RU2294346C1

RU2294346C1 - Wear-resistant propylene oxide rubber-based compound

Info

Publication number: RU2294346C1
Application number: RU2005115404/04A
Authority: RU
Inventors: Натали Николаевна Петрова (RU); Наталия Николаевна Петрова; гина Виктори Витальевна Портн (RU); Виктория Витальевна Портнягина; Райма Фазалл новна Биклибаева (RU); Райма Фазалляновна Биклибаева
Original assignee: Институт неметаллических материалов СО РАН; Общество с ограниченной ответственнотью "Нордэласт"
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2007-02-27

Abstract

FIELD: rubber industry.

SUBSTANCE: propylene oxide rubber-based compound including (wt parts): sulfur (1.5), thiuram disulfide (2.0), stearic acid (1.0), zinc oxide (3.0), 2-mercaptobenzothizole (2.0), and carbon black (60.0) additionally contains polytetrafluoroethylene (5.0-20.0).

EFFECT: considerably increased modulus at 100% elongation and wear resistance of rubber (up to 2 times) at high frost resistance of material preserved.

2 tbl

Description

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности, к разработке морозо-, износо-, маслостойких эластомерных материалов, которые могут быть использованы для изготовления уплотнительных деталей, применяемых в различных видах уплотнительных узлов машин и механизмов.The invention relates to the rubber industry, in particular, to the development of frost-, wear-, oil-resistant elastomeric materials that can be used for the manufacture of sealing parts used in various types of sealing units of machines and mechanisms.

Наиболее перспективным материалом для эксплуатации в условиях Крайнего Севера являются резины на основе пропиленоксидного каучука (СКПО), который характеризуется высокими термо-, озоно- и морозостойкостью. Недостатком его является малый уровень маслостойкости и высокие значения остаточной деформации сжатия (Говорова О.А. и др. Разработка атмосферостойких резин с улучшенными низкотемпературными и адгезионными свойствами. Каучук и резина, 1999, №2, с.18-20. Говорова О.А. и др. Использование добавок эпихлоргидриновых и пропиленоксидных каучуков для расширения температурного интервала работоспособности резины на основе бутадиеннитрильных каучуков. Каучук и резина, 2000, №4, с.18-20, Петрова Н.Н. и др. Исследование влияния низких температур и углеводородных сред на свойства резин на основе пропиленоксидного и бутадиеннитрильного каучуков, Каучук и резина, 2002, №3, с.6-10).The most promising material for operation in the Far North are rubber based on propylene oxide rubber (SKPO), which is characterized by high thermal, ozone and frost resistance. Its disadvantage is the low level of oil resistance and high values of permanent compression deformation (Govorova O.A. et al. Development of weather-resistant rubbers with improved low-temperature and adhesive properties. Rubber and rubber, 1999, No. 2, p. 18-20. Govorova O.A. . and others. The use of additives of epichlorohydrin and propylene oxide rubbers to expand the temperature range of rubber performance based on butadiene nitrile rubbers. Rubber and rubber, 2000, No. 4, pp. 18-20, Petrova NN and others. Study of the effect of low temperatures and hydrocarbon media on the properties of rubbers based on propylene oxide and butadiene nitrile rubbers, Rubber and Rubber, 2002, No. 3, p.6-10).

Известен способ (Говорова О.А. и др. Использование добавок эпихлоргидриновых и пропиленоксидных каучуков для расширения температурного интервала работоспособности резины на основе бутадиеннитрильных каучуков, Каучук и резина, 2000, №4, с.18-20) получения резин на основе смесей пропиленоксидного и бутадиеннитрильного каучука БНКС-40 с целью повышения тепло-, морозо- и озоностойкости. Рассмотрены композиции состава БНКС-40:СКПО=25:75; 50:50; 75:25 (мас.ч.). Однако резины с преобладанием пропиленоксидного каучука в композиции обладают неудовлетворительными упругопрочностными свойствами и маслостойкостью. Коэффициент морозостойкости резин значительно ниже, чем у исходной резины на основе СКПО. Данная резиновая смесь была выбрана за прототип, поскольку она наиболее близка по технической сущности к заявляемой резиновой смеси.A known method (Govorova OA and others. The use of additives of epichlorohydrin and propylene oxide rubbers to expand the temperature range of rubber working on the basis of butadiene nitrile rubbers, Rubber and rubber, 2000, No. 4, p. 18-20) to obtain rubber based on mixtures of propylene oxide and BNKS-40 butadiene rubber with the aim of increasing heat, frost and ozone resistance. The compositions of the composition of BNKS-40 are considered: SKPO = 25: 75; 50:50; 75:25 (parts by weight). However, rubber with a predominance of propylene oxide rubber in the composition has unsatisfactory elastomeric properties and oil resistance. The coefficient of frost resistance of rubber is much lower than that of the original rubber based on SKPO. This rubber compound was chosen for the prototype, because it is the closest in technical essence to the claimed rubber compound.

Задачей изобретения является повышение масло-, морозо- и износостойкости, упругопрочностных свойств, снижение остаточной деформации сжатия после теплового старения резин на основе пропиленоксидного каучука.The objective of the invention is to increase oil, frost and wear resistance, elastic strength properties, reduce residual compression deformation after thermal aging of rubbers based on propylene oxide rubber.

Поставленная задача достигается тем, что резиновая смесь на основе пропиленоксидного каучука, включающая диспергатор, активатор, вулканизующие агенты и наполнитель, дополнительно содержит политетрафторэтилен марки Ф-4 (ПТФЭ). Политетрафторэтилен обладает уникальной агрессивостойкостью, низким коэффициентом трения, высокой износостойкостью, работоспособен в интервале температур от -269 до +250°С (Паншин Ю.А. и др. Фторопласты. Л.: Химия, 1978). Также в отличие от прототипа резиновая смесь вместо технического углерода П-324 содержит технический углерод марки П-803, который является техническим углеродом, полученным печным способом, с удельной геометрической поверхностью 12-18 м²/г и размером частиц 155-210 нм. Использованный в прототипе технический углерод П-324 характеризуется более высокой геометрической поверхностью (75-82 м²/г) и дисперсностью (размер частиц 38-42 нм) (Корнев А.Е. и др. Технология эластомерных материалов. М.: Издательство "Эксим", 2000). Состав резин приведен в таблице 1.The problem is achieved in that the rubber mixture based on propylene oxide rubber, including a dispersant, activator, vulcanizing agents and a filler, additionally contains polytetrafluoroethylene grade F-4 (PTFE). Polytetrafluoroethylene has a unique aggressive resistance, low coefficient of friction, high wear resistance, is operable in the temperature range from -269 to + 250 ° C (Panshin Yu.A. et al. Fluoroplasts. L .: Chemistry, 1978). Also, unlike the prototype, the rubber mixture instead of P-324 carbon black contains P-803 carbon black, which is a carbon black obtained by the furnace method, with a specific geometric surface of 12-18 m ² / g and a particle size of 155-210 nm. Used in the prototype carbon black P-324 is characterized by a higher geometric surface (75-82 m ² / g) and dispersion (particle size 38-42 nm) (Kornev A.E. et al. Technology of elastomeric materials. M .: Publishing House " Exim ", 2000). The rubber composition is shown in table 1.

Политетрафторэтилен вводят в резиновую смесь на стадии смешения каучука и ингредиентов на стандартном оборудовании. Вулканизацию резиновой смеси проводят при 150°С, давлении 12,0 МПа в течение 30 мин. Выдержка вулканизатов до испытаний не менее 6 ч.Polytetrafluoroethylene is introduced into the rubber mixture at the stage of mixing rubber and ingredients on standard equipment. The vulcanization of the rubber mixture is carried out at 150 ° C, a pressure of 12.0 MPa for 30 minutes Exposure of vulcanizates to testing at least 6 hours

Физико-механические показатели вулканизатов определяют по ГОСТ 270-84, остаточную деформацию сжатия (ОДС) по ГОСТ 9.029-74, объемный износ по ГОСТ 25509-79, коэффициент морозостойкости при растяжении (Км) по ГОСТ 408-78, степень набухания в углеводородной среде по ГОСТ 9.030-74. Свойства вулканизатов приведены в табл.2.The physicomechanical parameters of the vulcanizates are determined according to GOST 270-84, residual compressive strain (ODS) according to GOST 9.029-74, volumetric wear according to GOST 25509-79, coefficient of frost resistance to tension (Km) according to GOST 408-78, the degree of swelling in a hydrocarbon medium according to GOST 9.030-74. The properties of the vulcanizates are given in table.2.

Использование данного изобретения, реализуемого на стандартном оборудовании с минимальным изменением технологических режимов переработки смесей, позволяет повысить прочностные характеристики и износостойкость резины (до 2 раз), снизить остаточную деформацию сжатия при сохранении высокой морозостойкости материала на уровне исходного пропиленоксидного каучука. Применение резиновой смеси заявляемого состава позволит повысить ресурс работы резиновых уплотнений при работе в составе герметизирующих устройств.The use of this invention, implemented on standard equipment with a minimum change in the technological regimes of processing mixtures, can increase the strength characteristics and wear resistance of rubber (up to 2 times), reduce residual deformation of compression while maintaining high frost resistance of the material at the level of the original propylene oxide rubber. The use of the rubber composition of the claimed composition will increase the service life of rubber seals when working as part of sealing devices.

Таблица 1Table 1 Состав резинRubber Composition Известная [2]Famous [2] По изобретениюAccording to the invention КонтрольныеControl 1one 22 33 4four 55 66 77 СКПОSKPO 100one hundred 100one hundred 100one hundred 100one hundred 100one hundred 100one hundred 100one hundred 100one hundred Фторопласт Ф-4Ftoroplast F-4 -- 55 1010 15fifteen 20twenty 2525 00 30thirty Стеариновая кислотаStearic acid 1,01,0 1,01,0 1,01,0 1,01,0 1,01,0 1,01,0 1,01,0 1,01,0 Каптакс (2-Меркаптобензтиазол)Kaptax (2-Mercaptobenzthiazole) 0,80.8 2,02.0 2,02.0 2,02.0 2,02.0 2,02.0 2,02.0 2,02.0 ТиурамдисульфидThiuram disulfide 1,51,5 2,02.0 2,02.0 2,02.0 2,02.0 2,02.0 2,02.0 2,02.0 Оксид цинкаZinc oxide 3,03.0 3,03.0 3,03.0 3,03.0 3,03.0 3,03.0 3,03.0 3,03.0 Технический углерод П-803Carbon black P-803 50fifty 6060 6060 6060 6060 6060 6060 6060 СераSulfur 1,01,0 1,51,5 1,51,5 1,51,5 1,51,5 1,51,5 1,51,5 1,51,5

Таблица 2table 2 Свойства резинRubber Properties Известная [2]Famous [2] По изобретениюAccording to the invention контрольныеcontrol 1one 22 33 4four 55 66 77 Условная прочность приConditional Strength at растяжении, МПаtensile MPa 13,613.6 11,711.7 12,912.9 14,514.5 13,613.6 12,112.1 11,611.6 9,59.5 Относительное удлинение приElongation at разрыве, %gap% 333333 260260 251251 228228 123123 110110 256256 8585 Условное напряжение приConditional voltage at удлинении 100%, МПаelongation of 100%, MPa 3,53,5 5,35.3 7,27.2 6,66.6 6,56.5 6,06.0 3,53,5 6,16.1 Коэф-т морозостойкостиFrost resistance coefficient при растяжении при -50°Сtensile at -50 ° C 0,810.81 0,540.54 0,580.58 0,740.74 0,600.60 0,550.55 0,820.82 0,520.52 при сжатии при -35°Сunder compression at -35 ° C 0,610.61 0,420.42 0,440.44 0,500.50 0,470.47 0,450.45 0,610.61 0,390.39 Остаточная деформация сжатияResidual compressive strain (100°С, 72 ч), %(100 ° C, 72 h),% 58,058.0 54,554.5 52,352.3 51,551.5 53,653.6 57,657.6 58,558.5 68,168.1 Степень набухания %The degree of swelling% ВАМГ-10 (100°С, 24 ч),VAMG-10 (100 ° C, 24 h), 54,554.5 46,846.8 43,143.1 41,941.9 42,542.5 43,543.5 54,554.5 44,844.8 В нефти (70°С, 72 ч),In oil (70 ° С, 72 h), 21,521.5 18,518.5 19,219.2 20,020,0 18,018.0 18,518.5 21,021.0 18,218.2 Объемный износ, см³ Volumetric wear, cm ³ 0,210.21 0,210.21 0,180.18 0,150.15 0,110.11 0,100.10 0,220.22 0,090.09

Claims

SKPO propylene oxide rubber based mixture comprising sulfur, thiuram disulfide, stearic acid, zinc oxide, 2-mercaptobenzthiazole, carbon black, characterized in that it additionally contains polytetrafluoroethylene F-4, and includes carbon black P-803 as carbon black, in the following ratio of components, parts by weight:

Propylene oxide rubber SKPO 100.0 Stearic acid 1,0 Zinc oxide 3.0 2-mercaptobenzthiazole 2.0 Thiuram disulfide 2.0 Carbon black P-803 60.0 Sulfur 1,5 Polytetrafluoroethylene F-4 5.0-20.0