резиновая смесь

Формула изобретения

Резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающая стеариновую кислоту, белила цинковые, технический углерод, волокно, отличающаяся тем, что в качестве бутадиен-нитрильного каучука она содержит бутадиен-нитрильный каучук марки БНКС-40 AM, БНКС-40 АМН и бутадиен-нитрильный гидрированный каучук марки БНКВ 4030, марки Тербан, в качестве технического углерода - технический углерод марки П-803 и марки П-245, в качестве волокна - арамидное или полиамидное волокно, и дополнительно содержит серу, сульфенамид М, альтакс, канифоль, дибутоксиэтиладипинат, белую сажу, диафен ФП и модификатор РУ-Д при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

каучук бутадиен-нитрильный марки
БНКС-40 AM, БНКС-40 АМН	80,0
каучук бутадиен-нитрильный
гидрированный марки БНКВ 4030, Тербан	20,0
сера	3,5
сульфенамид М	0,5
альтакс	0,5
стеариновая кислота	1,0
канифоль	2,0
дибутоксиэтиладипинат	11,0
белая сажа	5,0
белила цинковые	4,0
диафен ФП	2,0
технический углерод П-803	20,0
технический углерод П-245	50,0
модификатор РУ-Д	2,0
арамидное или полиамидное волокно	10,0

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к резинотехнической промышленности, в частности, к производству резиновых смесей, используемых для изготовления манжетных уплотнителей для нефтяного оборудования.

Известны резиновые смеси на основе различных каучуков (а.с. 1073254, опубл. 15.02.84), содержащих в своем составе измельченное полимерное волокно. Например, резиновая смесь на основе комбинации карбоцепных каучуков, включающая сероускорительную вулканизующую группу, мягчитель, стабилизатор, модифицирующую добавку и технический углерод со степенью срастания частиц в агрегате 0,03-0,09. Смесь также содержит полимерные волокна длиной 5-9 мм при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: карбоцепные каучуки - 100; сероускорительная вулканизующая группа - 6,5-13,0; стабилизатор 1,0-3,0; мягчитель - 14-20; модифицирующая добавка - 14-20; технический углерод со степенью срастания частиц в агрегате 0,03-0,09 - 50-70; полимерные волокна - 3-20.

Известна (а.с. 1008215, опубл. 30.03.83) резиновая смесь на основе ненасыщенных каучуков, включающая 1,5-15,0 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука волокно, модифицированное в соотношении 1:1 низкомолекулярным бутадиен-нитрильным каучуком с содержанием акрилонитрильных звеньев 10-18% и карбоксильных групп 2,5-3,5% и молекулярной массой 2000-10000.

Известны резиновые смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука (СКН18), включающие наполнители, активаторы вулканизации, ускорители вулканизации, мягчители, диспергаторы и серу (возможно введение других целевых добавок) /Федюкин Д.Л., Махлис Ф.А. Технические и технологические свойства резин. М.: Химия, 1985. с.217/.

Известна также (патент РФ 2232171, опубл. 10.07.2004) резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, которая содержит в мас.ч. (на 100 мас.ч. каучука): каучук бутадиен-нитрильной марки БНКС-40АМ, АМН - 100,00; тиурам Д - 1.5; NN'дитиоморфолин - 2,00; сульфенамид Ц - 2.00; нафтам 2 - 1,5; диафен ФП - 1,00; белила цинковые - 5,00; канифоль - 5,00; мел ММОР, ММС-1 - 30,00; технический углерод П-701 - 55,00; технический углерод П-514 - 20,00; дибутилфталат - 15,00.

Наиболее близкой (а.с. 966097, опубл. 15.10.82, прототип) к предлагаемой резиновой смеси по технической сущности и достигаемому техническому результату является резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающая перекись и три-(оксиэтилен)-£, -диметакрилат. Смесь содержит метафенилендималеимид и поливинилспиртовое волокно с длиной волокна 4-10 мм при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: каучук - 100; три-(оксиэтилен)- £, -диметакрилат (олигоэфиракрилат ТМГ-3) - 5-20; метафенилендималеимид (МФДМ) - 0,50-10,0; поливинилспиртовое волокно - 20-50; перекись - 2-3.

Недостатком указанных резиновых смесей является низкая прочность при раздире и повышенная температура хрупкости, не позволяющая использовать резиновую смесь в широком интервале температур в нефтяных средах и синтетических маслах, содержащих абразивные частицы.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и повышение сопротивления вулканизатов раздиру, увеличение работоспособности манжетного уплотнения и возможность его эксплуатации при более низких температурах.

Технический результат достигается тем, что резиновая смесь содержит в мас.ч. (на 100 мас.ч. каучука): каучук бутадиен-нитрильный марки БНКС-40 AM, БНКС АМН - 80,00 (ТУ 38.30313-98); каучук бутадиен-нитрильный гидрированный марки БНКВ 4030 (ТУ 40307-89), марки Тербан 3446 (Проспект фирмы Байер АГ, Германия) - 20,00; серу (ГОСТ 127.4-93) - 3,50; N-оксидиэтилен-2-бензтиазолилсульфенамид-сульфенамид М (ТУ 6-14-756-78) - 0,50; Тиазол 2 МБС-альтакс (ГОСТ 7087-75) - 0,50; стеариновую кислоту (ГОСТ 6484-96) - 1,00; канифоль (ГОСТ 19113-84) - 2,00; дибутоксиэтиладипинат (ТУ 2493-127-55778270-2002) - 11,00; белую сажу (ГОСТ 18307-78) - 5,00; белила цинковые (ГОСТ 202-84) - 4,00; N-изопропил-N'-фенилфенилендиамин-1.4-диафен ФП (ТУ 2492-002-05761637-99) - 2,00; технический углерод П-803 (ГОСТ 7885-86) - 20,00; технический углерод П-245 (ГОСТ 7885-86) - 50,00; модификатор РУ-Д (ТУ 2494-011-00149452-99) - 2,00; арамидное (ТУ 8378-041-05138230-2006) или полиамидное (ГОСТ 24221-94) волокно - 10,00.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новые свойства, позволяющие получить изменения количественной меры результата, а именно: улучшается сопротивление раздиру и ресурс работоспособности в более широком интервале температур по сравнению с известными смесями.

Новизна предлагаемого технического решения заключается в новом сочетании известных компонентов, используемых в различных резиновых смесях, и их ином количественном соотношении.

Изготовление резиновой смеси по предлагаемому изобретению осуществляется по двухстадийному режиму в резиносмесителе объемом 4,5 литра. Режимы и последовательность загрузки компонентов представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1
Изготовление резиновой смеси 1 стадии
NN	Последовательность операций	Время, мин
1	Загрузить: каучуки, стеариновую кислоту, окись цинка, канифоль, диафен ФП, белую сажу, технический углерод П-803	0
2	Загрузить: дибутоксиэтиладипинат, технический углерод П-245,	2
3	Ввести: арамидное или полиамидное волокно	4
4	Выгрузить резиновую смесь	7
	Температура резиносмесителя	22±5°С
	Температура резиновой смеси при выгрузке	90±5°С
	Число оборотов ротора	30 об/мин

После резиносмесителя смесь 1-ой стадии обрабатывают 2-3 минуты на вальцах. После отдыха смеси в течение двух часов изготавливают 2-ую стадию.

Таблица 2
Изготовление резиновой смеси 2-ой стадии
NN	Последовательность операций	Время, мин
1	Загрузить маточную смесь 1-ой стадии	0
2	Загрузить: серу, сульфенамид М, альтакс, модификатор РУ-Д	2
3	Выгрузить резиновую смесь	3
	Температура резиносмесителя	22±5°С
	Температура смеси при выгрузке	70±5°С
	Число оборотов ротора	30 об/мин

Свойства предлагаемой резиновой смеси в сравнении с прототипом представлены в таблице 3.

Таблица 3
Свойства резиновой смеси по известному и предлагаемому составам
Наименование показателя	Резиновая смесь по прототипу	Резиновая смесь
		по изобретению
		С арамидным волокном	С полиамидным волокном
1. Условная прочность при растяжении, МПа	13-32	19	22
2. Относительное удлинение, %	30-40	50	40
3. Твердость по Шору, у.е.	89-97	92	93
4. Сопротивление раздиру, кН/м	61-112	155	131
5. Температура хрупкости, °С	-20	-40	-40
6. Коэффициент трения, Р=1,5 кг/см2, V=1.0 мм/мин	0,63-0,38	0,30	0,34
7. Ресурс работоспособности, км (рабочее давление 5,0 МПа, рабочая среда - масло АМГ-10, винтовое движение, окружная скорость 0,08 м/мин, путь трения за цикл 1,7 м, шероховатость на поверхности контртела Ra=2,5 мкм, t=25°C)	310	650	510

Анализ данных, приведенных в таблице 3, показывает, что предлагаемая по изобретению резиновая смесь имеет значительно лучшие результаты по показателям: сопротивление раздиру, температуре хрупкости и ресурсу работоспособности.

Предлагаемая по изобретению резиновая смесь позволяет успешно использовать ее в манжетных уплотнителях для нефтяного оборудования в широком интервале температур.