ВУЛКАНИЗУЕМАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ
CURABLE RUBBER MIXTURE

Изобретение относится к производству вулканизуемой резиновой смеси на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, используемой для изготовления резиновых технических изделий, предназначенных для нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности, машиностроения.
Известна резиновая смесь на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, включающая серу, сульфенамид Ц, тиурам, наполнитель [Каучук и резина, №2, 2006, с.6-9]. Также известна вулканизуемая резиновая смесь на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, включающая акрилатный каучук, серу, четвертичное аммониевое основание, стеарат металла, сульфенамид Ц, тиурам Д, каптакс, оксид цинка, технический углерод, пластификатор, антиоксидант, антиодгезив [Пат. RU 2304596 C2, 2007.08.20].
Недостатком известных композиций является необходимость проводить вулканизацию в две стадии, или при повышенных температурах более 153°С, при которых значительно возрастает скорость деструкционных процессов, в результате чего в резинах наблюдается повышенный уровень накопления остаточных деформаций при их испытаниях в условиях статического сжатия.
Известна эластомерная композиция, содержащая до 95 мас.ч. гидрированного бутадиен-нитрильного каучука и в качестве вулканизующего агента включающая бис-(трет.бутилпероксиизопропил)-бензол, соагент перекисной вулканизации (триаллил изоцианурат), стеариновую кислоту, наполнитель, антиоксидант [2006116224/04, C08L 9/00, 2007.11.20].
Недостатком известной композиции является необходимость проведения вулканизации при повышенной температуре (163-183°С).
Наиболее близкой к предлагаемой резиновой смеси по технической сущности и достигаемому техническому результату является резиновая смесь на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука 100  мас.ч. [Каучук и резина, 2007, №1, с.4-7], включающая в качестве вулканизующего агента бис-(трет.бутилпероксиизопропил)-бензол 6  мас.ч., соагента вулканизации (триаллил изоцианурат) 2  мас.ч., наполнитель техуглерод П 324 - 40  мас.ч., пластификатор дибутилоксиэтиладипинат 8  мас.ч., антиоксидант нафтам 2-2 мас.ч, диспергатор - 1  мас.ч.
Недостатком известной резиновой смеси является то, что процесс вулканизации происходит при повышенных температурах и является взрывоопасным. Повышенные требования техники безопасности при работе с перекисями, особенно на стадиях изготовления резиновых смесей и вулканизации, проводимой достаточно высоких температурах (160-180°С), ограничивает возможность их применения в производстве резиновых технических изделий. Проведение вулканизации при более низких температурах не позволяет получить резины с достаточным уровнем требуемых показателей.
Задача, решаемая изобретением, - снижение температуры вулканизации резиновых смесей на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, получение резин с пониженным уровнем накопления относительной остаточной деформации статического сжатия в условиях повышенных температур, в сочетании с высокими показателями теплостойкости, стойкостью к действию жидких агрессивных сред, повышение безопасности процесса вулканизации.
Технический результат заключается в повышении скорости вулканизации, снижении температуры вулканизации резиновых смесей на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, снижении уровня накопления относительной остаточной деформации сжатия.
Указанный технический результат достигается тем, что вулканизуемая резиновая смесь, содержащая гидрированный бутадиен-нитрильный каучук, вулканизующий агент, наполнитель технический углерод, пластификатор, стеариновую кислоту, антиоксидант, в качестве вулканизующего агента содержит хиноловый эфир ЭХ-1, при следующих соотношениях компонентов,  мас.ч.:
гидрированный бутадиен-нитрильный каучук
100,0
хиноловый эфир ЭХ-1
3,0-7,0
наполнитель технический углерод
40,0-50,0
пластификатор
6,0-10,0
стеариновая кислота
1,0-2,0
антиоксидант
1,0-3,0
Использование в качестве вулканизующего агента хинилового эфира ЭХ-1 [о,о'-бис(1,3,5-три-трет.бутил-циклогексадиен-2,5-он-4-ил)-n-бензохинондиоксим] вместо перекисных соединений приводит к повышению скорости вулканизации и позволяет проводить процесс при более низких температурах. Снижение температуры вулканизации приводит к значительному снижению скорости деструкционных процессов, в результате чего в резинах наблюдается пониженный уровень накопления остаточных деформаций при их испытаниях в условиях статического сжатия.
В предлагаемой смеси могут использоваться гидрированные бутадиен-нитрильные каучуки марок Therban C3446 и Therban A4307 фирмы Bayer.
Смесь вулканизуется хиноловым эфиром ЭХ-1 [о,о'-бис(1,3,5-три-трет.бутил-циклогексадиен-2,5-он-4-ил)-n-бензохинондиоксим] (ТУ 6-09-513-76).
Для усиления в качестве наполнителя использован активный технический углерод марки П 324 (ГОСТ 7885-86).
Пластификаторы: дибутилоксиэтиладипинат (ТУ 2493-127-96), диоктилфталат, дибутилсебацинат (ГОСТ 8728-88) вводятся в резиновую смесь.
Пластификаторы: дибутилоксиэтиладипинат (ТУ 2493-127-96), диоктилфталат, дибутилсебацинат (ГОСТ 8728-88) вводятся в резиновую смесь для улучшения обработки, повышения морозостойкости резин, снижения уровня набухания в агрессивных средах.
Стеариновая кислота (ГОСТ 6484-96) используется для улучшения диспергирования ингредиентов в резиновой смеси, облегчения ее обработки.
В качестве антиоксиданта могут использоваться: фенил-(β-нафтиламин - нафтам 2 (ГОСТ 39-79), N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин - диафен ФП (ТУ 2492-002-05761637-99), полимеризованный 2,2',4-триметил-1,2-дигидрохинолин - ацетонанил Р (ТУ 6-02-1116-82).
Отличительным признаком предлагаемой резиновой смеси является использование хинолового эфира ЭХ-1 для вулканизации гидрированных бутадиен-нитрильных каучуков. Для вулканизации гидрированных бутадиен-нитрильных каучуков хиноловые эфиры ранее не использовались.
Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новые свойства, позволяющие получить изменения количественной меры результата, а именно: снижение температуры вулканизации резиновых смесей, снижение показателя относительной остаточной деформации в условиях статического сжатия при повышенных температурах.
Новизна предлагаемого технического решения заключается в новом сочетании известных компонентов, используемых в различных резиновых смесях.
Резиновые смеси изготавливались на вальцах при последовательном вводе компонентов по общепринятой технологии. Вулканизовались при 143°С.
Физико-механические показатели определялись по ГОСТ 270-75, ГОСТ 263-93 на стандартном оборудовании.
Свойства предлагаемой резиновой смеси на основе каучуков, отличающихся непредельностью и количеством звеньев нитрила акриловой кислоты, в сравнении с прототипом и аналогом представлены в таблице 1.
Таблица 1
Свойства резиновых смесей и резин известного и предполагаемого составов
Наименование показателей
Известные резиновые смеси
Резиновые смеси по изобретению
Прототип
Аналог
Используемый каучук
Therban С3446
Therban С3446
Therban С3446
Therban A 4307
Вязкость по Муни при 100°С, ед
84
80
75
79
Температура вулканизации, °С
143
163
143
143
143
Оптимум вулканизации, мин
50
30
30
30
30
Условная прочность при растяжении, МПа
24,0
24,2
24,8
32,2
26,6
Относительное удлинение, %
370
200
400
400
410
Сопротивление раздиру, кН/м
52
45
41
46
47
Относительная остаточная деформация при сжатии 20% на воздухе при 130°С
65
40
62
34
37
Стойкость к термическому старению, 150°×72 ч
по прочности, %
-10
-8
-13
-6
-7
по относительному удлинению %
-18
-12
-22
-9
-10
Стойкость к термическому старению, СЖР-1, 150°×72 часа
По прочности, %
-10
-8
-11
-4
-7
По относительному удлинению, %
+10
+7
+12
+6
+8
Прототип. Резиновая смесь на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, включающая в качестве вулканизующего агента бис-(трет.бутилпероксиизопропил)-бензол, соагента вулканизации (триаллил изоцианурат), наполнитель технический углерод П 324, пластификатор дибутилоксиэтиладипинат, антиоксидант фенил-β-нафтиламин - нафтам 2.
Аналог. Резиновая смесь на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, включающая серу в качестве вулканизующего агента, тиурам Д в качестве ускорителя вулканизации, наполнитель технический углерод П 324, пластификатор дибутилоксиэтиладипинат, антиоксидант фенил-β-нафтиламин - нафтам-2.
В таблицах 2 и 3 приведены результаты испытаний резин с различным содержанием ингредиентов. В таблице 2 в качестве пластификатора используется дибутилоксиэтиладипинат. Примеры 1, 2 - известного состава, примеры с 3 по 10 - предлагаемого состава.
В таблице 4 приведены свойства резиновых смесей и резин на основе каучука С3446, а в таблице 5 - на основе каучука С 4307.
Анализ полученных данных показывает, что предлагаемая по изобретению резиновая смесь, содержащая в качестве вулканизующего агента хиноловый эфир ЭХ-1 [о,о'-бис(1,3,5-три-трет.бутил-циклогексадиен-2,5-он-4-ил)-n-бензохинондиоксим], вулканизуется при более низкой температуре и имеет значительно лучшие показатели относительной остаточной деформации сжатия, что позволит ее успешно использовать в манжетных уплотнителях для нефтяного оборудования, а также в других резино-технических изделиях.