МАСЛОСТОЙКАЯ РЕЗИНОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ
OIL RESISTANT RUBBER COMPOSITION

Предлагаемое изобретение относится к резиновой промышленности, а именно к получению маслостойкой резиновой композиции, которая используется в нефтедобывающей промышленности и обладает высокой прочностью, твердостью и высоким сопротивлением раздиру.
Известна маслостойкая резиновая композиция близкая по техническим требованиям и составу - патент RU №99115077 от 12.07.99. Данная композиция на основе бутадиеннитрильного каучука, включающая в себя: серу, альтакс (ди-2-бензтиазолилдисульфид), N-циклогексилбензо-тиазолсульфенамид-2, цинковые белила, стеарин, дибутилфталат (ДБФ) или дибутилсебацинат (ДБС), технический углерод, олигомер 2,2,4 триметил-1,2дигидрохинолина, дианилид(4-фениламинофенил) тиофосфоновой кислоты, 2,4,6 три(дибутиламинометил)фенол (М-9) в указанных количествах в масс. частях:
Бутадиеннитрильный каучук
100
Сера
1.8-2.0
Альтакс
1.3-1.5
N-циклогексилбензотиазол сульфенамид-2
3.0-3.5
Стеарин
1.2-1.5
Инденкумароновая смола
3.0-3.5
Цинковые белила
3.0-5.0
Дибутилсебацинат или дибутилфталат
12-15
Технический углерод
50-55
Олигомер 2,2,4 триметил-1,2дигидрохинолина
1.0
Дианилид(4-фениламинофенил) тиофосфоновой
0.5-1.0
кислоты (Б-25)
2,4,6 три(дибутиламинометил) фенол (М-9)
0.5-1.0
Недостатком данной резиновой композиции является ее неудовлетворительная прочность (18.2 МПа), твердость (72-73) как при нормальной, так и при повышенных температурах и недостаточное сопротивление раздиру (62.0 МПа).
Изобретение направлено на увеличение сопротивления раздиру у резины и повышение ее физико-механических характеристик.
1
Решение поставленной задачи достигается предлагаемой резиновой композицией на основе бутадиеннитрильного каучука, содержащей, серу, тетраметилтиурамдисульфид (тиурам Д), N-циклогексилбензотиазол-сульфенамид-2 (сульфенамид "Ц"), стеарин, инденкумароновую смолу, цинковые белила, мягчители - дибутилсебацинат или дибутилфталат, в зависимости от диапазона температур, предъявляемых к изделиям, гексахлор-n-ксилол, а также технический углерод, термостабилизаторы олигомер 2,2,4 триметил-1,2 дигидрохинолина (ацетонанил), N-фенил-N-изопропил-n-фенилендиамин (диафен ФП) и противоутомитель диоктиламин(4-фенил-аминофенил) тиофосфоновой кислоты (Б-26) при следующих соотношениях ингредиентов в массовых частях:
Бутадиеннитрильный каучук
100.0
Сера
0.4-0.6
Тетраметилтиурамдисульфид
1.8-2.0
N-циклогексилбензотиазолсульфенамид-2
2.0-2.2
Стеарин
2.2-2.5
Инденкумароновая смола
2.5-3.5
Цинковые белила
4.0-6.0
Гексахлор-n-ксилол
1.4-1.6
Дибутилсебацинат или дибутилфталат
10-12
Технический углерод
35-45
Олигомер 2,2,4 триметил-1,2дигидрохинолина
1.0-2.0
N-фенил-N<sup>1</sup>-изопропил-n-фенилендиамин
0.9-1.1
Диоктиламин(4-фениламинофенил) тиофосфоновой кислоты
0.9-1.1
Отличительным признаком новой композиции является введение в ее состав дополнительных ингредиентов: в качестве вулканизующего агента - тетраметилтиурамдисульфида (тиурам «Д») для повышения прочности и твердости, для повышения диспергируемости ингредиентов и улучшения физико-механических показателей вводили гексахлор-n-ксилол, а для повышения сопротивления раздиру вводили новый полифункциональный противоутомитель и термостабилизатор диоктиламин(4-фениламинофенил) тиофосфоновой кислоты (Б-26). Использование предлагаемых отличительных признаков приводит к повышению физико-механических характеристик, а также к увеличению сопротивления раздиру как при нормальной, так и при повышенных температурах.
Введение нового, специально разработанного полифункционального противоутомителя и термостабилизатора в совокупности с ацетонанилом и диафеном ФП, с которыми он образует синергические смеси, позволяет значительно повысить физико-механические характеристики резин, и в частности сопротивление раздиру и сопротивление истираемости не только абразивными материалами, но острыми гранями камней и щебенки.
Синтез диоктиламин(4-фениламинофенил) тиофосфоновой кислоты (Б-26) осуществляют по следующей методике.
4
10
6
5
6
5
2
8
17
В 4-горлую колбу с мешалкой и обратным холодильником, соединенным со склянкой для поглощения сероводорода, содержащей 70 мл 30% NaOH, вносят 200 мл хлор- или бромбензола, 0.1 моль пентасульфида фосфора PS (11.1 г) и 0.4 моля (67.6 г) дифениламина CH-NH-CH. Реакцию ведут при 150°С в течение 1-1.5 часа. Далее в реакционную колбу вносят октиламин NHCH в количестве 20.6 г и продолжают реакцию при той же температуре еще в течение 2 часов. После окончания реакции раствор охлаждают, осадок фильтруют и сушат до постоянного веса. Выход продукта ≈ 80%.
28
46
3
Элементный состав для CHNPS:
Вычислено,%: С - 61.37;
Н - 11.76;
N - 10.74;
P -.91;
Найдено,%: С - 60.81, 60.76;
Н - 11.35, 11.51;
N - 9.19, 9.37;
P - 8.14, 8.31.
-1
-1
-1
В ИК-спектрах наблюдаются полосы поглощения, характерные для NH, Р=S и С-Р групп в областях 3400 см, 750-700 см, 1450 см групп соответственно и
-1
1600-1560 см - колебания ароматического кольца.
Молекулярная масса вещества - 493, температура плавления - 220°С, соединение растворимо в бензоле и толуоле при нагревании.
В таблице 1 приведены составы резиновых смесей и их реологические показатели. Физико-механические и динамические характеристики вулканизатов приведены в табл. 2. Оптимум вулканизации определяли на реометре "Monsanto". Резиновые смеси исследовали на пластичность (ГОСТ 415-75), вязкость по Муни (ГОСТ 10722-76), скорчинг. Вулканизаты исследовали на условную прочность, относительное и остаточное удлинение (ГОСТ 270-75), сопротивление раздиру, твердость по Шор А (ГОСТ 263-75) и ИСО (ГОСТ 20403-75), температурный предел хрупкости (СТ СЭВ 2050-79). Определялись динамические характеристики резин, такие как теплообразование на флексометре Гудрича (ГОСТ 266-78), испытания на истирание (ГОСТ 12251-75) Старение резин проводили в воздушном термостате с пятикратным воздухообменом при температуре 140°С в течение 24 часов, при 150°С 168 часов и в стандартной жидкости СЖР-1 при температуре 140°С в течение 144 часов. Физико-механические характеристики вулканизатов после старения резин приведены в табл.3.
Таблица 1
Состав резиновых композиций.
ИНГРЕДИЕНТЫ
ПРИМЕРЫ
прототип
1
2
3
4
Бутадиеннитрильный каучук
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
Сера
1.8
0.4
0.5
0.5
0.6
Альтакс
1.3
-
-
-
-
Тиурам «Д»
-
2.0
1.9
1.9
1.8
Сульфенамид"Ц"
3.5
2.0
2.1
2.1
2.2
Инденкумароновая смола
3.0
2.5
3.0
3.0
3.5
ДБФ или ДБС
12.0
10.0
11.0
12.0
12.0
Стеарин
1.5
2.2
2.4
2.4
2.5
Гексол
-
1.4
1.5
1.5
1.6
Цинковые белила
5.0
6.0
5.0
5.0
4.0
Техуглерод
50.0
35.0
40.0
40.0
45.0
Ацетонанил
1.0
1.0
1.0
2.0
2.0
Диафен ФП
-
1.1
1.0
0.9
0.9
Термостабилизат.Б-25
1.0
-
-
-
-
Термостабилизатор М-9
0.5
-
-
-
-
ПротивоутомительБ-26
-
1.1
1.0
1.0
0.9
Таблица 2.
Реологические, физико-химические и динамические характеристики резин.
ШИФРЫ СМЕСЕЙ
ИСПЫТАНИЯ
Прототип
1
2
3
4
Пластичность по Карреру
0.27
0.13
0.12
0.11
0.11
Вязкость по Муни, 100°С, ед. Муни
62
66
68
68
70
Скорчинг, 120°С, мин
40
25
25
25
25
Режим вулканизации 155°С, мин
13
12
11
11
12
Прочность при растяжении, МПа
18.2
21.8
22.0
21.6.
22.4
Относительное удлинение, %
320
500
420
450
350
относительное остаточ. удлинение, %
12
14
12
10
10
Сопротивление раздиру, кг/см<sup>2</sup>
62.0
108.0
109.0
108.0
107.0
Твердость по ШОР А
72
75
76
77
77
Температура хрупкости, °С
-22
-40
-40
-40
-39
Теплообразование при многократном сжатии, °С
48
44
44
45
46
Износостойкость, см<sup>3</sup>/квт ч
108
105
104
106
105
Многократные растяжения Е<sub>дин.</sub> 100%, тыс.циклов до образования трещин
702
252.0
250.6
252.4
251.6
Таблица 3.
Физико-механические характеристики резин после старения.
ИСПЫТАНИЯ
ШИФРЫ СМЕСЕЙ
Прототип
1
2
3
4
Старение на воздухе 140°С 24 часа
Коэффициент теплового старения по раздиру
0.72
0.92
0.94
0.88
0.88
Старение на воздухе 150°С 168 часов
Коэффициент теплового старения по прочности
0.50
0.54
0.56
0.55
0.55
Старение в СЖР-1 140°С 144 часа
Коэффициент теплового старения по прочности
0.65
0.71
0.73
0.73
0.72
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый состав резиновых композиций, отличающийся от прототипа введением ряда дополнительных ингредиентов, приводит к улучшению физико-механических и динамических характеристик (табл.2), наиболее важных для эксплуатации данной резины. По прочности заявляемые резины превосходят прототип на ≈ 20%, по сопротивлению раздиру ≈ 76%, по сопротивлению раздиру после старения более чем на 30%.