Резиновая смесь для изготовления формовых резинотехнических изделий

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОРМОВЫХ РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Вишневский Константин Викторович Шашок Жанна Станиславовна Прокопчук Николай Романович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(56)2122552 1, 1998.10739 1, 2008.2425851 1, 2011.2129132 1, 1999.2008113939 , 2009.2010/0279099 1.102190820 , 2011. ВИШНЕВСКИЙ К.В. и др. Сборник научных работ студентов высших учебных заведений Республики Беларусь НИРС 2009, 2010. - С. 52-53. ШАШОК Ж.С. и др. Труды Белорусского государственного технологического университета. Серия . Химия,технология органических веществ и биотехнология, 2010. Вып. . С. 177-181.(57) Резиновая смесь для изготовления формовых резинотехнических изделий, включающая бутадиен-нитрильный каучук, серу, тиазол 2 МБС, гуанид Ф, оксид цинка, стеарин технический, дибутилсебацинат, технический углерод П-803 и диафен ФП, отличающаяся тем, что содержит бутадиен-нитрильный каучук БНКС-18 АН и дополнительно содержит инден-кумароновую смолу, ацетонанил Р, фталевый ангидрид и углеродный наноматериал фракции суспензия при следующем соотношении компонентов, мас.ч. бутадиен-нитрильный каучук БНКС-18 АН 100 сера 1,5-3,5 тиазол 2 МБС 1,0-3,0 гуанид Ф 0,1-0,3 оксид цинка 3,0-7,0 стеарин технический 0,1-2,0 дибутилсебацинат 15,0-25,0 технический углерод П-803 100,0-150,0 диафен ФП 0,5-1,5 инден-кумароновая смола 1,0-3,0 ацетонанил Р 1,0-3,0 фталевый ангидрид 0,5-2,0 углеродный наноматериал фракции суспензия 0,1-1,0. 17001 1 2013.04.30 Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке износостойких резин на основе бутадиен-нитрильного каучука для изготовления уплотнительных деталей, используемых в подвижных узлах механизмов. Известна резиновая смесь 7-В-14-1 по ГОСТ 14896-84 на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающая в состав следующие компоненты вулканизующая группа - сера в сочетании с тиазолом 2 МБС и гуанидом Ф, пластификатор - дибутилсебаценат и смола инден-кумароновая, наполнитель - технический углерод марки П-803, антиоксидант диафен ФП и ацетонанил Р, оксид цинка, технический стеарин, и применяемая для производства уплотнительных и других видов резинотехнических изделий. Обладая высокой морозостойкостью и обеспечивая другие физико-механические свойства на достаточном уровне, резина имеет низкое сопротивление истиранию (менее 9 кДж/см 3) 1. Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой резиновой смеси является резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука (СКН-18), включающая серу,оксид цинка, стеариновую кислоту, технический углерод П-803, ,-дифенилгуанидин,тиазол 2 МБС, ультрадисперсный алмазосодержащий порошок (УДАГ). УДАГ - продукт,получаемый детонационным синтезом из органического сырья (ТУ 84-415-115-87), содержащий 30 кубического алмаза и 70 графита 2. Резина на основе данной композиции имеет более высокие физико-механические свойства, такие как прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве,накопление остаточной деформации и сопротивление истиранию, по сравнению с прототипом. Однако такие показатели, как теплостойкость, накопление остаточной деформации и сопротивление истиранию, недостаточно высоки. Задачей изобретения является повышение сопротивления истиранию и теплостойкости резин, а также уменьшение относительной остаточной деформации сжатия при сохранении технологичности резиновых смесей и физико-механических свойств вулканизатов на достигнутом уровне. Поставленная задача достигается тем, что резиновая смесь для изготовления резинотехнических изделий, включающая бутадиен-нитрильный каучук, серу, тиазол 2 МБС, гуанид Ф,оксид цинка, стеарин технический, дибутилсебаценат, технический углерод П-803 и диафен ФП, отличается тем, что содержит бутадиен-нитрильный каучук БНКС- 18 АН и дополнительно содержит инден-кумаронововую смолу, ацетонанил Р, фталевый ангидрид и углеродный наноматериал фракции суспензия при следующем соотношении компонентов мас.ч. бутадиен-нитрильный каучук БНКС-18 АН 100,0 сера 1,5-3,5 тиазол 2 МБС 1,0-3,0 гуанид Ф 0,1-0,3 оксид цинка 3,0-7,0 стеарин технический 0,1-2,0 смола инден-кумароновая 1,0-3,0 дибутилсебаценат 15,0-25,0 технический углерод П-803 100,0-150,0 диафен ФП 0,5-1,5 ацетонанил Р 1,0-3,0 фталевый ангидрид 0,5-2,0 углеродный наноматериал фракции суспензия 0,1-1,0. Исходный углеродный наноматериал получался на установке, представляющей собой генератор низкотемпературной плазмы, на выход которого подавалась смесь газообразного углеводорода (природный газ или пропан-бутан) и воздуха. Собираемый депозит обрабатывался в соляной и азотной кислотах, отжигался на воздухе при температуре 450 С и измельчался на шаровой мельнице. После такой обработки материал содержал 40-50 углеродных нанотрубок, 20-30 углеродных нановолокон и около 30 аморфного угле 2 17001 1 2013.04.30 рода с графитоподобными частицами 3. На следующем этапе происходило разделение депозита на фракции с помощью ультразвуковой обработки. После комплексной обработки фракция суспензия представляет собой отдельные углеродные нанотрубки. Изобретение поясняется выполнением конкретных примеров. Пример 1 (резиновая смесь не содержащая добавок). Резиновая смесь изготавливается в две стадии. На первой стадии смешение происходит в резиносмесителе и в каучук последовательно вводятся все ингредиенты за исключением вулканизующей системы. Причем введение технического углерода осуществляют в два приема. Вторую стадию - введение ускорителей вулканизации (тиазол 2 МБС и гуанид Ф) и вулканизующего агента (сера) - осуществляют на вальцах. Вулканизацию проводят в любом гидравлическом прессе с электрическим обогревом при температуре 143 С, давлении не менее 10,0 МПа в течение 30 мин. Выдержка вулканизатов до испытаний составляет не менее 6 ч. Пример 2 (таблица, резиновая смесь с индексом 1). Резиновая смесь изготавливается в две стадии. На первой стадии смешение происходит в резиносмесителе и в каучук последовательно вводятся все ингредиенты, в том числе и УНМ (0,1 мас.ч.), за исключением вулканизующей системы. Причем введение технического углерода осуществляют в два приема. Вторую стадию - введение ускорителей вулканизации (тиазол 2 МБС и гуанид Ф) и вулканизующего агента (сера) - осуществляют на вальцах. Вулканизацию проводят в любом гидравлическом прессе с электрическим обогревом при температуре 143 С, давлении не менее 10,0 МПа в течение 30 мин. Выдержка вулканизатов до испытаний составляет не менее 6 ч. Примеры 3, 4. Выполнены аналогично примерам 1, 2, но отличаются разным соотношением компонентов смеси. Составы известной и предлагаемой резиновой смеси приведены в табл. 1. Свойства смесей оценивают по физико-механическим свойствам вулканизатов. Результаты проведенных сравнительных испытаний вулканизатов (прототипа и заявляемой резиновой смеси) приведены в табл. 2. Использование данного изобретения, реализуемого на стандартном оборудовании,позволяет повысить износостойкость и стойкость к тепловому старению, а также уменьшить относительную остаточную деформацию сжатия. Как видно из приведенных в табл. 2 данных, сопротивление истиранию резины, изготовленной из заявляемой резиновой смеси, по сравнению с материалом прототипа возросло на 14 , при этом относительная остаточная деформация сжатия уменьшилась более чем в 2,5 раза. Теплостойкость резин с УНМ, по сравнению с образцами без добавки, увеличилась более чем на 10 . Применение резиновой смеси заявляемого состава позволит повысить ресурс и надежность работы узлов трения и уплотнительных изделий. Таблица 1 Ингредиенты резиновой смеси БНКС-18 АН Сера Тиазол 2 МБС Гуанид Ф Белила цинковые Стеарин технический Технический углерод П-803 Диафен ФП Ацетонанил Р Прототип Без добавки 100,00 1,50 2,50 0,60 6,00 2,00 110,00 2,00 Индекс исследовательской смеси 1 2 3 100,00 100,00 100,00 2,50 2,50 2,50 2,00 2,00 2,00 0,25 0,25 0,25 5,00 5,00 5,00 1,00 1,00 1,00 130,00 130,00 130,00 1,00 1,00 1,00 2,00 2,00 2,00 17001 1 2013.04.30 Ингредиенты резиновой смеси Параоксинеозон Альдольнафтиламин Фталевый ангидрид Дибутилсебаценат Смола инден-кумароновая Продукт УДС-с УНМ фракции суспензия Продолжение табл. 1 Индекс исследовательской смеси Прототип Без добавки 1 2 3 2,00 1,50 0,75 0,75 0,75 0,75 10,00 20,00 20,00 20,00 20,00 2,00 2,00 2,00 2,00 0,65 0,1 0,2 0,5 Таблица 2 Показатель Вязкость по Муни, усл.ед. Муни Условная прочность при растяжении, МПа Коэффициенты сохранения после старения (среда - воздух, 125 С 72 ч) по условной прочности при растяжении по относительному удлинению при разрыве Твердость по Шор А, усл.ед. Шор А Сопротивление истиранию,Дж/мм 3 Относительная остаточная деформация сжатия,Индекс исследовательской смеси 1 2 3 Источники информации 1. ГОСТ 14896-84. Манжеты уплотнительные резиновые для гидравлических устройств. Технические условия. 2. Патент РФ 2122552, МПК 708 9/02, 1998. 3. Патент РБ 13680, МПК 7 С 01 В 31/00,2010. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4