Резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука
RUBBER COMPOUND BASED ON NITRILE RUBBER

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к составу резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука и может быть использовано для изготовления резинотехнических изделий в различных отраслях промышленности.
Известна резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающая вулканизующую группу, наполнитель, оксид цинка, стеарин технический, противостаритель, пластификатор (мягчитель) [патент RU 2688741 С1, C08L 9/02, C08L 19/00, C08K 3/04, C08K 3/06, C08K 3/22, C08K 5/18, C08K 5/40, C08K 5/43, C08K 5/44, заявка №2018112198 от 04.04.2018, опубл.: 22.05.2019 в Бюл. № 15].
В данной резиновой смеси в качестве пластификатора (мягчителя) используется дибутилсебацинат. Недостатком использования дибутилсебацината является его постепенная миграция на поверхность резиновой смеси, что нарушает его равномерное распределение и изменяет свойства итоговой композиции.
Известна резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающая вулканизующую группу, наполнители, оксид цинка и стеарин технический и противостаритель, пластификатор [патент RU 2255944 C1, С08K 5/05, С08K 5/09, С08K 5/10, С08L 21/00, заявка №2004113705/04 от 05.05.2004, опубл.: 10.07.2005 в Бюл. № 19], выбранная в качестве прототипа.
Недостатками данной резиновой смеси являются малая эффективность пластификатора (мягчителя).
Техническим результатом настоящего изобретения является разработка рецептуры резиновой смеси на основе бутадиен - нитрильного каучука, обладающей повышенными упруго-прочностными свойствами с меньшим временем вулканизации. При этом вулканизаты резиновой смеси могли бы быть использованы в качестве рукавов и уплотнений в условиях действия масел и органических растворителей.
Технический результат достигается тем, что резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука включает бутадиен-нитрильный каучук марки БНКС-18 АМН, вулканизующую группу, состоящую из серы и сульфенамида Ц, технический углерод П514 и мел ММС-1, оксид цинка, стеарин технический, дибутилфталат и олигоэфирамид терефталевой кислоты со средней степенью полимеризации (n) 7-11 при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, масс. ч.:
бутадиен-нитрильный каучук БНКС-18 АМН
50,0;
сульфенамид Ц
1,8;
сера
2,5;
технический углерод П514
75,0;
мел ММС-1
30,0;
оксид цинка
4,0;
стеарин технический
2,0;
дибутилфталат
5,0÷15,0
олигоэфирамид терефталевой кислоты
5,0÷20,0.
Введение олигоэфирамида терефталевой кислоты в резиновую смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука приводит к снижению вязкости сырой резиновой смеси, увеличивает относительное удлинение при разрыве, а также ускоряет процесс серной вулканизации.
Олигоэфирамид терефталевой кислоты получен путем поликонденсации продукта аминолитической деструкции полиэтилентерефталата - N, N'-бис (2-гидроксиэтил) терефталамида. Структурная формула олигоэфирамида терефталевой кислоты показана на Фигуре.
По предлагаемому изобретению была изготовлена резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающая вулканизующую группу, наполнитель, оксид цинка, стеарин технический, при этом в качестве пластификатора (мягчителя) использовался олигоэфирамид терефталевой кислоты.
Пример.
На вальцах обычным способом готовят резиновую смесь, в которой в качестве бутадиен-нитрильного каучука используют БНКС-18 АМН. Состав смесей приведен в таблице 1, смесь 1 по прототипу, смеси 2-4 по предлагаемому техническому решению.
Смеси 1-5 вулканизовали при температуре 160°С в течение 30 минут. Физико-механические свойства определяли в соответствии с ГОСТ 270-75.
Испытание резин на ускоренное тепловое старение в воздушной среде проводили в соответствии с ГОСТ 9.0224-74 при температуре 100°С в течение 24 часов для резин 1-5.
Свойства резиновых смесей и вулканизатов приведены в таблице 2.
По данным таблицы 2 видно, что у предложенных резиновых смесей снижается вязкость при введении олигоэфирамида терефталевой кислоты. Кроме этого, показано увеличение показателя относительного удлинения при разрыве по сравнению с прототипом.
Вводить предлагаемую добавку менее 5,0 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука нецелесообразно, так как у резиновых смесей с меньшей дозировкой предлагаемой добавки нет преимуществ по сравнению с известными. Вводить предлагаемую добавку более 10,0 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука нецелесообразно, так как ухудшается распределение добавки.
Таким образом, в решении использован новый ингредиент резиновых смесей, который получен из бытовых, либо промышленных отходов полиэтилентерефталата, обеспечивающий расширение сырьевой базы резиновой промышленности, введение которого в резиновую смесь снижает вязкость сырых смесей, увеличивает относительное удлинение при разрыве, уменьшает потребление дефицитного и значительно более дорогого сложноэфирного мягчителя (пластификатора) - дибутилфталата, снижает вымывание мягчителя (пластификатора) из вулканизатов на основе полярных каучуков, уменьшает их набухание.
Таблица 1 - Состав резиновых смесей
Ингредиент
Состав, мас. ч.
1 (прототип)
2
3
4
5
Каучук БНКС-18 АМН
50
50
50
50
50
Каучук СКН-26 ПВХ 30
50
-
-
-
-
Сера
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
Сульфенамид Ц
1,8
1,8
1,8
1,8
1,8
Стеарин технический
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
Белила цинковые (оксид цинка)
4,0
4,0
4,0
4,0
4,0
Диафен ФП
2,0
-
-
-
-
ТУ П514
75
75
75
75
75
Мел ММС-1
30
30
30
30
30
Дибутилфталат
20
15
10
5
-
Олигоэфирамид терефталевой кислоты
-
5,0
10,0
15,0
20,0
Итого
237,3
237,3
237,3
237,3
237,3
Таблица 2 - Свойства резиновых смесей и вулканизатов
Показатель
Смесь
1 (прототип)
2
3
4
5
Вязкость сырой резиновой смеси, ед. Муни
75
71
67
65
61
Условная прочность при растяжении, МПа
13,4
12,5
12,9
13,4
13,9
Относительное удлинение при разрыве, %
170
230
260
280
300
Твердость по Шору при(23±2)°С, усл. ед.
85
83
82
81
81
Коэффициент теплового старения по прочности при 100°С в течение 24 ч.
-6,4
+3,5
+4,1
+4,6
+5,0
Коэффициент теплового старения по удлинению при 100°С в течение 24 ч.
-9
+2,3
+2,7
+3,4
+3,7
Вымывание, %
-2,8
-2,5
-2,3
-2,0
-1,7
Набухание, %
6,9
6,4
6,0
5,6
5,1