полимер-резиновая композиция для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений

Формула изобретения

Резиновая композиция для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений, включающая каучук, серный вулканизующий агент: серу, ускорительную группу: тиурам-Д, активатор вулканизации: оксид цинка и стеариновую кислоту; наполнитель: углерод технический, отличающаяся тем, что в качестве каучука использован каучук синтетический нитрильный СКН-26 СМ или СКН-26 АСМ, в качестве ускорительной группы дополнительно включен - N,N'-дитиодиморфолин, в качестве наполнителя - углерод технический П-514 или N 550, углерод технический Т 900 и сажа белая БС-100, кроме того, композиция дополнительно содержит пластификатор - дибутилсебацинат, поливинилхлорид ЕП-6602 с и диафен ФП при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

каучук синтетический нитрильный
СКН-26 СМ или СКН-26 АСМ	100
сера	0,5-2,5
тиурам Д	0,5-2,5
N,N'-дитиодиморфолин	2-4
оксид цинка	1,5-5,0
углерод технический П-514 или N 550	15-30
углерод технический Т 900	55-75
сажа белая БС-100	5-20
дибутилсебацинат	5-15
поливинилхлорид ЕП-6602с	10-25
диафен ФП	1-3
стеариновая кислота	0,5-2,5

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к резинотехнической промышленности, в частности к производству полимерных композиций для изготовления железнодорожных подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений повышенной долговечности.

Известна резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений (см. патент РФ № 2326902, заявл. 2006.08.16., опубл. 2008.06.20., по кл. C08L 9/00), включающая каучук синтетический; вулканизующую группу, состоящую из серы, тетраметилтиурамдисульфида, N,N'-дитиодиморфолина и оксида цинка, и наполнитель: углерод технический, причем смесь дополнительно содержит каучук бутадиенстирольный с содержанием стирола 22-25 мас.%, каучук дивиниловый с содержанием звеньев ЦИС-1,4 от 87 до 95%, каучук бутадиенстирольный с содержанием связанного стирола и альфа-метилстирола от 58-68%, стеариновую кислоту, N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиамин, полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин, нефтяной битум, каолин и тонкодисперсный осажденный диоксид кремния, при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.:

Каучук бутадиенстирольный
с содержанием стирола 22-25 мас.%	60-70
Каучук дивиниловый
с содержанием звеньев ЦИС-1,4 87-95%	5,0-10,0
Каучук бутадиенстирольный с содержанием связанного
стирола и альфа-метилстирола от 58-68%	15-30
Синтетический каучук цис-1,4 полиизопреновый	5,0-10,0
Сера	0,5-1,0
Оксид цинка	4,0-5,0
Тетраметилтиурамдисульфид	0,5-1,0
N,N'-дитиодиморфолин	1,0-2,0
Стеариновая кислота	0,9-1,5
N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиамин	1,0-2,0
Полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин	1,0-2,0
Нефтяной битум	4,0-5,0
Каолин	20,0-40,0
Технический углерод с удельной
геометрической поверхностью 20-26 м2/г	30,0-50,0
Тонкодисперсный осажденный диоксид кремния	20,0-25,0

Вулканизаты, полученные из резиновой смеси по указанному выше патенту имеют высокие прочностные показатели и обладают отличной морозостойкостью, однако имеют высокие значения показателя «Относительной остаточной деформации при 20% статической деформации сжатия после старения в воздухе при 100°C в течение 24 часов», что негативно сказывается на эксплуатационных характеристиках изделия.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту (прототипом) является полимерная композиция для изделий различного назначения, в том числе и для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений (см. патент РФ № 2306323, заявл. 2006.06.07., опубл. 2007.09.20., по кл. C08L 9/00), включающая: каучук; серный вулканизующий агент: серу; ускорительную группу: тиурам-Д; активатор вулканизации: оксид цинка и стеариновую кислоту; наполнитель: углерод технический; причем композиция дополнительно содержит противостаритель, сополимер этилена с винилацетатом - сэвилен, а в качестве каучука - каучук СКИ-3 и СКН-18М или БНКС-18АМН, в качестве ускорительной группы дополнительно - альтакс и 2-меркаптобензтиазол, в качестве противостарителя - ацетонанил и диафен ФП, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Каучук СКН-18М (БНКС-18АМН)	75,0-90,0
Каучук СКИ-3	10,0-25,0
Сера	2,5-3,5
Альтакс	0,4-1,0
2-Меркаптобензтиазол	0,3-0,7
Тиурам Д	0,1-0,3
Оксид цинка	9-18
Стеариновая кислота	0,5-2,0
Углерод технический П-803	30,0-40,0
Углерод технический К-354	20,0-30,0
Дибутилсебацинат	2,0-3,0
Ацетонанил	1,5-3,0
Диафен ФП	3,0-5,0
Сэвилен 11808-340	3,0-5,0

Изделия из данной композиции имеют отличную прочность, сопротивление раздиру и морозостойкость, но также имеют относительно низкую восстанавливаемость после сжатия, что негативно сказывается на эксплуатационных характеристиках изделия.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы увеличить ресурс работоспособности за счет повышения восстанавливаемости после сжатия до 80% (показатель «Относительной остаточной деформации при 20% статической деформации сжатия после старения в воздухе при 100°C в течение 24 часов» не более 20%).

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в значительном увеличении ресурса работоспособности изготовленных изделий, предназначенных для использования на железнодорожном транспорте в качестве подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений повышенной долговечности.

Поставленная задача решается тем, что в резиновой композиции для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений, включающей: каучук; серный вулканизующий агент: серу; ускорительную группу: тиурам-Д; активатор вулканизации: оксид цинка и стеариновую кислоту; наполнитель: углерод технический, согласно изобретению в качестве каучука использован каучук синтетический нитрильный СКН-26 СМ или СКН-26 АСМ; в качестве ускорительной группы дополнительно - N,N'-дитиодиморфолин, в качестве наполнителя - углерод технический П-514 или N 550, углерод технический Т 900 и сажа белая БС-100, а композиция дополнительно содержит пластификатор - дибутилсебацинат (ДБС), поливинилхлорид ЕП-6602с, диафен ФП, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Каучук синтетический нитрильный
СКН-26 СМ или СКН-26 АСМ	100,0
Сера	0,5-2,5
Тиурам Д	0,5-2,5
N,N'-дитиодиморфолин	2,0-4,0
Оксид цинка	1,5-5,0
Углерод технический П-514 (N 550)	15,0-30,0
Углерод технический Т 900	55-75,0
Сажа белая БС-100	5,0-20,0
Дибутилсебацинат	5,0-15,0
Поливинилхлорид ЕП-6602с	10,0-25,0
Диафен ФП	1,0-3,0
Стеариновая кислота	0,5-2,5

Признаки: введение в композицию дополнительных ингредиентов: дибутилсебацината, поливинилхлорида ЕП-6602с и диафена ФП, а также использование в качестве каучука - СКН-26 СМ или СКН-26 АСМ; в качестве ускорительной группы дополнительно - N,N'-дитиодиморфолина, в качестве наполнителя - углерода технического П-514 или N 550, углерода технического Т 900 и сажи белой БС-100 являются существенными признаками, отличающими заявляемую резиновую смесь от ее ближайшего аналога.

Резиновые композиции были изготовлены в резиносмесителе PC 71-23 в две стадии: первая стадия - каучук синтетический нитрильный СКН-26 СМ, сажа белая БС-100, углерод технический N 550, углерод технический Т 900, дибутилсебацинат, поливинилхлорид ЕП-6602с, оксид цинка, стеарин, диафен ФП, N,N'-дитиодиморфолин; вторая стадия - продукт первой стадии, сера, тиурам Д.

Примеры рецептур резиновых композиций приведены в таблице 1.

Таблица 1
№ п/п	Наименование ингредиентов	Количественное содержание на 100 мас.ч. каучука
1	2	3
1	Каучук СКН-26 СМ (СКН-26 АСМ)	100,0	100,0	100,0
2	Углерод технический П 514 (N 550)	15,0	20,0	30,0
3	Углерод технический Т 900	75,0	65,0	55,0
4	Дибутилсебацинат	5,0	10,0	15,0
5	Поливинилхлорид ЕП-6602с	10,0	17,0	25,0
6	Сера	0,5	1,5	2,5
7	N,N'-дитиодиморфолин	4,0	3,0	2,0
8	Тиурам Д	2,5	1,5	0,5
9	Оксид цинка	1,5	3,5	5,0
10	Стеариновая кислота	0,5	1,5	2,5
11	Диафен ФП	3,0	2,0	1,0
12	Сажа белая БС-100	20,0	10,0	5,0
Итого:	237,0	235,0	243,5

Результаты испытаний вулканизатов на основе вышеуказанных композиций для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов приведены в таблице 2.

Таблица 2
№ п/п	Наименование показателей	По ТУ на изделие	Прототип	Фактические показатели
1	2	3
1	Условная прочность при растяжении, МПа, не менее	12,0	14,5	12,5	12,8	13,1
2	Относительное удлинение, %, не менее	250	280	291	288	280
3	Твердость по Шору, усл. ед., в пределах	60-75	70	72	72	74
4	Температурный предел хрупкости, °C, не выше	-55	-55	-65	-60	-60
5	Удельное объемное сопротивление, Ом-см, не менее	1×109	-	8,4×10 9	1,9×10 10	2,1×10 10
6	Изменение относительного удлинения при разрыве после старения в воздухе (100±1)°C в течение 24±5 ч, в пределах	-35-0	-	-25,8	-20,5	-10,8
7	Относительная остаточная деформация при 20% статической деформации сжатия после старения в воздухе при 100°C в течение 24 ч, не более	35	32	18,9	18,2	17,5
8	Эластичность по отскоку, %, не менее	30	-	42	40	35
9	Сопротивление раздиру, кг/см2	-	40	38	42	40

Как видно из таблицы 2, вулканизаты по предлагаемому изобретению увеличивают ресурс работоспособности за счет повышения восстанавливаемости после сжатия до 80% (показатель «Относительной остаточной деформации при 20% статической деформации сжатия после старения в воздухе при 100°C в течение 24 часов» не более 20%), имеют хорошую прочность, удельное объемное сопротивление, отличную морозостойкость и сопротивление раздиру на уровне наиболее близкого аналога. При этом сохраняется уровень значений других показателей вулканизатов.

Таким образом, заявляемая резиновая композиция позволяет значительно увеличить ресурс работоспособности изготовленных из нее готовых изделий, а именно подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений.