ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
POLYMER COMPOSITION

Изобретение относится к резинотехнической промышленности и может быть использовано, в частности, для изготовления манжетных уплотнителей нефтегазодобывающего и нефтегазоперерабатывающего оборудования, подвергающегося действию кислот, щелочей, растворов солей и других агрессивных сред нефтяной природы, для резинокордных оболочек, эксплуатирующихся в экстремальных температурах и давлении при перекачке по трубопроводам нефти и газа.
Известна вулканизуемая резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука (см. а.с. СССР №786300, кл. C08L, 9/00, 1979 г.), содержащая фталевый ангидрид и многоатомный спирт.
Недостатком известной резиновой смеси является неудовлетворительная маслобензостойкость при работе в агрессивных средах и высоких температурах.
Известен также асфальтено-смоляной мягчитель АСМГ, изготавливаемый по ТУ - 38.УССР201193-78 и представляющий собой мелкозернистый, сыпучий битумный материал, используемый в полимерных композициях, состав компонентов которого (%):
Асфальтены
- 1,1-1,3
Смолы
- 35,4-35,2
Масла
- 62,8-61,1
Сера
- 0,8-1,1
Парафины
- 0,9-1,13
Недостатком этого мягчителя является низкое содержание асфальтенов и высокое содержание примесей.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату - прототипом - является полимерная композиция на основе синтетического полимера (см. а.с. СССР №504809, кл. C08K 5/01, 1973 г.), содержащая добавку 0,1-10% асфальтенов.
Эта известная полимерная композиция имеет нестабильную маслобензостойкость при эксплуатации в экстремальных средах нефтегазовой природы.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков - невысокой стойкости и незначительной стабильности в процессе эксплуатации изделий, техническим результатом которого будет повышение сроков эксплуатации полимерной композиции в агрессивных средах нефтегазовой природы.
Сущность изобретения заключается в том, что указанный технический результат достигается за счет того, что полимерная композиция на основе 100 мас.ч. бутадиен-нитрильного каучука СКН-40АСМ, содержащая стеариновую кислоту 1,5-3,0, белила цинковые 4,0-7,5, технический углерод N550 25,0-35,0, белую сажу БС-120 17,0-30,0, дибутоксиэтиладипинат 12,0-18,0, вулкацит CZ/EG-C 1,5-2,5, дитиодиморфолин 1,5-3,0, тиурам Д 0,5-1,0, сантогард PVI 0,5-1,0, дополнительно содержит стабилизатор - асфальтеносодержащую смесь с содержанием асфальтенов 73,0-92,5 мас.% и с температурой плавления 150-170°С и экологически чистый наполнитель таурит ТС-Д 10,0-15,0.
3
3
Таурит ТС-Д (производимый по СТ ТОО 39646043-001-2009) содержит массовую долю углерода 3-10%, диоксида кремния 50-85%, рН водной суспензии 6-9, адсорбция ДБФ, см/100 г 40±6, насыпная плотность, г/дм 650.
Вулкацит CZ/EG-C представляет собой ускоритель вулканизации, химическая формула которого - -N-циклогексил-2-бензотиазолсульфенамид.
В качестве стабилизатора, обеспечивающего сохранение начальных свойств бутадиен-нитрильного каучука при изготовлении полимерной композиции и эксплуатации готового резинотехнического изделия, взята асфальтеносодержащая смесь, физико-химические показатели и содержание которых отражены в табл.1.
Таблица 1
Показатели
Значение
1. Плотность, г/см<sup>3</sup>
1,0
2. Температура плавления, °С
150-170
3. Растворимость в хлороформе, %
90
Компоненты
%
1. Парафин
1,5-2,0
2. Ароматические соединения
2,0-10,0
3. Смоляные соединения
4,0-15,0
4. Асфальтены
73,0-92,5
Асфальтены образуются после перегонки в герметичном автоклаве при температуре 500-540°С и давлении 2,0-2,5 МПа в соотношении асфальтены:растворитель 1:5 в течение 1,0-1,5 часа, после чего асфальтены выпадают в осадок. Затем производится сушка и размол смеси асфальтенов в порошок коричневого цвета.
Введение в состав полимерной композиции до 15,0 мас.ч. смеси асфальтенов, термодинамически совместимых с агрессивными нефтяными средами, и экологически чистого наполнителя - таурита ТС-Д до 15,0 мас.ч. позволят повысить стойкость к воздействию агрессивных нефтяных сред и стабильность работы изделий при эксплуатации в экстремальных температурах.
Сущность изобретения поясняется следующим примером.
Пример.
Готовят составы контрольной композиции и предлагаемой к изобретению композиции с содержанием асфальтеносодержащей смеси 10,0; 12,0; 15,0 и, соответственно, 10,0; 12,0; 15,0 таурита ТС-Д. Изготавливают эти композиции в 2 стадии в закрытом смесителе.
В первую стадию смешения при 100-110°С, числе оборотов ротора 30 об./мин в течение 4-5 мин вводят бутадиен-нитрильный каучук, технический углерод, таурит, дитиодиморфолин, стеариновую кислоту, дибутоксиэтиладипинат, белую сажу, белила цинковые, асфальтеносодержащую смесь.
Вторая стадия смешения осуществляется в течение 4-х минут при температуре 80-90°С и числе оборотов ротора смесителя 30 об./мин, и вводят вулканизующую группу - вулкацит CZ/EG - С, сантогард PVI, тиурам Д и серу.
Затем проводят вулканизацию изготовленных полимерных композиций и сравнительные испытания контрольной и предлагаемой к изобретению композиции.
В табл.2 приведены рецептура контрольной и предлагаемой полимерной композиции, а в табл.3 - физико-механические показания сравнительных испытаний.
Таблица 2
Компонент
Содержание компонентов в массовых частях
контрольная
1
2
3
Каучук СКН-40АСМ
100,0
100,0
100,0
100,0
Стеариновая кислота
1,5
1,5
2,0
3,0
Белила цинковые
4,0
4,0
6,0
7,5
Технический углерод N550
25,0
30,0
25,0
35,0
Белая сажа БС-120
17,0
20,0
17,0
30,0
Дибутоксиэтиладипинат
12,0
15,0
12,0
18,0
Вулкацит CZ/EG - С
1,7
1,5
2,0
2,5
Дитиодиморфолин
1,5
1,5
2,0
3,0
Тиурам Д
0,4
0,5
0,7
1,0
Сантогард PVI
0,5
0,5
0,7
1,0
Асфальтеносодержащая смесь
-
10,0
12,0
15,0
Таурит ТС-Д
-
10,0
12,0
15,0
Таблица 3
Показатели
Физико-механические показатели
контрольная
1
2
3
Пластичность
0,50
0,52
0,52
0,49
Подвулканизация по Муни 130°С, мин
12
14
14
13
Продолжительность подвулканизации при 153°С, мин
25
25
25
25
Условное напряжение при 100% удлинении, МПа
2,0
2,0
2,1
2,3
Условное напряжение при 300% удлинении, МПа
6,5
6,8
6,9
7,0
Условная прочность при растяжении, МПа
18,9
20,0
19,2
21,1
Относительное удлинение при разрыве, %
690
710
720
715
Свойства вулканизатов после старения на горячем воздухе (125°С, 10 суток)
Условное напряжение при 100% удлинении, МПа
12,8
12,2
10,8
11,3
Условная прочность при растяжении, МПа
12,8
16,9
16,4
17,8
Относительное удлинение при разрыве, %
100
160
170
150
Свойства вулканизатов после старения в масле газотурбинном (190°С, 50 суток)
Условное напряжение при 100% удлинении, МПа
4,0
3,5
3,3
3,7
Условная прочность при растяжении, МПа
17,5
18,9
18,0
19,6
Относительное удлинение при разрыве, %
300
360
410
380
Результаты табл.3 показывают, что предлагаемая по изобретению полимерная композиция по сравнению с контрольной имеет более высокий комплекс физико-механических показателей, обеспечивая стабильную прочность при эксплуатации изделий из предлагаемой полимерной композиции.