RU2470962C1

RU2470962C1 - Термопластичный эластомерный материал

Info

Publication number: RU2470962C1
Application number: RU2011118866/05A
Authority: RU
Inventors: Юрий Львович Морозов; Алла Александровна Канаузова; Анна Юрьевна Юрченко; Тимур Таирович Рахматулин; Сергей Владимирович Резниченко
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2012-12-27
Also published as: RU2011118866A

Abstract

Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано для изготовления различных экструзионных профилей и формованных гибких деталей. Материал выполнен из композиции, включающей каучук, термопласт, серную вулканизующую систему или смоляную вулканизующую систему на основе алкилфенолформальдегидной смолы, стеариновую кислоту и порошковый наполнитель. Наполнитель выбран из группы: природный минеральный шунгит, содержащий технический. углерод в количестве 0,4-5,2 мас.%, каолин или мел. Вулканизующие системы содержат в качестве активатора вулканизации оксид цинка. В качестве каучука используют бутадиен-нитрильный каучук, содержащий от 18 до 50 мас.% нитрила акриловой кислоты. В качестве термопласта используют поливинилхлорид, содержащий на 100 мас.ч. поливинилхлорида, 20-100 мас.ч. смеси диоктиладипината с 2,7-3,2 мас.ч. эпоксидированного соевого масла (ЭСМ), или 20-100 мас.ч. смеси дибутилсебацината с 2,7-3,2 мас.ч. ЭСМ, или 20-100 мас.ч. смеси диоктилфталата с 2.7-3,2 мас.ч. ЭСМ. Наполнитель имеет размер частиц от 10 нм до 200 нм и с внешнюю удельную поверхность от 20 до 40 м²/г. Содержание компонентов в композиции следующее, мас.ч.: каучук -100, термопласт - 90-260, вулканизующая система - 0,55-6, оксид цинка - 2-7, стеариновая кислота - 0,7-2, наполнитель - 1-100. Материал обладает повышенной стойкостью в ненапряженном состоянии к воздействию жидких агрессивных сред, суженным диапазоном показателей условной прочности при растяжении материала и лимитированным его относительном удлинением, высоким комплексом технологических и эластических свойств, способностью перерабатываться в изделия из расплава без вулканизации литьем под давлением или экструзией, и суженным интервалом твердости изделий. 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 540 пр.

Description

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке термопластичных эластомерных материалов на основе каучука, и может быть использовано для изготовления различных экструзионных профилей и формованных гибких деталей, используемых в автомобильной, кабельной, легкой промышленности и строительстве, в частности для выпуска автомобильных деталей, работающих на поверхности двигателей внутреннего сгорания, в строительстве для производства маслобензостойких уплотнителей, муфт и других изделий для сборки конструкций из поливинилхлорида и др.

Известен термопластичный эластомерный материал, выполненный из композиции, включающей каучук, термопласт, серную вулканизующую систему или смоляную вулканизующую систему на основе алкилфенолформальдегидной смолы, стеариновую кислоту, а также порошковый наполнитель, выбранный из группы: шунгит, каолин или мел, при этом вулканизующие системы содержат в качестве активатора вулканизации оксид цинка (см. патент РФ №2334769, МПК C08L 21/00, 2008 г.).

Однако известный термопластичный эластомерный материал при своем использовании имеет следующие недостатки:

- низкая стойкость в ненапряженном состоянии к воздействию жидких агрессивных сред: высокое набухание в бензине марки АИ-92 (24-32% в сутки), а также высокое набухание в смеси изооктана с 30 мас.% толуола (14-18% в сутки),

- широким диапазоном показателей условной прочности при растяжении (4,0-12,0 МПа).

Задача изобретения - создание термопластичного эластомерного материала.

Техническим результатом при использовании предложенного термопластичного эластомерного материала является повышение стойкости в ненапряженном состоянии к воздействию жидких агрессивных сред, а именно снижение набухания в бензине марки АИ-92 и снижение набухания в смеси изооктана с 30 мас.% толуола, с одновременным сужением диапазона показателей условной прочности при растяжении материала и с лимитированным его относительном удлинением при сохранении высокого комплекса технологических и эластических свойств, способности перерабатываться в изделия из расплава без вулканизации литьем под давлением или экструзией и сужением интервала твердости изделий в условных единицах Шор A.

Технический результат достигается сочетанием компонентов предложенного термопластичного эластомерного материала, а также количественным соотношением входящих в термопластичный эластомерный материал компонентов.

Предложенный термопластичный эластомерный материал, выполненный из композиции, включающей каучук, термопласт, серную вулканизующую систему или смоляную вулканизующую систему на основе алкилфенолформальдегидной смолы, стеариновую кислоту, а также порошковый наполнитель, выбранный из группы: шунгит, каолин или мел, причем вулканизующие системы содержат в качестве активатора вулканизации оксид цинка, при этом в качестве каучука композиции используют бутадиен-нитрильный каучук, содержащий от 18 до 50 мас.% нитрила акриловой кислоты, в качестве термопласта используют поливинилхлорид, содержащий на 100 мас.ч. поливинилхлорида 20-100 мас.ч. смеси диоктиладипината (ДОА) с 2,7-3,2 мас.ч. эпоксидированного соевого масла (ЭСМ), или 20-100 мас.ч. смеси дибутилсебацината (ДБС) с 2,7-3,2 мас.ч. эпоксидированного соевого масла (ЭСМ) или 20-100 мас.ч. смеси диоктилфталата (ДОФ) с 2,7-3,2 мас.ч. эпоксидированного соевого масла (ЭСМ), порошковый наполнитель используют с размером частиц от 10 нм до 200 нм и с внешней удельной поверхностью от 20 до 40 м²/г., причем в качестве шунгита порошкового наполнителя используют природный минеральный шунгит, дополнительно содержащий технический углерод (в виде сажи) в количестве 0,4-5,2 мас.%, при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

каучук	100
указанный термопласт	90-260
вулканизующая система	0,55-6
активатор вулканизации	2-7
стеариновая кислота	0,7-2
указанный порошковый наполнитель	1-100.

При этом бутадиен-нитрильный каучук материала, содержащий 18 мас.% нитрила акриловой кислоты, дополнительно содержит от 2,5 до 4,5 мас.% дибутоксиэтиладипината (ДБЭА). При этом содержание в материале серной вулканизующей системы предпочтительно выбрано от 0,55 до 1,43 массовых частей. При этом содержание в материале смоляной вулканизующей системы на основе алкилфенолформальдегидной смолы предпочтительно выбирают от 1 до 6 мас. частей. При этом в качестве шунгита порошкового наполнителя материала используют природный минеральный шунгит следующего состава, мас.%: 0,15-0,25 оксида титана (TiO₂), 3,88-4,12 оксида алюминия (Al₂O₃), 2,25-2,75 оксида железа (FeO), 1,15-1,25 оксида магния (MgO), 0,25-0,35 оксида кальция (CaO), 0,18-0,22 оксида натрия (Na₂O), 1,4-1,6 оксида калия (K₂O), 1,15-1,25 серы (S), 3,5-4,5 воды кристаллической, 26-36 углерода и оксид кремния (SiO₂) - остальное до 100%.

Среди существенных признаков, характеризующих предложенный термопластичный эластомерный материал, отличительными являются:

- использование в качестве каучука композиции бутадиен-нитрильного каучука, содержащего от 18 до 50 мас.% нитрила акриловой кислоты,

- использование в качестве термопласта поливинилхлорида, содержащего на 100 мас.ч. поливинилхлорида 20-100 мас.ч. смеси диоктиладипината (ДОА) с 2,7-3,2 мас.ч. эпоксидированного соевого масла (ЭСМ), или 20-100 мас.ч. смеси дибутилсебацината (ДБС) с 2,7-3,2 мас.ч. эпоксидированного соевого масла (ЭСМ), или 20-100 мас.ч. смеси диоктилфталата (ДОФ) с 2,7-3,2 мас.ч. эпоксидированного соевого масла (ЭСМ),

- использование порошкового наполнителя с размером частиц от 10 нм до 200 нм и с внешней удельной поверхностью от 20 до 40 м²/г.,

- использование в качестве шунгита порошкового наполнителя природного минерального шунгита, дополнительно содержащего технический углерод (в виде сажи) в количестве 0,4-5,2 мас.%,

- содержание компонентов материала, мас.ч.:

каучук	100
указанный термопласт	90-260
вулканизующая система	0,55-6
активатор вулканизации	2-7
стеариновая кислота	0,7-2
указанный порошковый наполнитель	1-100,

- бутадиен-нитрильный каучук материала, содержащий 18 мас.% нитрила акриловой кислоты, дополнительно содержит от 2,5 до 4,5 мас.% дибутоксиэтиладипината (ДБЭА),

- содержание в материале серной вулканизующей системы предпочтительно выбрано от 0,55 до 1,43 массовых частей,

- содержание в материале смоляной вулканизующей системы на основе алкилфенолформальдегидной смолы предпочтительно выбрано от 1 до 6 мас. частей,

- использование в качестве шунгита порошкового наполнителя материала природного минерального шунгита следующего состава, мас.%: 0,15-0,25 оксида титана (TiO₂), 3,88-4,12 оксида алюминия (Al₂O₃), 2,25-2,75 оксида железа (FeO), 1,15-1,25 оксида магния (MgO), 0,25-0,35 оксида кальция (CaO), 0,18-0,22 оксида натрия (Na₂O), 1,4-1,6 оксида калия (K₂O), 1,15-1,25 серы (S), 3,5-4,5 воды кристаллической, 26-36 углерода и оксид кремния (SiO₂) - остальное до 100%.

Экспериментальные исследования предложенного термопластичного эластомерного материала показали его высокую эффективность. Было установлено, что предложенный термопластичный эластомерный материал обладает повышенной стойкостью в ненапряженном состоянии к воздействию жидких агрессивных сред (изменение массы по набуханию в бензине марки АИ-92 составляет по абсолютному значению не более 11-20% в сутки, изменение массы по набуханию в смеси изооктана с 30 мас.% толуола составляет по абсолютному значению не более 3-9% в сутки). Одновременно было установлено, что предложенный термопластичный эластомерный материал имеет узкий диапазон показателей условной прочности при растяжении (7-11 МПа) и лимитированное его относительное удлинение (150-400%), при сохранении высокого комплекса технологических и эластических свойств, способности перерабатываться в изделия из расплава без вулканизации литьем под давлением или экструзией, и достижении интервала твердости изделий от 62 до 83 усл. ед. Шор А.

Предложенный термопластичный эластомерный материал, а также изделия из него широкого номенклатурного перечня получают путем смешения компонентов в экструдере-реакторе Rheomex PTW 25/42 (L/D=42, D=25). Технология изготовления компонентов предложенного термопластичного эластомерного материала является стандартной, не требует использования специфического технологического оборудования и включает в себя процессы, общепринятые в изготовлении резиновых смесей: дробление, взвешивание, смешение и т.п., и затем изготовление материала и изделий из него с использованием методов экструзии, литья под давлением и др.

В таблице 1 представлены экспериментальные составы предложенного термопластичного эластомерного материала, а в таблице 2 представлены штатные характеристики материала.

Контроль прочности был проведен в соответствии с ГОСТ 270-75.

Таким образом, предложенный термопластичный эластомерный материал обладает преимуществами по сравнению с известным термопластичным эластомерным материалом того же назначения.

Claims

1. Термопластичный эластомерный материал, выполненный из композиции, включающей каучук, термопласт, серную вулканизующую систему или смоляную вулканизующую систему на основе алкилфенолформальдегидной смолы, стеариновую кислоту, а также порошковый наполнитель, выбранный из группы: шунгит, каолин или мел, при этом вулканизующие системы содержат в качестве активатора вулканизации оксид цинка, отличающийся тем, что в качестве каучука композиции используют бутадиен-нитрильный каучук, содержащий от 18 до 50 мас.% нитрила акриловой кислоты, в качестве термопласта используют поливинилхлорид, содержащий на 100 мас.ч. поливинилхлорида 20-100 мас.ч. смеси диоктиладипината с 2,7-3,2 мас.ч. эпоксидированного соевого масла, или 20-100 мас.ч. смеси дибутилсебацината с 2,7-3,2 мас.ч. эпоксидированного соевого масла, или 20-100 мас.ч. смеси диоктилфталата с 2,7-3,2 мас.ч. эпоксидированного соевого масла, порошковый наполнитель используют с размером частиц от 10 до 200 нм и с внешней удельной поверхностью от 20 до 40 м²/г, причем в качестве шунгита порошкового наполнителя используют природный минеральный шунгит, дополнительно содержащий технический углерод в виде сажи, в количестве 0,4-5,2 мас.%, при следующем содержании компонентов, мас.ч.:
каучук 100 указанный термопласт 90-260 вулканизующая система 0,55-6 активатор вулканизации 2-7 стеариновая кислота 0,7-2 указанный порошковый наполнитель 1-100

2. Термопластичный эластомерный материал по п.1, отличающийся тем, что бутадиен-нитрильный каучук, содержащий 18 мас.% нитрила акриловой кислоты, дополнительно содержит от 2,5 до 4,5 мас.% дибутоксиэтиладипината.

3. Термопластичный эластомерный материал по п.1, отличающийся тем, что содержание смоляной вулканизующей системы предпочтительно выбирают от 1 до 6 мас.ч.

4. Термопластичный эластомерный материал по п.1, отличающийся тем, что содержание серной вулканизующей системы предпочтительно выбрано от 0,55 до 1,43 мас.ч.

5. Термопластичный эластомерный материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве шунгита порошкового наполнителя используют природный минеральный шунгит следующего состава, мас.%:
оксид титана (IV) 0,15-0,25 оксид алюминия 3,88-4,12 оксид железа (II) 2,25-2,75 оксид магния 1,15-1,25 оксид кальция 0,25-0,35 оксид натрия 0,18-0,22 оксид калия 1,40-1,60 сера 1,15-1,25 вода кристаллическая 3,50-4,50 углерод 26-36 оксид кремния остальное до 100%