воск 40 г. Для лучшего диспергирования добавленных компонентов и вулканизующей системы в смесь на валках добавляют последовательно спиртовые растворы резорцина (6 г в 10 мл) и триэтилбензиламмония хлористого (ТЭБАХ) (4 г в 10 мл).
Резиновую смесь пропускают 2-3 раза при минимально возможном зазоре между валками. Общее время смешения 10-15 мин.
Физико-механические свойства известной и предлагаемой резины приведены в таблице 2.
Представленные данные свидетельствуют о том, что резина предлагаемой рецептуры имеет пониженную твердость 55-58 ед. Шор А, изменение объема в смеси 50% изооктана и 50% толуола при температуре 70°С в течение 72 ч составляет 18,9-19,8%, т.е. не более 20%, относительная остаточная деформация при двадцатипятипроцентной деформации сжатия при температуре 100°С в течение 72 ч составляет 7,8-13,6%, т.е. не более 15%.
Таким образом, резина предлагаемой рецептуры сохраняет хорошую стойкость к агрессивным жидкостям и к накоплению остаточной деформации сжатия.
Технологичность резиновой смеси косвенно оценивали по растекаемости в пресс-форме при давлении 100 атм в течение 15 мин при температуре 165°С. Результаты испытаний представлены в таблице 3. Анализ представленных данных показывает увеличение растекаемости, снижение вязкости и улучшение технологичности.
Предлагаемая резиновая смесь перерабатывается прямым и литьевым (трансферным) прессованием.
Таблица 1
Рецепты резиновых смесей
Ингредиенты
Количество ингредиентов в образце, мас.ч.
1 известный
2 контрольный
3 предлагаемый
4 предлагаемый
5 предлагаемый
Фторкаучук СКФ-26
100,0
100,0
68.0
65,5
65,0
Фторкаучук СКФ-26 OHM
-
-
32,0
34,5
35,0
Оксид магния
14,4
14,7
10,0
9,5
9,5
Сульфат бария
20,0
20,0
13,5
13,1
13,0
Фторид кальция
15,0
15,0
10,0
10,0
10,0
Гидроокись кальция
0,6
0,034
0,12
0,12
0,12
Резорцин
0,6
0,6
0,55
0,55
0,55
ТЭБАХ
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
Технический углерод N660
-
-
0,4
0,4
0,4
Карнаубский воск
-
-
1,0
1,0
1,0
Спирт этиловый
-
-
0,8
0,8
0,8
Таблица 3
Растекаемость резиновых смесей
Показатель
Образцы смесей
1
2
3
4
5
Вес, г
10,33
10,30
10,31
10,33
10,32
Площадь пятна, см<sup>2</sup>
56,8
57,2
58,5
59,4
60,9
Удельная площадь, г/см<sup>2</sup>
0,1819
0,1800
0,1762
0,1739
0,1694