МОРОЗОСТОЙКАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ С ТЕРМОРАСШИРЕННЫМ ГРАФИТОМ
FROST RESISTANT RUBBER MIXTURE WITH THERMAL EXPANDED GRAPHITE

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке морозостойких и износостойких резин на основе бутадиеннитрильного каучука с содержанием акрилонитрила (17-23 мас.%) для изготовления уплотнительных деталей, используемых в подвижных узлах трения механизмов арктической техники [1, 2].
2
Наиболее близкой по технической сущности к заявленной смеси является резиновая смесь на основе бутадиеннитрильного каучука марки СКН-18 с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-23 мас.%, включающая серу, оксид цинка, технический углерод П803 с удельной геометрической поверхностью 12-18 м/г, стеариновую кислоту, N,N'-дифенилгуанидин, ди-(2-бензотиазолил) дисульфид, альдоль-α-нафтиламин, N-(4-гидроксифенил) нафтиламин-2, N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенилендиамин-1,4, дибутилфталат, ультрадисперсный алмазосодержащий порошок (УДАГ) прототип (RU 2129132 С1, 1996).
К недостаткам известной резиновой смеси следует отнести недостаточную эластичность и износостойкость, а также высокое содержание активного наполнителя - технического углерода П803.
Целью изобретения является повышение эластичности и износостойкости резин, а также снижение содержания технического углерода в резиновой смеси при сохранении уровня физико-механических показателей.
2
Поставленная цель достигается тем, что резиновая смесь на основе бутадиеннитрильного каучука с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-23 мас.%, включающая серу, каптакс, оксид цинка, стеариновую кислоту, технический углерод П803 с удельной поверхностью 12-18 м/г, дополнительно содержит терморасширенный графит при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Бутадиен-нитрильный каучук БНКС-18 с
содержанием нитрила акриловой кислоты
17-23 мас.%
100,00
Сера
2,45-2,65
Каптакс
1,45-1,55
Оксид цинка
2,4-2,6
Технический углерод П803 с
удельной поверхностью 12-18 м<sup>2</sup>/г
48-52
Стеариновая кислота
1,4-1,6
Терморасширенный графит
8-12
Техническим эффектом изобретения является повышение эластичности резин путем введения в резиновую смесь терморасширенного графита [3]. Процесс терморасширения графита проводят в муфельной печи при температуре 950°С в течении 2-3 мин, при этом чешуйчатая структура графита превращается в червеобразную с высокоактивной, ветвящейся, неровной поверхностью. После терморасширения графит вводят как и другие ингредиенты по стандартной технологии изготовления резиновой смеси в закрытом резиносмесителе или на вальцах.
Вулканизацию проводят при температуре 155°С, в течение 20 мин. Выдержка вулканизатов до испытаний не менее 6 часов. Состав резиновых смесей приведен в табл.1.
Физико-механические свойства вулканизатов определяют по ГОСТ 270-75, объемный износ - по ГОСТ 25509-79, твердость - по ГОСТ 263-75. Свойства вулканизатов приведены в табл.2.
Использование данного изобретения, реализуемого на стандартном оборудовании, позволяет повысить эластичность резин, что приведет к увеличению ресурса работы уплотнительных устройств, изготовленных из этих резин и используемых в узлах трения машин и механизмов, эксплуатирующихся при естественно-низких температурах.
Как видно из приведенных данных, вулканизаты из резиновой смеси заявляемого состава значительно превосходят резины из известной смеси (прототипа) по эластичности.
В рецептуре резиновой смеси содержание технического углерода уменьшено на 80 мас.ч., общее содержание активных наполнителей (технический углерод и терморасширенный графит) меньше на 70 мас.ч. При этом относительное удлинение, характеризующее эластичность резин, из заявляемой резиновой смеси увеличилось в 1,3 раза, объемный износ при абразивном истирании уменьшился в 4,8 раза.
Источники информации
1. Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник / Под ред. А.И.Голубева, Л.А.Кондакова. - М.: Машиностроение, 1986. - 464 с.
2. Федюкин Д.Л., Махлис Ф.А. Технические и технологические свойства резин. - М.: Химия, 1985. - с.96-100.
3. Информационный бюллетень по углеродным материалам (февраль). - М.: ФГУП «НИИграфит», 2003.
Таблица 1Состав резиновых смесей
Ингредиент
Состав, мас.ч.
Известная
По изобретению
Контрольные
1
2
3
4
5
6
7
Бутадиен-нитрильный каучук БНКС-18
-
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
Бутадиен-нитрильный каучук СКН-18*
100,00
-
-
-
-
-
-
Сера
2,50
2,45
2,50
2,55
2,40
2,50
2,60
Каптакс
-
1,45
1,50
1,55
1,40
1,50
1,60
N,N'-дифенилгуанидин
0,25
-
-
-
-
-
-
ди-(2-бензотиазолил)дисульфид
2,70
-
-
-
-
-
-
Оксид цинка
7,50
2,40
2,50
2,60
2,35
2,50
2,65
Альдоль-α-нафтиламин
4,00
-
-
-
-
-
-
N-(4-гидроксифенил)нафтиламин-2,
1,00
-
-
-
-
-
-
N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенилендиамин-1,4
1,00
-
-
-
-
-
-
Технический углерод П803
130,00
48,00
50,00
52,00
60,00
40,00
55,00
Стеариновая кислота
1,00
1,40
1,50
1,60
1,50
1,50
1,65
Дибутилфталат
20,00
-
-
-
-
-
-
Алмазосодержащий порошок (УДАГ)
0,5
-
-
-
-
-
-
Терморасширенный графит
-
8,00
10,00
12,00
6,00
15,00
12,00
* Бутадиен-нитрильный каучук СКН-18 снят с производства из-за применения при его изготовлении токсичных эмульгаторов
Таблица 2Свойства вулканизатов
Показатель
Резиновая смесь по примерам
Известная
По изобретению
Контрольные
1
2
3
4
5
6
7
Условная прочность при растяжении, МПа
16,5
11,7
12,4
13,7
12,8
9,8
10,6
Относительное удлинение при разрыве, %
280
376
370
368
288
356
327
Коэффициент морозостойкости по эластическому восстановлению после сжатия при - 50°С
0,45
0,43
0,44
0,48
0,30
0,23
0,24
Объемный износ при абразивном истирании, см<sup>3</sup>
0,120
0,036
0,034
0,027
0,019
0,105