RU2471825C1 - Эластомерная композиция - Google Patents
Эластомерная композиция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2471825C1 RU2471825C1 RU2011129191/05A RU2011129191A RU2471825C1 RU 2471825 C1 RU2471825 C1 RU 2471825C1 RU 2011129191/05 A RU2011129191/05 A RU 2011129191/05A RU 2011129191 A RU2011129191 A RU 2011129191A RU 2471825 C1 RU2471825 C1 RU 2471825C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- rubber
- composition
- filler
- combination
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к химическому производству, а также к железнодорожному и автотранспорту, а именно к материалу, используемому для амортизаторов сцепного устройства вагонов, компенсирующих динамические продольные нагрузки, действующие на сцепки грузовых железнодорожных вагонов и локомотива в процессе их эксплуатации, а также и для других резинотехнических изделий. Эластомерная композиция включает комбинацию полимеров, наполнители, пластифицирующие добавки, вулканизирующие агенты в виде серы и серосодержащих соединений и смесь наноструктурных модификаторов. Полимерная комбинация состоит из смеси синтетических каучуков изопренового и стереорегулярного бутадиенового, наполнителей - комбинация технических углеродов, пластифицирующих добавок - стабилизирующая система, состоящая из нафтама-2 и парафина. Изобретение обеспечивает повышение ресурсных характеристик рабочего элемента амортизаторов - материала из заявленной эластомерной композиции. 1 табл.
Description
Изобретение относится к химическому производству, а также к железнодорожному и автотранспорту, а именно к материалу (рабочему элементу), используемому для амортизаторов сцепного устройства вагонов, компенсирующих динамические (ударные) продольные нагрузки, действующие на сцепки грузовых железнодорожных вагонов и локомотива в процессе их эксплуатации, а также и для других резинотехнических изделий.
Работа вагонных амортизаторов (поглощающих аппаратов по железнодорожной терминологии) с резинометаллическими элементами основана на возникновении сил сопротивления упругой деформации при их сжатии и превращении кинетической энергии соударяемых вагонов в работу сил внутреннего трения резины или резиноподобного материала. Такие материалы должны обладать, в первую очередь, повышенной упругостью и минимальным временем релаксации.
В настоящее время в России в качестве рабочего элемента амортизаторов для пассажирских железнодорожных вагонов в основном используется резина 7-ИРП-1348 по ТУ 2500-376-00152106-94, производителями которой являются заводы РТИ Российской Федерации. За рубежом в качестве рабочего элемента амортизаторов вместо резины в последнее время стали применять материалы нового поколения -композиционные материалы: термопластичные резины и термопластичный эластомер, получаемые путем совмещения с пластиками специальных каучуков, получаемых на основе высокомолекулярного и кремнийорганического каучуков.
Эти материалы обладают рядом уникальных свойств: низкой зависимостью механических свойств от температуры, долговечностью при воздействии циклических механических нагрузок, экологической безопасностью и др. Однако отечественных аналогов подобной эластомерной композиции, которые можно использовать именно для амортизаторов, в настоящее время практически не существует, а известные предназначены для других целей.
Например, известна термопластичная эластомерная композиция по патенту РФ №2374278, включающая по меньшей мере один линейный кристаллический полиолефин с весьма высоким молекулярно-массовым распределением и по меньшей мере один термопластичный эластомер (который сам по себе может быть смесью) и имеющая высокую прочность расплава при изготовлении формовых эластомерных изделий. Эта композиция может использоваться в процессах, включающих стадию растяжения без подложки, пока композиция находится в расплаве, такую как вспенивание, выдувание пленки, вытягивание волокна, раздувное формование, экструзия профилированных изделий и горячее формование, и, в частности, экструзионное вспенивание. Она предназначена, в основном, для изготовления формовых эластомерных изделий, включая вспененные изделия, такие как пленки, волокна и профилированные изделия, используемые в автомобильной промышленности.
Также известна термопластичная эластомерная композиция по патенту РФ №2069217, относящаяся к резиновой промышленности, в частности к разработке термопластичных эластомерных композиций на основе тройного этилен-пропилендиенового каучука, и включающая, мас.%: полипропилен 12-39 (А); полиэтилен низкой плотности 1-8 (В); этилен-пропилендиеновый маслонаполненный каучук 60-80 (С), содержащий 25-150 мас.ч. масла (М) на 100 мас.ч. каучука; серу и ускорители вулканизации. Получение композиции осуществляют полной динамической вулканизацией смеси: (А)+(В)+(С), серой в сочетании с первичным ускорителем из класса тиазолов или сульфенамидов и вторичным из класса тиурамсульфидов, тиокарбаматов или алкилтиофосфатов. Эта композиция может быть использована для изготовления гибких деталей, используемых в автомобильной, кабельной, обувной промышленности и строительстве.
В качестве прототипа выбрана силоксановая композиция, поглощающая механическую энергию, по заявке на патент №94015012, содержащая силоксановый полимер, наполнитель и пластифицирующую добавку. При этом в качестве полимера в ней использован диметил-диэтилсилоксановый каучук с 25-35 мол.% диэтилсилоксановых звеньев, в качестве наполнителя - комбинация аэросила и асбеста, в качестве пластифицирующей добавки - олигодиэтилсилоксановая жидкость с вязкостью 1,5÷5,0 пуаз, и, кроме того, дополнительно содержит антиструктурирующую добавку метил-3,3,3-трифторпропил-силоксандиол, содержащий 3÷10 мол.% гидроксильных групп, или диметилметилфенилсилоксандиол, содержащий не менее 3 мол.% гидроксильных групп и от 4 до 20 мол.% метилфенилсилоксановых звеньев, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
диметилдиэтилсилоксановый каучук | 100 |
аэросил | 10÷30 |
асбест | 7÷23 |
антиструктурирующая добавка | |
метил-3,3,3-трифторпропил-силоксандиол | |
или диметилметилфенилсилоксандиол | 1÷4 |
пластифицирующая добавка | |
- олигодиэтилсилоксановая жидкость | 75÷150 |
Однако эта композиция является достаточно дорогим материалом и к тому же со сложной технологией изготовления.
Задачей заявленного изобретения является разработка экономически недорогой эластомерной композиции, предназначенной в основном в качестве рабочего элемента амортизаторов и работоспособной в условиях российского климата при температурном интервале от -60 до +100°С.
Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в повышении ресурсных характеристик рабочего элемента амортизаторов - материала из заявленной эластомерной композиции.
Указанный результат достигается рецептурным составом заявленной эластомерной композиции, включающим комбинацию полимеров, наполнители, пластифицирующие добавки и смесь наноструктурных модификаторов (НСМ). Полимерная комбинация состоит из смеси синтетических каучуков изопренового и стереорегулярного бутадиенового, в качестве наполнителя использована комбинация технических углеродов, а в качестве пластифицирующих добавок используются стабилизирующая система, состоящая из нафтама-2 и парафина.
Композиция дополнительно содержит вулканизирующие агенты в виде серы и серосодержащих соединений и смесь наноструктурных модификаторов, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
синтетический изопреновый каучук | 50 |
синтетический стереорегулярный бутадиеновый каучук | 40 |
технический углерод марки К354 | 40÷60 |
технический углерод марки П803 | 10÷30 |
вулканизующие агенты | 0,8÷3,0 |
стабилизирующая система (нафтам-2 и парафин) | 1,0÷2,0 |
смесь наноструктурных модификаторов | 20÷50 |
Основную массу заявленной композиции составляют каучук (смесь каучуков), наполнители, пластификаторы и вулканизующие агенты, которые в основном определяют технологические и эксплуатационные свойства любых подобных композиций.
В то же время в результате исследований эластомерных материалов, проведенных в последние годы ОАО «НИИРПИ» и другими организациями, было выяснено, что в случае введения в состав полимерных матриц смеси наноструктурных модификаторов существенно изменяются характеристики композитов [4, 5]. В этих целях была разработана номенклатура наноразмерных частиц, которые можно использовать при создании смеси НСМ [1-3]. Такая смесь НСМ может состоять, например, из углерода детонационного синтеза, биполярных фуллереносодержащих высокодисперсных минеральных наполнителей на основе углеродосодержащего биполярного наполнителя, который состоит из мельчайших частиц углерода и сложных силикатов и имеет слоистую структуру, а также поверхностно-активных веществ (ПАВ).
После этого экспериментально был установлен факт формирования в объеме композита, содержащего НСМ, пространственной сетки лабильных физических связей. Механизм формирования таких связей основан на наличии у наночастиц собственного нескомпенсированного заряда, обусловливающего ориентацию полярных или поляризованных молекул матрицы на границе раздела «наполнитель-полимер». В результате ориентационных процессов формируется упорядоченное состояние макромолекул по всему объему композита, обеспечивающее реализацию синергетического эффекта повышения прочности, упругости, адгезионных и других эксплуатационных характеристик полимерных композитов.
В таких композитах наноразмерные частицы локализуются, как правило, на поверхности или в приповерхностном слое пленок, волокон, дисперсных макрочастиц и обеспечивают сохранение прочности, упругости и эластических свойств материала даже при понижении температуры до -60°С. В результате увеличивается долговечность композиции при воздействии динамических механических нагрузок, улучшаются технологические свойства и долговечность изделий, получаемых из заявленной композиции.
При изготовлении заявленной композиции можно использовать для полимерной комбинации такие каучуки, например, как изопреновый каучук марок СКИ и СКДО, бутадиеновый каучук марки СКД-L, бутадиен-метилстирольный каучук марки СКМС-10РКП, бутадиен-нитрильный каучук марки БНК.
Для изготовления смеси НСМ используют углерод детонационного синтеза марки УДСО-с и углеродосодержащий биполярный наполнитель марки УБН и ПАВ. Кроме того, можно использовать природные наполнители типа слюд и цеолитов - алюмосиликатов с общей формулой Me2nO·Al2O3·SiO2·H2O, где Me - щелочной или щелочноземельный металл, a n - степень его окисления.
В качестве агентов вулканизации используется система на основе серы и серосодержащих соединений, взятых в количестве, рассчитанном на полное сшивание каучуков полимерной комбинации.
Характеристики и марки используемых для заявленной композиции углеродных наноматериалов приведены в таблице (см. ниже).
Процесс изготовления заявленной «сырой» эластомерной композиции включает в себя последовательное и равномерное введение и перемешивание ингредиентов в определенных температурно-временных режимах, т.е. такие операции, как:
- роспуск базовых каучуков;
- совмещение каучуков и пластификация полимерной комбинации;
- изготовление смеси НСМ;
- введение в композицию смеси НСМ;
- введение противостарителей, пластификаторов и наполнителей;
- дополнительное перемешивание с целью гомогенизации композиции;
- охлаждение композиции до 35±5°C;
- введение вулканизующих агентов;
- перемешивание и съем композиции.
Дальнейшая технологическая переработка и изготовление конечных деталей (например, амортизаторов) из приготовленной композиции выполняется, как правило, на вальцах или в резиносмесителе.
Из заявленной эластомерной композиции методом формования под давлением на лабораторных вальцах получили стандартные образцы, которые использовали для проведения физико-механических и структурных исследований. На основе проведенных исследований можно утверждать, что заявленная композиция при использовании в качестве материала рабочего элемента вагонных амортизаторов позволит:
- расширить температурный диапазон эксплуатации резинометаллических блоков амортизаторов пассажирских и грузовых вагонов в пределах от -60 до +100°C;
- повысить ресурс резинометаллических блоков в 3-4 раза;
- повысить эффективность защиты вагонов и перевозимых в них грузов от действия продольных нагрузок в диапазоне от 1,5 до 3,0 МН, возникающих при поездной и маневровой работе;
- снизить вероятность отказа оборудования и аварий на железных дорогах.
Упомянутые источники
1. Фуллерены и фуллереноподобные структуры. Сб. науч. тр. / Под ред. В.А.Пилипенко, А.Н.Поклонного. Мн.: БГУ (2000).
2. Помогайло А.Д. и др. Наночастицы металлов в полимерах. М.: Химия (2000).
3. Чвалун С.Н. Полимерные нанокомпозиты // Природа (2001), №1, 1-12.
4. Лиопо В.А. и др. Рентгенодифрактометрические исследования полимерных материалов, … // Вестник ГрГУ (1999), сер. 2, №2, 47-52.
5. Булдык Е.П. и др. Свойства полимерных систем, наполненных кластерами синтетического углерода // Материалы, технологии, инструменты. 3 (1998), №3, 41-44.
Claims (1)
- Эластомерная композиция, включающая полимерную комбинацию, наполнитель и пластифицирующие добавки, отличающаяся тем, что полимерная комбинация состоит из смеси синтетических каучуков изопренового и стереорегулярного бутадиенового, в качестве наполнителя использована комбинация технических углеродов, а в качестве пластифицирующих добавок используются стабилизирующая система, состоящая из нафтама-2 и парафина, а также смесь наноструктурных модификаторов, кроме того, композиция дополнительно содержит вулканизирующие агенты в виде серы и серосодержащих соединений при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
синтетический изопреновый каучук 50 синтетический стереорегулярный бутадиеновый каучук 40 технический углерод марки К354 40÷60 технический углерод марки П803 10÷30 вулканизующие агенты 0,8÷3,0 стабилизирующая система (нафтам-2 и парафин) 1,0÷2,0 смесь наноструктурных модификаторов 20÷50
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011129191/05A RU2471825C1 (ru) | 2011-07-12 | 2011-07-12 | Эластомерная композиция |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011129191/05A RU2471825C1 (ru) | 2011-07-12 | 2011-07-12 | Эластомерная композиция |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2471825C1 true RU2471825C1 (ru) | 2013-01-10 |
Family
ID=48806063
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011129191/05A RU2471825C1 (ru) | 2011-07-12 | 2011-07-12 | Эластомерная композиция |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2471825C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10731052B2 (en) | 2015-02-16 | 2020-08-04 | Basf Se | System for forming elastomeric compositions for application to metal |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2007427C1 (ru) * | 1990-04-23 | 1994-02-15 | Научно-исследовательский институт "Эластик" | Резиновая смесь и способ изготовления слоистого материала с ее использованием |
RU94015012A (ru) * | 1994-04-22 | 1996-05-10 | Акционерное общество Научно-исследовательский институт эластомерных материалов и изделий | Силоксановая композиция, поглощающая механическую энергию |
RU2069217C1 (ru) * | 1993-06-29 | 1996-11-20 | Научно-внедренческая фирма "Поликом" Инк. | Термопластичная эластомерная композиция и способ ее получения |
RU2232169C1 (ru) * | 2002-12-15 | 2004-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛАСТИС" | Резиновая смесь |
UA3170U (uk) * | 2004-02-24 | 2004-10-15 | Ігор Вікторович Кудін | Спосіб виробництва квасу |
RU2277108C1 (ru) * | 2004-12-24 | 2006-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Поликров" | Резиновая смесь для получения гидроизоляционных материалов (варианты) |
RU2318838C2 (ru) * | 2006-03-30 | 2008-03-10 | Ярославский государственный технический университет | Резиновый амортизатор с пониженной коррозионной активностью |
RU2365606C1 (ru) * | 2008-01-10 | 2009-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Поликров" | Резиновая смесь для производства диафрагм форматоров-вулканизаторов |
RU2400497C2 (ru) * | 2008-12-26 | 2010-09-27 | Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (ОАО "РЖД") | Резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений |
-
2011
- 2011-07-12 RU RU2011129191/05A patent/RU2471825C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2007427C1 (ru) * | 1990-04-23 | 1994-02-15 | Научно-исследовательский институт "Эластик" | Резиновая смесь и способ изготовления слоистого материала с ее использованием |
RU2069217C1 (ru) * | 1993-06-29 | 1996-11-20 | Научно-внедренческая фирма "Поликом" Инк. | Термопластичная эластомерная композиция и способ ее получения |
RU94015012A (ru) * | 1994-04-22 | 1996-05-10 | Акционерное общество Научно-исследовательский институт эластомерных материалов и изделий | Силоксановая композиция, поглощающая механическую энергию |
RU2232169C1 (ru) * | 2002-12-15 | 2004-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛАСТИС" | Резиновая смесь |
UA3170U (uk) * | 2004-02-24 | 2004-10-15 | Ігор Вікторович Кудін | Спосіб виробництва квасу |
RU2277108C1 (ru) * | 2004-12-24 | 2006-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Поликров" | Резиновая смесь для получения гидроизоляционных материалов (варианты) |
RU2318838C2 (ru) * | 2006-03-30 | 2008-03-10 | Ярославский государственный технический университет | Резиновый амортизатор с пониженной коррозионной активностью |
RU2365606C1 (ru) * | 2008-01-10 | 2009-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Поликров" | Резиновая смесь для производства диафрагм форматоров-вулканизаторов |
RU2400497C2 (ru) * | 2008-12-26 | 2010-09-27 | Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (ОАО "РЖД") | Резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10731052B2 (en) | 2015-02-16 | 2020-08-04 | Basf Se | System for forming elastomeric compositions for application to metal |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104334368B (zh) | 基于二环戊二烯的树脂组合物以及由其制造的制品 | |
Surya et al. | The effect of alkanolamide loading on properties of carbon black-filled natural rubber (SMR-L), epoxidised natural rubber (ENR), and styrene-butadiene rubber (SBR) compounds | |
Bindu et al. | Viscoelastic behavior and reinforcement mechanism in rubber nanocomposites in the vicinity of spherical nanoparticles | |
Pal et al. | Effect of fillers on natural rubber/high styrene rubber blends with nano silica: morphology and wear | |
De et al. | Processing and material characteristics of a reclaimed ground rubber tire reinforced styrene butadiene rubber | |
Sheikh et al. | The potential of kaolin as a reinforcing filler for rubber composites with new sulfur cure systems | |
JP5549469B2 (ja) | ゴム組成物およびこれを用いる空気入りタイヤ | |
Surya et al. | The effect of the addition of alkanolamide on properties of carbon black-filled natural rubber (SMR-L) compounds cured using various curing systems | |
Nabil et al. | Recycled polyethylene terephthalate filled natural rubber compounds: effects of filler loading and types of matrix | |
JP5380962B2 (ja) | 空気入りスタッドレスタイヤ | |
Surya et al. | Effect of epoxidised natural rubbers a calcium carbonate-filled natural rubber compounds | |
CN106939101A (zh) | 一种低密度环保三元乙丙颗粒及其制备方法 | |
Prakash et al. | Effect of modified nanographene oxide loading on the swelling and compression set behavior of EPDM/SBR nano-composites | |
WO2020202178A1 (en) | Un-modified fuller's earth reinforced cured elastomeric composite and method thereof | |
Mohamad et al. | Correlation of filler loading and silane coupling agent on the physical characteristics of epoxidized natural rubber-alumina nanoparticles composites | |
RU2471825C1 (ru) | Эластомерная композиция | |
CN102010533A (zh) | 微孔结构橡胶弹性体的制备方法 | |
Dahham et al. | Sawdust Short Fiber Reinforced Epoxidized Natural Rubber: Insight on Its Mechanical, Physical, and Thermal Aspects | |
Samaržija-Jovanović et al. | Properties of vulcanized polyisoprene rubber composites filled with opalized white tuff and precipitated silica | |
Habeeb et al. | Effect of the Tires Crumb Rubber Loading Levels on NR/SBR Compounding Properties for Antibacterial Applications. | |
KR101794916B1 (ko) | 고무 조성물 및 이를 포함하는 타이어 | |
Ismail et al. | Fatigue, resilience, hardness, and swelling behaviour of natural rubber/recycled acrylonitrile-butadiene rubber (NR/NBRr) blends | |
JP2015183104A (ja) | タイヤトレッド用ゴム組成物 | |
Ismail et al. | The effect of partial replacement of paper sludge by commercial fillers on natural rubber composites | |
KR20220143891A (ko) | 고무 포뮬레이션 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130713 |