RU2755481C1 - Elastomeric composition and method for production thereof - Google Patents

Elastomeric composition and method for production thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2755481C1
RU2755481C1 RU2020123335A RU2020123335A RU2755481C1 RU 2755481 C1 RU2755481 C1 RU 2755481C1 RU 2020123335 A RU2020123335 A RU 2020123335A RU 2020123335 A RU2020123335 A RU 2020123335A RU 2755481 C1 RU2755481 C1 RU 2755481C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
acrylic
elastomeric composition
methacrylic
antioxidant
minutes
Prior art date
Application number
RU2020123335A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Гульсум Мэлсовна Смелова
Вячеслав Игоревич Гордецкий
Александр Николаевич Куцов
Дмитрий Александрович Куцов
Сергей Александрович Сафронов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Газпром 335"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Газпром 335" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Газпром 335"
Priority to RU2020123335A priority Critical patent/RU2755481C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2755481C1 publication Critical patent/RU2755481C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/04Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
    • C08K5/098Metal salts of carboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/14Peroxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L9/00Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • C08L9/02Copolymers with acrylonitrile

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: gas production.
SUBSTANCE: present invention relates to the gas production industry, namely to elastomeric compositions intended for production of seals based thereon, as well as to a method for producing elastomeric compositions based on hydrogenated butadiene-nitrile rubbers. Proposed is an elastomeric composition based on hydrogenated butadiene-nitrile rubber with an acrylonitrile content of 18 to 52 wt.%, containing organic peroxide and a peroxide vulcanisation accelerator, a filler, an anti-aging agent, plasticising additives, as well as a salt of polyvalent metals of acrylic or methacrylic acid, as vulcanising agents; also proposed is a method for producing an elastomeric composition based on hydrogenated butadiene-nitrile rubber, wherein the elastomeric composition is prepared by mixing in two stages.
EFFECT: technical result of the proposed invention consists in increasing the operating life of seals in the medium of a formation fluid including a hydrocarbon fraction as well as gaseous hydrogen sulphide and carbon dioxide; increasing the heat resistance, acquiring a high degree of adhesion to metals.
8 cl, 3 tbl

Description

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕSCOPE OF THE INVENTION

Предлагаемое изобретение относится к газодобывающей отрасли, а именно к эластомерным композициям, предназначенным для изготовления на их основе в том числе уплотнений, работающих при высоких температурах и давлении при непосредственном контакте с агрессивными средами и использующихся в оборудовании системы подводной добычи углеводородов. В предлагаемом изобретении раскрывается рецептура, способ получения и переработки таких композиций и изделия. В частности, изобретение относится к способу получения эластомерных композиций на основе гидрированных бутадиен-нитрилных каучуков, применяемых для изготовления уплотнений, армированных металлической арматурой, синтетическими, минеральными или натуральными волокнами.The proposed invention relates to the gas industry, in particular to elastomeric compositions intended for the manufacture on their basis, including seals operating at high temperatures and pressures in direct contact with corrosive media and used in the equipment of the subsea hydrocarbon production system. The present invention discloses a recipe, a method for producing and processing such compositions and products. In particular, the invention relates to a method for producing elastomeric compositions based on hydrogenated nitrile butadiene rubbers used for the manufacture of seals reinforced with metal reinforcement, synthetic, mineral or natural fibers.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОМУ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕBACKGROUND OF THE INVENTION

В общем случае резиновые эластомерные материалы, в частности, каучук с на основе акрилонитрил-будадиенового сополимера используют в качестве материалов для изготовления уплотнений подвижных и неподвижных соединений и элементов оборудования системы подводной добычи. Дополнительно, изделия, изготовленные из предложенного материала, могут использоваться в газоперерабатывающей, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающих отраслях энергетики и других отраслях промышленности.In general, rubber elastomeric materials, in particular, rubber based on acrylonitrile-budadiene copolymer, are used as materials for the manufacture of seals for movable and fixed joints and elements of equipment for a subsea production system. Additionally, products made from the proposed material can be used in gas processing, oil production and oil refining industries, energy and other industries.

Из патента RU 2309962, МПК C08L 9/02, опубл. 10.11.2007 известна резиновая смесь для изготовления манжетных уплотнений для нефтяного оборудования. Смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающая стеариновую кислоту, белила цинковые, технический углерод, волокно, и содержащая бутадиен-нитрильный каучук марки БНКС-40 AM, БНКС-40 АМН и бутадиен-нитрильный гидрированный каучук марки БНКВ- 4030, марки Тербан, а также технический углерод марки П-803 и марки П-245, арамидное или полиамидное волокно, и дополнительно содержит серу, сульфенамид М, альтакс, канифоль, дибутоксиэтиладипинат, белую сажу, диафен ФП и модификатор РУ-Д.From patent RU 2309962, IPC C08L 9/02, publ. 11/10/2007 known rubber compound for the manufacture of lip seals for oil equipment. A mixture based on nitrile butadiene rubber, including stearic acid, zinc whitewash, carbon black, fiber, and containing nitrile butadiene rubber of BNKS-40 AM, BNKS-40 AMN and hydrogenated butadiene-nitrile rubber of BNKV-4030, Terban, as well as technical carbon grade P-803 and grade P-245, aramid or polyamide fiber, and additionally contains sulfur, sulfenamide M, altax, rosin, dibutoxyethyl adipate, white carbon, diafen FP and modifier RU-D.

Недостатком композиции согласно RU2309962 является низкая термостабильность, отсутствие возможности эксплуатации при температуре свыше 100°С, что обусловлено присутствием в композиции непредельных бутадиен-нитрильных каучуков, склонных к деструкции при повышенной температуре.The disadvantage of the composition according to RU2309962 is low thermal stability, the inability to operate at temperatures above 100 ° C, which is due to the presence in the composition of unsaturated nitrile butadiene rubbers, which are prone to degradation at elevated temperatures.

Далее, из патента RU 2495061, опубл. 10.10.2013, МПК C08L 9/02, известна термостойкая резиновая смесь на основе комбинации бутадиен-нитрильного каучука, включающая вулканизирующий агент, соагент перекисной вулканизации, оксид цинка, технологическую добавку для резиновых смесей и технический углерод, при этом эта известная смесь содержит вулканизирующий агент новоперокс БП-40, соагент перекисной вулканизации дельтагран HVA-2 70GE, технологическую добавку для резиновых смесей в виде мягчителя РС-1 и дополнительно 2-меркаптобензтиазол, магнезию жженую, стеариновую кислоту, наугард 445, новатокс 8ПФДФ, цинколет ВВ-222, технический углерод N 220, технический углерод П 514, олигоэфиркрилаты МГФ-9 и ТГМ.Further, from patent RU 2495061, publ. 10.10.2013, IPC C08L 9/02, a heat-resistant rubber compound based on a combination of nitrile butadiene rubber is known, including a vulcanizing agent, a peroxide vulcanization co-agent, zinc oxide, a processing aid for rubber compounds and carbon black, while this known mixture contains a vulcanizing agent novoperox BP-40, coagent of peroxide vulcanization deltagran HVA-2 70GE, technological additive for rubber compounds in the form of softener RS-1 and additionally 2-mercaptobenzthiazole, burnt magnesia, stearic acid, naugard 445, novatox 8PFDF-22, technical additive for rubber compounds N 220, carbon black P 514, oligoestercrylates MGF-9 and THM.

Недостатком композиции согласно патенту RU2495061 является низкая термостойкость, недостаточная устойчивость к действию сероводорода, а также малый ресурс эксплуатации при повышенной температуре, обусловленный наличием в композиции гидрированного бутадиен-нитрильного каучука.The disadvantage of the composition according to the patent RU2495061 is low thermal stability, insufficient resistance to the action of hydrogen sulfide, as well as a short service life at elevated temperatures, due to the presence of hydrogenated nitrile butadiene rubber in the composition.

Из патета СА2925928, МПК, C08L9/02, опубл. 19.06.2018, известна эластомерная композиция, содержащая каучук, выбранный из акрилонитрил-бутадиена, гидрированного акрилонитрил-бутадиена, карбоксилированного акрилонитрил-бутадиена и их комбинацию; армирующие волокна, выбранные из арамидных волокон, углеродных волокон, полиэфирных волокон, стеклянных волокон, нейлоновых волокон и их смесей и/или нанонитевидных структур, выбранных из группы нанопроволок, наностержней, нановолокон, нанолент и нанотрубок и их комбинации. Композиции согласно СА2925928 могут быть отверждаемыми или неотверждаемыми и могут быть использованы для приготовления разных изделий. В СА2925928 также раскрыты способы приготовления композиций.From patent CA2925928, IPC, C08L9 / 02, publ. 06/19/2018, an elastomeric composition is known containing a rubber selected from acrylonitrile butadiene, hydrogenated acrylonitrile butadiene, carboxylated acrylonitrile butadiene and a combination thereof; reinforcing fibers selected from aramid fibers, carbon fibers, polyester fibers, glass fibers, nylon fibers and mixtures thereof and / or nanofilament structures selected from the group of nanowires, nanorods, nanofibers, nanoribbons and nanotubes and combinations thereof. The compositions according to CA2925928 can be curable or non-curable and can be used to prepare various articles. CA2925928 also discloses methods for preparing the compositions.

Недостатком композиции согласно СА2925928 является отсутствие возможности длительной эксплуатации изделий, выполненных из известной композиции в условиях высоких температур и высоком рабочем давлении.The disadvantage of the composition according to CA2925928 is the lack of the possibility of long-term operation of products made from a known composition at high temperatures and high operating pressure.

Из источника CN 106117658, МПК C08L 9/02, опубл. 16.11.2016, известна эластомерная композиция с повышенной механической прочностью, высокой хладостойкостью и широким интервалом работоспособности. Композицию согласно CN106117658 получают на основе бутадиен-акрилонитрильного каучука, этиленпропиленового каучука, бутадиенового каучука, бутадиен-стирольного каучука и полиэтиленового воска. Наличие в композиции большого количества неполярных каучуков характеризует низкую стабильность к действию углеводородов.From the source CN 106117658, IPC C08L 9/02, publ. 11/16/2016, known elastomeric composition with increased mechanical strength, high cold resistance and a wide range of performance. The composition according to CN106117658 is based on acrylonitrile butadiene rubber, ethylene propylene rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber and polyethylene wax. The presence in the composition of a large amount of non-polar rubbers characterizes low stability to the action of hydrocarbons.

Из публикации WO 2000004098 A1 известна рецептура эластомерного материала на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, содержащая на 100 мас. ч. эластомера от 2 до 40 мас. ч. дисперсного неволокнистого органического полимерного материала. Эта известная эластомерная композиция демонстрирует высокие стойкость к истиранию, прочность на разрыв, модуль упругости, а также хорошую устойчивость к старению.From the publication WO 2000004098 A1 known formulation of an elastomeric material based on hydrogenated nitrile butadiene rubber, containing 100 wt. including elastomer from 2 to 40 wt. including dispersed non-fibrous organic polymer material. This known elastomeric composition exhibits high abrasion resistance, tensile strength, elastic modulus as well as good aging resistance.

Недостатком композиции согласно WO 2000004098 A1 является ограниченный интервал рабочих температур, небольшой срок эксплуатации, что обусловлено содержанием ненасыщенного полимерного материала.The disadvantage of the composition according to WO 2000004098 A1 is the limited operating temperature range, short service life, which is due to the content of unsaturated polymer material.

Из публикации WO 2003072650 A1, МПК C08L 9/02, опубл. 04.09.2003, известна полимерная композиция, содержащая 100 мас. ч. нитрильного сополимерного каучука, имеющего йодное число 100 или менее, и от 10 до 150 мас. ч. частиц со средним диаметром 10 мкм или менее метилметакрилатного гомополимера или сополимера, содержащего по меньшей мере 50 мас. % метилметакрилатных звеньев, Резиновая смесь перерабатывается путем нагревания полимерной композиции при температуре выше по меньшей мере на 20°С, чем температура стеклования Tg полимера, составляющего указанные частицы, Вулканизированную каучуковую композицию получают путем включения вулканизирующего агента в каучуковую композицию.From publication WO 2003072650 A1, IPC C08L 9/02, publ. 04.09.2003, known polymer composition containing 100 wt. including nitrile copolymer rubber having an iodine number of 100 or less, and from 10 to 150 wt. including particles with an average diameter of 10 microns or less methyl methacrylate homopolymer or copolymer containing at least 50 wt. % methyl methacrylate units, The rubber composition is processed by heating the polymer composition at a temperature higher than at least 20 ° C than the glass transition temperature Tg of the polymer constituting these particles, The vulcanized rubber composition is obtained by including a vulcanizing agent in the rubber composition.

Недостатком композиции согласно WO 2003072650 A1 является низкий ресурс эксплуатации, недостаточная устойчивость к сероводороду и углекислоте, обусловленная наличием ненасыщенных звеньев бутадиена в каучуке, а также низкая морозостойкость.The disadvantage of the composition according to WO 2003072650 A1 is a low service life, insufficient resistance to hydrogen sulfide and carbon dioxide, due to the presence of unsaturated butadiene units in the rubber, as well as low frost resistance.

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является источник US20200002515, опубл. 02.01.2020, МПК C08L 9/02, C08K 5/00, в котором раскрыта рецептура эластомерной композиции на основе гидрированного нитрилбутаденового каучука, малеинизированного полибутадиена и оксида металла, дополнительно включающая вулканизирующую группу, наполнители и другие добавки. В некоторых вариантах осуществления изобретения согласно US20200002515 готовая композиция может содержать одно или несколько соединений оксида металла, например: оксид магния, оксид цинка, гидротальцит.The closest analogue of the present invention is the source US20200002515, publ. 01/02/2020, IPC C08L 9/02, C08K 5/00, which discloses the formulation of an elastomeric composition based on hydrogenated nitrile butadiene rubber, maleinized polybutadiene and metal oxide, additionally including a vulcanizing group, fillers and other additives. In some embodiments of the invention according to US20200002515, the finished composition may contain one or more metal oxide compounds, for example: magnesium oxide, zinc oxide, hydrotalcite.

Эта известная рецептура эластомерной композиции содержит следующие ингредиенты: Zetpol 2000L в количестве 75,0 мас. ч., ZETPOL 2000ЕР в количестве 25,0 мас. ч., N990 в количестве 75,0 мас. ч., Vanox CDPA в количестве 1,5 мас. ч., Vanox ZMTI в количестве 1 мас. ч., Vanox МВМ в количестве 1 мас. ч., SR517 в количестве 2 мас. ч., TRIGONOX 17-40 в количестве 11 мас. ч., LUPEROX DC40P-SP2 в количестве 5,25 мас. ч..This known formulation of the elastomeric composition contains the following ingredients: Zetpol 2000L in an amount of 75.0 wt. hours, ZETPOL 2000EP in the amount of 25.0 wt. hours, N990 in the amount of 75.0 wt. including, Vanox CDPA in the amount of 1.5 wt. h., Vanox ZMTI in the amount of 1 wt. h., Vanox MVM in the amount of 1 wt. hours, SR517 in the amount of 2 wt. including, TRIGONOX 17-40 in the amount of 11 wt. including, LUPEROX DC40P-SP2 in the amount of 5.25 wt. h ..

Смешивание ингредиентов ведут в две стадии. На первой стадии ингредиенты, для обеспечения их равномерного распределения по объему материала, смешивают в смесителе объемом 1,5 л. при температуре 140-150°С. Вторую стадию смешивания выполняют на вальцах. На этой стадии вводят вулканизирующую группу.Mixing of ingredients is carried out in two stages. At the first stage, the ingredients are mixed in a mixer with a volume of 1.5 liters to ensure their uniform distribution over the volume of the material. at a temperature of 140-150 ° C. The second stage of mixing is carried out on rollers. At this stage, a vulcanizing group is introduced.

Более подробно рецептура и получение композиции описаны в следующем примере: в смесителях закрытого типа (тип смесителя Бенбери) готовят смесь в следующей последовательности. При температуре 140°С в смеситель загружают гидрированный бутадиен-нитрильный каучук Zetpol 2000L (100 мас. ч.) и ведут смешение в течение 7 минут. Далее в ссмесь добавляют 100 мас. ч. метилметакрилатного гомополимера со средним диаметром частиц 10 мкм и ведут смешение в течение 10 минут. После приготовления смесь охлаждают и вылеживают в течение нескольких часов. Затем в резиносмеситель при температуре 80°С вводят вулканизирующую группу, включающую органический пероксид LUPEROX F40P (12 мас. ч.) и ТАИЦ (8 мас. ч.) ведут смешение в течение 12 минут.The formulation and preparation of the composition is described in more detail in the following example: in closed type mixers (Banbury type mixer) a mixture is prepared in the following sequence. At a temperature of 140 ° C, hydrogenated nitrile-butadiene rubber Zetpol 2000L (100 parts by weight) is loaded into the mixer and mixed for 7 minutes. Next, 100 wt. including methyl methacrylate homopolymer with an average particle diameter of 10 microns and mix for 10 minutes. After preparation, the mixture is cooled and aged for several hours. Then, a vulcanizing group is introduced into the rubber mixer at a temperature of 80 ° C, including organic peroxide LUPEROX F40P (12 parts by weight) and TAIC (8 parts by weight), mixing is carried out for 12 minutes.

Далее полученная композиция вулканизируется в виде стандартных образцов для испытаний, а также контрольных образцов с металлической арматурой в гидравлическом прессе при температуре 160°С в течение 30 минут. Далее полученные образцы термостатируются при температуре 150°С в течение 6 часов. Полученные образцы подвергали испытаниям, результаты которых представлены в таблице 3 (см. пример 10) с целью обеспечения наглядности преимуществ заявленного технического решения перед уровнем техники.Further, the resulting composition is vulcanized in the form of standard test pieces, as well as control samples with metal reinforcement in a hydraulic press at a temperature of 160 ° C for 30 minutes. Then the obtained samples are thermostated at a temperature of 150 ° C for 6 hours. The obtained samples were subjected to tests, the results of which are presented in table 3 (see example 10) in order to provide an illustration of the advantages of the claimed technical solution over the prior art.

Основным недостатком описанного аналога при изготовлении на его основе уплотнительных изделий и элементов систем подводной добычи, работающих в условиях непосредственного контакта с агрессивными средами под воздействием высоких температур, являются недостаточная устойчивость к термо-окислительной деструкции, а также высокие значения величины остаточной деформации сжатия, недопустимые для реальных условий эксплуатации в оборудовании газодобывающей отрасли.The main disadvantage of the described analogue in the manufacture on its basis of sealing products and elements of subsea production systems operating in direct contact with aggressive media under the influence of high temperatures is insufficient resistance to thermo-oxidative destruction, as well as high values of the residual compression deformation, which are unacceptable for real operating conditions in the equipment of the gas production industry.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является устранение по меньшей мере некоторых недостатков технических решений уровня техники, а также создание эластомерной композиции для изготовления на ее основе уплотнений, использующихся в системе подводной добычи углеводородов.The problem to be solved by the proposed technical solution is to eliminate at least some of the shortcomings of technical solutions of the prior art, as well as to create an elastomeric composition for the production of seals on its basis, used in the system of subsea hydrocarbon production.

РАСКРЫТИЕDISCLOSURE

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении ресурса эксплуатации в среде пластового флюида, включающего углеводородную фракцию, а также газообразные сероводород и углекислый газ; повышении термостойкости, высокой степени адгезии к металлам.The technical result of the proposed invention is to increase the service life in a formation fluid environment, including a hydrocarbon fraction, as well as gaseous hydrogen sulfide and carbon dioxide; increased heat resistance, high adhesion to metals.

Согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения предложена эластомерная композиция на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука с содержанием акрило-нитрила в количестве от 18% до 52%, содержащая в качестве вулканизирующих агентов органический пероксид и ускоритель пероксидной вулканизации, наполнитель, противостаритель, антиоксидант, пластифицирующие добавки, эластомерная композиция содержащая:According to a first embodiment of the present invention, there is provided an elastomeric composition based on hydrogenated nitrile butadiene rubber with an acrylonitrile content in an amount of 18% to 52%, containing organic peroxide and a peroxide vulcanization accelerator as vulcanizing agents, a filler, an antioxidant, an antioxidant, plasticizing additives , an elastomeric composition containing:

соль поливалентных металлов акриловой или метакриловой кислот при следующих соотношениях компонентов мас. ч.:salt of polyvalent metals of acrylic or methacrylic acids with the following ratios of components wt. h .:

гидрированный бутадиен-нитрильный каучук 100,0;hydrogenated nitrile butadiene rubber 100.0;

соль поливалентных металлов акриловой или метакриловой кислот 45,0-85,0;polyvalent metal salt of acrylic or methacrylic acid 45.0-85.0;

в сочетании с комплексом стабилизирующих добавок, включающих цинковую соль метилмеркаптобензимидазола, 4,4'-бис (альфа-, альфа-деметилбензил) дефиниламин, триметилолпропантриметакрилат при следующих соотношениях компонентов, мас. ч.:in combination with a complex of stabilizing additives, including the zinc salt of methylmercaptobenzimidazole, 4,4'-bis (alpha-, alpha-demethylbenzyl) definylamine, trimethylolpropane trimethacrylate in the following ratios of components, wt. h .:

гидрированный бутадиен-нитрильный каучук 100,0;hydrogenated nitrile butadiene rubber 100.0;

цинковая соль метил меркаптобензимидазола 1,0-2,0;zinc salt of methyl mercaptobenzimidazole 1.0-2.0;

4,4'-бис (альфа-, альфа-деметилбензил) дефиниламин 1,5 - 2,5;4,4'-bis (alpha-, alpha-demethylbenzyl) definylamine 1.5-2.5;

триметилолпропантриметакрилат 1,0-2,5;trimethylolpropane trimethacrylate 1.0-2.5;

при общем соотношении компонентов, мас. ч.:with a total ratio of components, wt. h .:

гидрированный бутадиен-нитрильный каучук 100,0;hydrogenated nitrile butadiene rubber 100.0;

соль поливалентных металлов акриловой или метакриловой кислот 45,0-85,0;polyvalent metal salt of acrylic or methacrylic acid 45.0-85.0;

органический пероксид 8,0-12,0;organic peroxide 8.0-12.0;

ускоритель пероксидной вулканизации 10,0-14,0;peroxide vulcanization accelerator 10.0-14.0;

оксид цинка 5,0;zinc oxide 5.0;

стеариновая кислота 1,0-15,0;stearic acid 1.0-15.0;

наполнитель 50,0-70,0;filler 50.0-70.0;

пластификатор 5,0-15,0;plasticizer 5.0-15.0;

цинковая соль метил меркаптобензимидазола 1,0-2,0;zinc salt of methyl mercaptobenzimidazole 1.0-2.0;

4.4'-бис (альфа-, альфа-деметилбензил) дефиниламин 1,5-2,5;4.4'-bis (alpha-, alpha-demethylbenzyl) definylamine 1.5-2.5;

триметилолпропантриметакрилат 1,0-2,5.trimethylolpropane trimethacrylate 1.0-2.5.

Предлагаемая эластомерная композиция отличается тем, что соль поливалентных металлов акриловой и метакриловой кислот является продуктом реакции оксида или гидроксида поливалентного металла, вводимого в количестве 35,0-40,0 мас. ч., и акриловой или акриловой и метакриловой кислот, вводимых в количестве 15,0-55,0 мас. ч..The proposed elastomeric composition is characterized in that the salt of polyvalent metals of acrylic and methacrylic acids is a reaction product of an oxide or hydroxide of a polyvalent metal, introduced in an amount of 35.0-40.0 wt. including, and acrylic or acrylic and methacrylic acids, introduced in the amount of 15.0-55.0 wt. h ..

В предлагаемой эластомерной композиции органический пероксид может быть выбран из группы, включающей:In the proposed elastomeric composition, the organic peroxide can be selected from the group including:

2.5- ди(трет-бутилперокси)-2,5-диметилгексан;2.5-di (tert-butylperoxy) -2,5-dimethylhexane;

третбутилкумилпероксид;tert-butylcumyl peroxide;

1,3 и 1,4-ди(трет-бутилпероксиизопропил)бензол;1,3 and 1,4-di (tert-butylperoxyisopropyl) benzene;

пероксид дикумила;dicumyl peroxide;

н-бутил 4,4-ди(трет-бутилперокси)валерат;n-butyl 4,4-di (tert-butylperoxy) valerate;

1,1-ди(трет-бутилперокси)-3,3,5-триметилциклогексан.1,1-di (tert-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane.

В предлагаемой эластомерной композиции ускоритель пероксидной вулканизации выбран из группы, включающей триаллилизоцианурат или триметилолпропантриметакрилат.In the proposed elastomeric composition, the peroxide vulcanization accelerator is selected from the group consisting of triallyl isocyanurate or trimethylolpropane trimethacrylate.

В предлагаемой эластомерной композиции наполнитель представляет собой неактивный технический углерод.In the proposed elastomeric composition, the filler is inactive carbon black.

В предлагаемой эластомерной композиции пластифицирующая добавка выбрана из группы, включающей пластификаторы на основе эфиров фталевой кислоты или себацинатной кислоты.In the proposed elastomeric composition, the plasticizing additive is selected from the group consisting of plasticizers based on phthalic acid esters or sebacate acid.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения предложен способ получения эластомерной композиции на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, в котором эластомерную композицию приготавливают путем смешения в две стадии,According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for preparing an elastomeric composition based on hydrogenated nitrile butadiene rubber, in which the elastomeric composition is prepared by mixing in two stages,

причем на первой стадииand at the first stage

приготавливают смесь компонентов, мас. ч.:prepare a mixture of components, wt. h .:

гидрированный бутадиен-нитрильный каучук 100,0;hydrogenated nitrile butadiene rubber 100.0;

соль поливалентных металлов акриловой или метакриловой кислот 45,0-85,0;polyvalent metal salt of acrylic or methacrylic acid 45.0-85.0;

оксид цинка 5,0 в качестве противостарителя и/или антиоксиданта;zinc oxide 5.0 as an antioxidant and / or antioxidant;

стеариновая кислота 1,0-15,0 в качестве противостарителя и/или антиоксиданта;stearic acid 1.0-15.0 as an antioxidant and / or antioxidant;

наполнитель 50,0-70,0;filler 50.0-70.0;

пластификатор 5,0-15,0;plasticizer 5.0-15.0;

в смесителях закрытого типа при температуре 120-140°C с последовательным вводом компонентов при общей продолжительности смешения на первой стадии 40±5 минут; на второй стадии вводят следующие компоненты:in closed type mixers at a temperature of 120-140 ° C with sequential injection of components with a total mixing time in the first stage of 40 ± 5 minutes; in the second stage, the following components are introduced:

цинковую соль метил меркаптобензимидазола 1,0-2,0;zinc salt of methyl mercaptobenzimidazole 1.0-2.0;

4,4'-бис (альфа-, альфа-деметилбензил) дефиниламин 1,5-2,5;4,4'-bis (alpha-, alpha-demethylbenzyl) definylamine 1.5-2.5;

триметилолпропантриметакрилат 1,0-2,5;trimethylolpropane trimethacrylate 1.0-2.5;

органический пероксид 8,0-12,0;organic peroxide 8.0-12.0;

ускоритель пероксидной вулканизации 10,0-14,0;peroxide vulcanization accelerator 10.0-14.0;

в смесители закрытого типа или на вальцах с последовательным вводом компонентов.in closed type mixers or on rollers with sequential injection of components.

В предлагаемом способе получения эластомерной композиции на первой стадии осуществляют получение модификатора, соли поливалентного металла акриловой или метакриловой кислоты осуществляют в процессе получения композиции путем реакции между оксидом или гидроксидом поливалентного металла с акриловой или метакриловой кислотой, при следующих соотношениях компонентов, мас. ч.:In the proposed method for producing an elastomeric composition at the first stage, a modifier is obtained, a salt of a polyvalent metal of acrylic or methacrylic acid is carried out in the process of obtaining a composition by the reaction between an oxide or hydroxide of a polyvalent metal with acrylic or methacrylic acid, in the following ratios of components, wt. h .:

гидрированный бутадиен-нитрильный каучук 100,0;hydrogenated nitrile butadiene rubber 100.0;

оксид или гидроксид поливалентного металла 30,0-45,0;oxide or hydroxide of a polyvalent metal 30.0-45.0;

акриловая или метакриловая кислота 15,0-55,0;acrylic or methacrylic acid 15.0-55.0;

при этом реакция образования кислоты проходит в процессе приготовления композиции или вулканизации при температуре от 120°С до 140°С при продолжительности процесса не менее 10 минут.in this case, the acid formation reaction takes place during the preparation of the composition or vulcanization at a temperature from 120 ° C to 140 ° C with a process duration of at least 10 minutes.

Предпочтительно в предлагаемом способе получения эластомерной композиции при выполнении второй стадии на вальцах температура валков составляет 60-80°С при общем времени продолжительности смешения 40±5 минут; а выполнении второй стадии в смесителе температура валков составляет 60-80°С при общем времени продолжительности смешения 20±5 минут.Preferably, in the proposed method for producing an elastomeric composition when performing the second stage on the rollers, the temperature of the rollers is 60-80 ° C with a total mixing time of 40 ± 5 minutes; and during the second stage in the mixer, the temperature of the rolls is 60-80 ° C with a total mixing time of 20 ± 5 minutes.

Предпочтительно в предлагаемом способе эластомерную композицию приготавливают путем смешения компонентов на вальцах в две стадии: перовой стадии осуществляют приготовление смеси всех компонентов за исключением введения органической перекиси с последующим вылеживанием смеси в течение 4 часов; второй стадии осуществляют введение органической перекиси на вальцах.Preferably, in the proposed method, the elastomeric composition is prepared by mixing the components on rollers in two stages: in the first stage, a mixture of all components is prepared, except for the introduction of organic peroxide, followed by curing the mixture for 4 hours; the second stage is carried out by the introduction of organic peroxide on the rollers.

Композиции на основе гидрированных бутадиен-нитрильных каучуков проявляют высокую устойчивость к действию нефти и нефтепродуктов, и в отличие от бутадиен-нитрильных каучуков обладают высокой устойчивостью к действию сероводорода из-за высокой насыщенности цепи макромолекулы, а также более высокой устойчивостью к термоокислительному старению. К сожалению, этот тип каучуков, как и бутадиен-нитрильные каучуки склонен к циклизации при воздействии высокой температуры по акрил-нитрильным группам. Следовательно, для длительной эксплуатации треуется исключить возможность циклизации акрилонитрильных групп.Compositions based on hydrogenated nitrile butadiene rubbers exhibit high resistance to the action of oil and petroleum products, and, in contrast to nitrile butadiene rubbers, are highly resistant to hydrogen sulfide due to the high saturation of the macromolecule chain, as well as higher resistance to thermal oxidative aging. Unfortunately, this type of rubbers, like nitrile butadiene rubbers, are prone to cyclization when exposed to high temperatures on acryl-nitrile groups. Therefore, for long-term operation, it is required to exclude the possibility of cyclization of acrylonitrile groups.

Типичным путем решения проблемы является использование комбинации аминных (диаминных) и пространственно-затрудненных фенольных стабилизаторов. Однако по мере развития циклических процессов происходит расход стабилизаторов, который приводит к их-исчерпанию и в дальнейшем процесс старения может развиваться.A typical solution to the problem is to use a combination of amine (diamine) and sterically hindered phenolic stabilizers. However, as the cyclic processes develop, the consumption of stabilizers occurs, which leads to their depletion, and in the future the aging process can develop.

В предложенном способе проблема решается путем блокировки нитриакрилатных групп за счет введения соединений, обеспечивающих нековалентные взаимодействия. Так, сочетание пространственно-затрудненных фенольных стабилизаторов и соли метилмеркаптобензимидазола с поливалентным металлом обеспечивает за счет нековалентных взаимодействий образование комплекса, который не склонен к циклизации до условий, при которых комплекс может быть не разрушен. Разрушение таких комплексов может происходить только при приложении энергии, превышающей энергию ковалентных взаимодействий.In the proposed method, the problem is solved by blocking nitriacrylate groups by introducing compounds that provide non-covalent interactions. Thus, the combination of sterically hindered phenolic stabilizers and a salt of methylmercaptobenzimidazole with a polyvalent metal provides, due to non-covalent interactions, the formation of a complex that is not prone to cyclization to conditions under which the complex may not be destroyed. The destruction of such complexes can occur only when an energy is applied that exceeds the energy of covalent interactions.

Как правило такое взаимодействие может быть преодолено при высоких температурах, около 200°С или воздействия сильных кислот, или при приложении обоих факторов. При этом пространственно-затрудненные фенольные стабилизаторы выполняют функцию сорбентов свободных радикалов, замедляя процесс деструкции каучука.Typically, this interaction can be overcome at high temperatures, around 200 ° C or exposure to strong acids, or both. In this case, sterically hindered phenolic stabilizers act as sorbents for free radicals, slowing down the process of rubber destruction.

Соль акриловой или метакриловой кислоты поливалентного металла является полифункциональной. Во-первых, данная соль, так же как и соль метилмеркаптобензимидазола способна к невалентным взаимодействиям с акрилонитрильной группой, а во-вторых, способствует повышению адгезионных свойств композиции с металлами. Так, соль акриловой и метакриловой кислот способны к невалентным взаимодействиям и имеют адгезионно активные гидроксильные и карбонильные группы, проявляющие высокую адгезию к металлам.An acrylic or methacrylic acid salt of a polyvalent metal is polyfunctional. Firstly, this salt, like the methylmercaptobenzimidazole salt, is capable of non-valent interactions with the acrylonitrile group, and secondly, it helps to increase the adhesion properties of the composition with metals. Thus, the salt of acrylic and methacrylic acids are capable of non-valent interactions and have adhesively active hydroxyl and carbonyl groups that exhibit high adhesion to metals.

В качестве насыщенного бутадиен-нитрильного каучука применяются каучуки с содержанием акрилонитрила от 18 до 52 мас. %, вязкостью по Муни от 38 до 105 усл. ед. и йодным числом от 7 до 56 г/100 г. Например, могут быть использованы каучуки торговых наименований Zetpol 2000, Zetpol 2000L, Zetpol 1010, Zetpol 4310, Therban 3406, Therban 4307.As the saturated nitrile-butadiene rubber, rubbers with an acrylonitrile content of 18 to 52 wt. %, Mooney viscosity from 38 to 105 conv. units and an iodine number from 7 to 56 g / 100 g. For example, rubbers of the trade names Zetpol 2000, Zetpol 2000L, Zetpol 1010, Zetpol 4310, Therban 3406, Therban 4307 can be used.

В качестве органического пероксида могут быть использованы 2,5-ди(трет-бутилперокси)-2,5-диметилгексан - Luperox 101; третбутилкумилпероксид - Luperox 801; 1,3 и 1,4-ди(трет-бутилпероксиизопропил)бензол - Luperox - F; пероксид дикумила - Luperox - DC; н-бутил 4,4-ди(трет-бутилперокси)валерат - Luperox 230; 1,1-ди(трет-бутилперокси)-3,3,5-триметилциклогексан - Luperox 231.As an organic peroxide, 2,5-di (tert-butylperoxy) -2,5-dimethylhexane - Luperox 101; tert-butylcumyl peroxide - Luperox 801; 1,3 and 1,4-di (tert-butylperoxyisopropyl) benzene - Luperox - F; dicumyl peroxide - Luperox - DC; n-butyl 4,4-di (tert-butylperoxy) valerate - Luperox 230; 1,1-di (tert-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane - Luperox 231.

В качестве ускорителя пероксидной вулканизации может быть использован триаллилизоцианоурат или триметилолпропантриметакрилат. Также могут быть применены триаллилизоцианурат или триметилолпропантриметакрилат, находящиеся на носителе карбонате кальция с содержанием веществ от 50% до 70%, такие продукты как Actigran 50, Actigran 70, Taicros.Triallyl isocyanourate or trimethylolpropane trimethacrylate can be used as an accelerator for peroxide vulcanization. Triallyl isocyanurate or trimethylolpropane trimethacrylate supported on calcium carbonate with a substance content of 50% to 70% can also be used, such as Actigran 50, Actigran 70, Taicros.

В качестве соли поливалентного металла используется цинковая соль акриловой и метакриловой кислоты и/или магниевая соль акриловой и метакриловой кислоты.As the polyvalent metal salt, a zinc salt of acrylic and methacrylic acid and / or a magnesium salt of acrylic and methacrylic acid is used.

Может также быть использован триметилолпропантриметакрилат, выпускаемый под торговыми наименованиями Monomer Х980, ТМРТА, ТАС.Trimethylolpropane trimethacrylate, marketed under the trade names Monomer X980, TMPTA, TAC, can also be used.

Цинковая соль метил меркаптобензимидазола может быть использована в виде порошка с 100% концентрацией вещества или в виде гранул на полимерном носителе с 80% концентрацией вещества, выпускаемых под торговыми наименованиями Rhenogran® ZMMBI-50, ALCHEM ZMMBI.The zinc salt of methyl mercaptobenzimidazole can be used in the form of a powder at 100% concentration of the substance or in the form of granules on a polymer carrier with an 80% concentration of the substance, marketed under the trade names Rhenogran® ZMMBI-50, ALCHEM ZMMBI.

4,4'-бис (альфа-, альфа-деметилбензил) дефиниламин (BPH-80/L) может быть использован в виде порошка с 100% концентрацией вещества или в виде гранул на полимерном носителе с 80% концентрацией вещества, выпускаемых под торговыми наименованиями, ALCHEM OMB, Rhenogran® BPH-80/L.4,4'-bis (alpha-, alpha-demethylbenzyl) definylamine (BPH-80 / L) can be used as a powder with 100% concentration of the substance or in the form of granules on a polymer carrier with 80% concentration of the substance produced under trade names , ALCHEM OMB, Rhenogran® BPH-80 / L.

Технический углерод выбран из группы, включающей технический углерод П-803, П-701, П-514, П-234, П-324 по ГОСТ 7885 или их аналоги.Carbon black is selected from the group including carbon black P-803, P-701, P-514, P-234, P-324 according to GOST 7885 or their analogues.

Дибутилсебацинат соответствует ГОСТ 8728.Dibutyl sebacate complies with GOST 8728.

Стеариновая кислота соответствует ГОСТ 6484.Stearic acid complies with GOST 6484.

Оксид цинка соответствует ГОСТ 202.Zinc oxide complies with GOST 202.

Твердость определяли в соответствии с ГОСТ Р ИСО 76129-1 с использованием дюрометра А.Hardness was determined in accordance with GOST R ISO 76129-1 using a durometer A.

Условная прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве определяли в соответствии с ГОСТ ИСО 37-1 на образцах 1 типа при скорости растяжения 500 мм/мин.Conditional tensile strength and elongation at break were determined in accordance with GOST ISO 37-1 on type 1 specimens at a tensile speed of 500 mm / min.

Остаточная деформация сжатия определялась по ГОСТ Р ИСО 815-1 при температуре 100°С, деформации 25%, экспозиции в течение 168 часов.Residual compression deformation was determined according to GOST R ISO 815-1 at a temperature of 100 ° C, a deformation of 25%, exposure for 168 hours.

Температура стеклования определялась методом ДМА в соответствии с ГОСТ Р ИСО 56753.The glass transition temperature was determined by the DMA method in accordance with GOST R ISO 56753.

Прогнозируемый срок эксплуатации определялся в соответствии с ГОСТ 9.707 в среде моделируемого флюида, представленного в таблице 1 при старении в течение 36 суток при давлении 70 МПа.The predicted service life was determined in accordance with GOST 9.707 in the environment of the simulated fluid presented in Table 1 with aging for 36 days at a pressure of 70 MPa.

Figure 00000001
Figure 00000001

Коэффициент изменения физико-механических свойств при старении определяли в соответствии с ГОСТ 9.024 при старении при температуре 120°С в течение 168 часов.The coefficient of change in physical and mechanical properties during aging was determined in accordance with GOST 9.024 during aging at a temperature of 120 ° C for 168 hours.

Усилие отрыва резины от металла определялось в соответствии с ГОСТ 209 по методу В.The force of separation of rubber from metal was determined in accordance with GOST 209 according to the method of V.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯCARRYING OUT THE INVENTION

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1. В смесителе закрытого типа, в данном случае - в смеситель типа Бенбери, готовят смесь с составляющими в следующей последовательности. При температуре 140°С в смеситель загружают гидрированный бутадиен-нитрильный каучук Zetpol 2000L и пластифицируют его при скорости вращения роторов 35-40 об/мин в течение 10 минут. Затем в смеситель добавляют наполнитель в виде технического углерода марки Vulkan N330 и продолжают смешивание в течение 5 минут. Затем в смеситель добавляют соль поливалентных металлов акриловой и метакриловой кислоты и продолжают смешивать в течение 10 минут. Далее последовательно в смеситель загружают оксид цинка, через 3 минуты загружают стеариновую кислоту и продолжают смешение на протяжении 7 минут. После чего смесь выгружают, вальцуют на вальцах в течение 35 минут и вылеживают в течение 6 часов.Example 1. In a closed type mixer, in this case a Banbury type mixer, a mixture with the components is prepared in the following sequence. At a temperature of 140 ° C, hydrogenated nitrile butadiene rubber Zetpol 2000L is loaded into the mixer and plasticized at a rotary speed of 35-40 rpm for 10 minutes. The Vulkan N330 grade carbon black filler is then added to the mixer and mixing is continued for 5 minutes. Then the polyvalent metal salt of acrylic and methacrylic acid is added to the mixer and mixing is continued for 10 minutes. Next, zinc oxide is sequentially loaded into the mixer, after 3 minutes stearic acid is loaded and mixing is continued for 7 minutes. After that, the mixture is unloaded, rolled on rollers for 35 minutes and aged for 6 hours.

Вторую стадию смешения осуществляют на вальцах, при этом температура смешения составляет 60-70°С. Приготовленная смесь пластифицируется на вальцах в течение 5 минут. После чего в композицию добавляют соль метилмеркаптобензимидазола, через 3 минуты смешения добавляют 4,4'-бис (альфа-, альфа-деметилбензил) дефиниламин, еще через 3 минуты добавляют триметилолпропантриметакрилат и смешение продолжается в течение 5 минут. После чего в композицию при смешении на вальцах добавляют органический пероксид Luperox F-40 и ускоритель пероксидной вулканизации ТАИЦ, смешение продолжается в течение 7 минут. По завершению смешения, смесь снимают с вальцов и вылеживают в течение 24 часов.The second stage of mixing is carried out on rollers, while the mixing temperature is 60-70 ° C. The prepared mixture is plasticized on the rollers within 5 minutes. After that, the methyl mercaptobenzimidazole salt is added to the composition, after 3 minutes of mixing, 4,4'-bis (alpha-, alpha-demethylbenzyl) definitioninylamine is added, after another 3 minutes, trimethylolpropane trimethacrylate is added and mixing continues for 5 minutes. Then organic peroxide Luperox F-40 and peroxide vulcanization accelerator TAIC are added to the composition during mixing on rollers, mixing continues for 7 minutes. Upon completion of mixing, the mixture is removed from the rollers and aged for 24 hours.

Вулканизация изделий и стандартных образцов для испытаний осуществляется в гидравлическом прессе при температуре 160°С в течение 30 минут.Vulcanization of products and reference materials for testing is carried out in a hydraulic press at a temperature of 160 ° C for 30 minutes.

Полученные вулканизаты термостатируются при температуре 150°С в течение 6 часов. Конкретные соотношения компонентов представлены в таблице 2. Результаты испытаний стандартных образцов представлены в таблице 3.The obtained vulcanizates are thermostated at a temperature of 150 ° C for 6 hours. The specific ratios of the components are presented in Table 2. The test results of standard samples are presented in Table 3.

Примеры 2-4 выполняют в той же последовательности и отличие состоит только в составах и концентратах веществ. Состав и концентрация композиций согласно примерам представлены в таблице 2.Examples 2-4 are performed in the same sequence and the only difference is in the compositions and concentrates of the substances. The composition and concentration of the compositions according to the examples are presented in table 2.

Пример 5. В смесителе закрытого типа, в данном случае - в смесителе типа Бенбери, готовят смесь в следующей последовательности. При температуре 140°С в смеситель загружают гидрированный бутадиен-нитрильный каучук Zeptol 2000L и ведут смешение при скорости вращения роторов 35-40 об/мин в течение 10 минут. Затем в смеситель добавляют наполнитель - технический углерод марки П-514 и продолжают смешение в течение 5 минут, и далее добавляют пластификатор дибутилсебацинат и смешение продолжается в течение 5 минут. После чего в смеситель добавляют соль поливалентных металлов акриловой и метакриловой кислоты и смешение продолжают в течение 10 минут. Далее последовательно в смеситель загружают оксид цинка и через 3 минуты стеариновую кислоту и смешение продолжается в течение 7 минут при снижении температуры до 100-110°С. Далее в смесь добавляют цинковую соль метилмеркаптобензимидазола, через 3 минуты смешения добавляют 4,4'-бис (альфа-, альфа-деметилбензил) дефиниламин и еще через 3 минуты добавляют триметилолпропантриметакрилат и смешение продолжается в течение 5 минут. Далее в композицию добавляют органический пероксид Luperox F-40 и ускоритель пероксидной вулканизации ТАИЦ и смешение продолжают в течение 7 минут. По завершению смешения смесь выгружают и вальцуют, вылеживают в течение 24 часов. Далее полученную композицию вулканизуют в виде стандартных образцов для испытаний, а также контрольных образцов с металлической арматурой в гидравлическом прессе при температуре 160°С в течение 30 минут. Далее полученные образцы термостатируются в термостате при температуре 150°С в течение 6 часов. Конкретные соотношения компонентов представлены в таблице 2. Полученные образцы подвергали испытаниям, результаты которых представлены в таблице 3. Пример 6 выполняют в той же последовательности, что и пример 5, отличие заключается только в составе и концентрациях веществ. Состав и концентрация композиций по примерам представлены в таблице 2. Свойства композиций представлены в таблице 3.Example 5. In a closed type mixer, in this case a Banbury type mixer, a mixture is prepared in the following sequence. At a temperature of 140 ° C, hydrogenated nitrile butadiene rubber Zeptol 2000L is loaded into the mixer and mixing is carried out at a rotary speed of 35-40 rpm for 10 minutes. Then the filler is added to the mixer - carbon black grade P-514 and mixing is continued for 5 minutes, and then the plasticizer dibutyl sebacate is added and mixing continues for 5 minutes. Then the polyvalent metal salt of acrylic and methacrylic acid is added to the mixer and mixing is continued for 10 minutes. Next, zinc oxide is sequentially loaded into the mixer and after 3 minutes stearic acid and mixing continues for 7 minutes while the temperature drops to 100-110 ° C. Next, the zinc salt of methylmercaptobenzimidazole is added to the mixture, after 3 minutes of mixing, 4,4'-bis (alpha-, alpha-demethylbenzyl) definylamine is added, and after another 3 minutes, trimethylolpropane trimethacrylate is added and mixing continues for 5 minutes. Next, organic peroxide Luperox F-40 and peroxide vulcanization accelerator TAIC are added to the composition and mixing is continued for 7 minutes. Upon completion of mixing, the mixture is unloaded and rolled, aged for 24 hours. Next, the resulting composition is vulcanized in the form of standard test pieces, as well as control samples with metal reinforcement in a hydraulic press at a temperature of 160 ° C for 30 minutes. Then the obtained samples are thermostated in a thermostat at a temperature of 150 ° C for 6 hours. Specific ratios of components are presented in table 2. The obtained samples were subjected to tests, the results of which are presented in table 3. Example 6 is performed in the same sequence as example 5, the difference lies only in the composition and concentration of substances. The composition and concentration of the compositions according to the examples are presented in table 2. The properties of the compositions are presented in table 3.

Пример 7. На лабораторных вальцах (320) готовят смесь в следующей последовательности. При температуре валков 80-90°С производят роспуск гидрированного бутадиен-нитрильного каучука Zeptol 2000L и ведут смешение в течение 7 минут, затем добавляют наполнитель - технический углерод марки П-514 и продолжают смешение в течение 10 минут. Далее добавляют пластификатор дибутилсебацинат и смешение продолжают в течение 5 минут. После чего добавляют соль поливалентных металлов акриловой и метакриловой кислоты и смешение продолжают в течение 7 минут. Далее в смесь добавляют цинковую соль метилмеркаптобензимидазола, через 3 минуты смешения добавляют 4,4'-бис (альфа-, альфа-деметилбензил) дефиниламин и через 3 минуты триметилолпропантриметакрилат и смешение продолжают в течение 5 минут. Смесь срезают с вальцов и охлаждают в течение 6 часов. Далее производят разгорев резиновой смеси на вальцах при температур 70-80°С и в композицию добавляют органический пероксид Luperox F-40 и ускоритель пероксидной вулканизации ТАИЦ и смешение продолжается в течение 7 минут. По завершению смешения смесь выгружают и вальцуют, вылеживают в течение 24 часов. Далее полученную композицию вулканизуют в виде стандартных образцов для испытаний, а также контрольных образцов с металлической арматурой в гидравлическом прессе при температуре 160°С в течение 30 минут. Далее полученные образцы термостатируются в термостате при температуре 150°С в течение 6 часов. Конкретные соотношения компонентов представлены в таблице 2. Полученные образцы подвергали испытаниям, результаты которых представлены в таблице 3.Example 7. On laboratory rollers (320) prepare the mixture in the following sequence. At a roll temperature of 80-90 ° C, the hydrogenated nitrile-butadiene rubber Zeptol 2000L is dispersed and mixed for 7 minutes, then a filler - carbon black grade P-514 is added and mixing is continued for 10 minutes. Next, the plasticizer dibutyl sebacate is added and mixing is continued for 5 minutes. Then add the salt of polyvalent metals acrylic and methacrylic acid and the mixing is continued for 7 minutes. Next, the zinc salt of methylmercaptobenzimidazole is added to the mixture, after 3 minutes of mixing, 4,4'-bis (alpha-, alpha-demethylbenzyl) definylamine is added and after 3 minutes, trimethylolpropane trimethacrylate, and mixing is continued for 5 minutes. The mixture is sheared off the rollers and cooled for 6 hours. Next, the rubber mixture is heated on rollers at temperatures of 70-80 ° C and organic peroxide Luperox F-40 and an accelerator of peroxide vulcanization TAIC are added to the composition and mixing continues for 7 minutes. Upon completion of mixing, the mixture is unloaded and rolled, aged for 24 hours. Next, the resulting composition is vulcanized in the form of standard test pieces, as well as control samples with metal reinforcement in a hydraulic press at a temperature of 160 ° C for 30 minutes. Then the obtained samples are thermostated in a thermostat at a temperature of 150 ° C for 6 hours. The specific ratios of the components are presented in table 2. The obtained samples were subjected to tests, the results of which are presented in table 3.

Пример 8. В смесителе закрытого типа, в данном случае - в смесителе типа Бенбери, готовят смесь в следующей последовательности. При температуре 140°С в смеситель загружают гидрированный бутадиен-нитрильный каучук Zeptol 2000L и ведут смешение при скорости вращения роторов 35-40 об/мин в течение 10 минут. Затем в смеситель добавляют наполнитель - технический углерод марки П-514 и продолжают смешение в течение 5 минут, и далее добавляют пластификатор дибутилсебацинат и смешение продолжают в течение 5 минут. После чего в смеситель добавляют цинк метакриловую кислоту и смешение продолжают в течение 10 минут. Далее последовательно в смеситель загружают оксид цинка и через 3 минуты стеариновую кислоту и смешение продолжается в течение 7 минут при снижении температуры до 100-110°С. Далее в смесь добавляют цинковую соль метилмеркаптобензимидазола, через 3 минуты смешения добавляют 4,4'-бис (альфа-, альфа-деметилбензил) дефиниламин и еще через 3 минуты добавляют триметилолпропантриметакрилат и смешение продолжается в течение 5 минут. Далее в композицию добавляют органический пероксид Luperox F-40 и ускоритель пероксидной вулканизации ТАИЦ и смешение продолжают в течение 7 минут. По завершению смешения смесь выгружают и вальцуют, вылеживают в течение 24 часов. Далее полученную композицию вулканизуют в виде стандартных образцов для испытаний, а также контрольных образцов с металлической арматурой в гидравлическом прессе при температуре 160°С в течение 30 минут. Далее полученные образцы термостатируются в термостате при температуре 150°С в течение 6 часов. Конкретные соотношения компонентов представлены в таблице 2. Полученные образцы подвергали испытаниям, результаты которых представлены в таблице 3.Example 8 In a closed type mixer, in this case a Banbury type mixer, a mixture is prepared in the following sequence. At a temperature of 140 ° C, hydrogenated nitrile butadiene rubber Zeptol 2000L is loaded into the mixer and mixing is carried out at a rotary speed of 35-40 rpm for 10 minutes. Then the filler is added to the mixer - carbon black grade P-514 and mixing is continued for 5 minutes, and then the plasticizer dibutyl sebacate is added and mixing is continued for 5 minutes. Then zinc methacrylic acid is added to the mixer and mixing is continued for 10 minutes. Next, zinc oxide is sequentially loaded into the mixer and after 3 minutes stearic acid and mixing continues for 7 minutes while the temperature drops to 100-110 ° C. Next, the zinc salt of methylmercaptobenzimidazole is added to the mixture, after 3 minutes of mixing, 4,4'-bis (alpha-, alpha-demethylbenzyl) definylamine is added, and after another 3 minutes, trimethylolpropane trimethacrylate is added and mixing continues for 5 minutes. Next, organic peroxide Luperox F-40 and peroxide vulcanization accelerator TAIC are added to the composition and mixing is continued for 7 minutes. Upon completion of mixing, the mixture is unloaded and rolled, aged for 24 hours. Next, the resulting composition is vulcanized in the form of standard test pieces, as well as control samples with metal reinforcement in a hydraulic press at a temperature of 160 ° C for 30 minutes. Then the obtained samples are thermostated in a thermostat at a temperature of 150 ° C for 6 hours. The specific ratios of the components are presented in table 2. The obtained samples were subjected to tests, the results of which are presented in table 3.

Пример 9 выполняют в той же последовательности, что и пример 5, отличие заключается только в составе и концентрациях веществ. Состав и концентрация композиций по примерам представлены в таблице 2. Свойства композиций представлены в таблице 3.Example 9 is performed in the same sequence as example 5, the difference lies only in the composition and concentrations of substances. The composition and concentration of the compositions according to the examples are presented in table 2. The properties of the compositions are presented in table 3.

По уровню механических характеристик и сроку службы, композиции, полученные по предлагаемому изобретению превосходят ближайший аналог, реализация которого представлена в разделе уровень техники.In terms of mechanical characteristics and service life, the compositions obtained according to the proposed invention are superior to the closest analogue, the implementation of which is presented in the prior art section.

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (55)

1. Эластомерная композиция на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука с содержанием акрило-нитрила в количестве от 18 до 52 мас.%, предназначенная для изготовления уплотнений, содержащая в качестве вулканизирующих агентов органический пероксид и ускоритель пероксидной вулканизации, наполнитель, противостаритель, антиоксидант, пластифицирующие добавки, содержит в мас.ч.:1. Elastomeric composition based on hydrogenated nitrile butadiene rubber with acrylonitrile content in an amount of 18 to 52 wt.%, Intended for the manufacture of seals, containing organic peroxide and peroxide vulcanization accelerator as vulcanizing agents, filler, antioxidant, antioxidant, plasticizing additives, contains in parts by weight: гидрированный бутадиен-нитрильный каучук 100,0;hydrogenated nitrile butadiene rubber 100.0; соль поливалентных металлов акриловой, или метакриловой, или акриловой и метакриловой кислот 45,0-85,0;polyvalent metal salt of acrylic, or methacrylic, or acrylic and methacrylic acids 45.0-85.0; органический пероксид 8,0-12,0;organic peroxide 8.0-12.0; ускоритель пероксидной вулканизации 10,0-14,0;peroxide vulcanization accelerator 10.0-14.0; оксид цинка 5,0 в качестве противостарителя и/или антиоксиданта;zinc oxide 5.0 as an antioxidant and / or antioxidant; цинковую соль метил меркаптобензимидазола 1,0-2,0;zinc salt of methyl mercaptobenzimidazole 1.0-2.0; 4,4'-бис (альфа-, альфа-диметилбензил)дифениламин 1,5-2,5;4,4'-bis (alpha-, alpha-dimethylbenzyl) diphenylamine 1.5-2.5; триметилолпропантриметакрилат 1,0-2,5trimethylolpropane trimethacrylate 1.0-2.5 стеариновую кислоту 1,0-15,0 в качестве противостарителя и/или антиоксиданта;stearic acid 1.0-15.0 as an antioxidant and / or antioxidant; наполнитель 50,0-70,0;filler 50.0-70.0; пластификатор 5,0-15,0;plasticizer 5.0-15.0; отличающаяся тем, что соль поливалентных металлов акриловой, или метакриловой, или акриловой и метакриловой кислот является продуктом реакцииcharacterized in that the polyvalent metal salt of acrylic, or methacrylic, or acrylic and methacrylic acids is a reaction product оксида или гидроксида поливалентного металла, вводимого в количестве 35,0-40,0 мас.ч., иoxide or hydroxide of a polyvalent metal, introduced in an amount of 35.0-40.0 parts by weight, and акриловой, или метакриловой, или акриловой и метакриловой кислот, вводимых в количестве 15,0-55,0 мас.ч.acrylic, or methacrylic, or acrylic and methacrylic acids, introduced in the amount of 15.0-55.0 wt.h. 2. Эластомерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что органический пероксид выбран из группы, включающей:2. Elastomeric composition according to claim 1, characterized in that the organic peroxide is selected from the group consisting of: 2,5-ди(трет-бутилперокси)-2,5-диметилгексан;2,5-di (tert-butylperoxy) -2,5-dimethylhexane; третбутилкумилпероксид;tert-butylcumyl peroxide; 1,3 и 1,4-ди(трет-бутилпероксиизопропил)бензол;1,3 and 1,4-di (tert-butylperoxyisopropyl) benzene; пероксид дикумила;dicumyl peroxide; н-бутил 4,4-ди(трет-бутилперокси)валерат;n-butyl 4,4-di (tert-butylperoxy) valerate; 1,1-ди(трет-бутилперокси)-3,3,5-триметилциклогексан.1,1-di (tert-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane. 3. Эластомерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что ускоритель пероксидной вулканизации выбран из группы, включающей триаллилизоцианурат или триметилолпропантриметакрилат.3. Elastomeric composition according to claim 1, characterized in that the peroxide vulcanization accelerator is selected from the group consisting of triallyl isocyanurate or trimethylolpropane trimethacrylate. 4. Эластомерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что наполнитель представляет собой неактивный технический углерод.4. The elastomeric composition of claim 1, wherein the filler is inactive carbon black. 5. Эластомерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что пластифицирующая добавка выбрана из группы, включающей пластификаторы на основе эфиров фталевой кислоты или себациновой кислоты.5. Elastomeric composition according to claim 1, characterized in that the plasticizing additive is selected from the group consisting of plasticizers based on phthalic acid esters or sebacic acid. 6. Способ получения эластомерной композиции на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, в котором эластомерную композицию приготавливают путем смешения в две стадии,6. A method of obtaining an elastomeric composition based on hydrogenated nitrile butadiene rubber, in which the elastomeric composition is prepared by mixing in two stages, причем на первой стадии приготавливают смесь компонентов, мас.ч.:moreover, at the first stage, a mixture of components is prepared, parts by weight: гидрированный бутадиен-нитрильный каучук 100,0;hydrogenated nitrile butadiene rubber 100.0; соль поливалентных металлов акриловой, или метакриловой, или акриловой и метакриловой кислот 45,0-85,0;polyvalent metal salt of acrylic, or methacrylic, or acrylic and methacrylic acids 45.0-85.0; оксид цинка 5,0 в качестве противостарителя и/или антиоксиданта;zinc oxide 5.0 as an antioxidant and / or antioxidant; стеариновая кислота 1,0-15,0 в качестве противостарителя и/или антиоксиданта;stearic acid 1.0-15.0 as an antioxidant and / or antioxidant; наполнитель 50,0-70,0;filler 50.0-70.0; пластификатор 5,0-15,0;plasticizer 5.0-15.0; в смесителях закрытого типа при температуре 120-140°C с последовательным вводом компонентов при общей продолжительности смешения на первой стадии 40±5 минут;in closed type mixers at a temperature of 120-140 ° C with sequential injection of components with a total mixing time in the first stage of 40 ± 5 minutes; на второй стадииin the second stage вводят следующие компоненты:introduce the following components: цинковую соль метил меркаптобензимидазола 1,0-2,0;zinc salt of methyl mercaptobenzimidazole 1.0-2.0; 4,4'-бис (альфа-, альфа-диметилбензил)дифениламин 1,5-2,5;4,4'-bis (alpha-, alpha-dimethylbenzyl) diphenylamine 1.5-2.5; триметилолпропантриметакрилат 1,0-2,5;trimethylolpropane trimethacrylate 1.0-2.5; органический пероксид 8,0-12,0;organic peroxide 8.0-12.0; ускоритель пероксидной вулканизации 10,0-14,0;peroxide vulcanization accelerator 10.0-14.0; в смесителях закрытого типа или на вальцах с последовательным вводом компонентов;in closed type mixers or on rollers with sequential injection of components; или на первой стадии осуществляют приготовление смеси всех компонентов за исключением введения органического пероксида с последующим вылеживанием смеси в течение 4 часов,or in the first stage, a mixture of all components is prepared, with the exception of the introduction of organic peroxide, followed by curing the mixture for 4 hours, на второй стадии осуществляют введение органической перекиси на вальцах,at the second stage, the introduction of organic peroxide on the rollers is carried out, причем соль поливалентных металлов акриловой, или метакриловой, или акриловой и метакриловой кислот является продуктом реакцииwherein the polyvalent metal salt of acrylic, or methacrylic, or acrylic and methacrylic acids is a reaction product оксида или гидроксида поливалентного металла, вводимого в количестве 35,0-40,0 мас.ч., иoxide or hydroxide of a polyvalent metal, introduced in an amount of 35.0-40.0 parts by weight, and акриловой, или метакриловой, или акриловой и метакриловой кислот, вводимых в количестве 15,0-55,0 мас.ч.acrylic, or methacrylic, or acrylic and methacrylic acids, introduced in the amount of 15.0-55.0 wt.h. 7. Способ получения эластомерной композиции по п. 6, в котором на первой стадии осуществляют получение модификатора, соли поливалентного металла акриловой или метакриловой кислоты осуществляют в процессе получения композиции путем реакции между оксидом или гидроксидом поливалентного металла с акриловой или метакриловой кислотой, при следующих соотношениях компонентов, мас.ч.:7. A method for producing an elastomeric composition according to claim 6, in which in the first stage the preparation of a modifier is carried out, a salt of a polyvalent metal of acrylic or methacrylic acid is carried out in the process of obtaining a composition by the reaction between an oxide or hydroxide of a polyvalent metal with acrylic or methacrylic acid, in the following ratios of components , wt.h .: гидрированный бутадиен-нитрильный каучук 100,0;hydrogenated nitrile butadiene rubber 100.0; оксид или гидроксид поливалентного металла 35,0-40,0;oxide or hydroxide of a polyvalent metal 35.0-40.0; акриловая или метакриловая кислота 15,0-55,0;acrylic or methacrylic acid 15.0-55.0; при этом реакция образования соли проходит в процессе приготовления композиции или вулканизации при температуре от 120°С до 140°С при продолжительности процесса не менее 10 минут.the salt formation reaction takes place during the preparation of the composition or vulcanization at a temperature from 120 ° C to 140 ° C with a process duration of at least 10 minutes. 8. Способ получения эластомерной композиции по п. 6, отличающийся тем, что8. A method of obtaining an elastomeric composition according to claim 6, characterized in that при выполнении второй стадии на вальцах температура валков составляет 60-80°С при общем времени продолжительности смешения 40±5 минут; аwhen performing the second stage on the rollers, the temperature of the rolls is 60-80 ° C with a total mixing time of 40 ± 5 minutes; a при выполнении второй стадии в смесителе температура валков составляет 60-80°С при общем времени продолжительности смешения 20±5 минут.when performing the second stage in the mixer, the temperature of the rolls is 60-80 ° C with a total mixing time of 20 ± 5 minutes.
RU2020123335A 2020-07-07 2020-07-07 Elastomeric composition and method for production thereof RU2755481C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020123335A RU2755481C1 (en) 2020-07-07 2020-07-07 Elastomeric composition and method for production thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020123335A RU2755481C1 (en) 2020-07-07 2020-07-07 Elastomeric composition and method for production thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2755481C1 true RU2755481C1 (en) 2021-09-16

Family

ID=77745742

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020123335A RU2755481C1 (en) 2020-07-07 2020-07-07 Elastomeric composition and method for production thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2755481C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030065076A1 (en) * 2001-09-07 2003-04-03 Hellens Carl Walter Von Elastomeric compositions
RU2322462C2 (en) * 2006-01-16 2008-04-20 Открытое акционерное общество "Беларусьрезинотехника" Elastomeric composition based on butadiene-nitrile rubber with enhanced atmosphere and ozone resistance
US20090292064A1 (en) * 2005-09-30 2009-11-26 Dirk Achten Crosslinkable compositions, processes for the preparation thereof and the use thereof
US20200002515A1 (en) * 2018-06-29 2020-01-02 Zeon Chemical L.P. Hnbr elastomeric compositions

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030065076A1 (en) * 2001-09-07 2003-04-03 Hellens Carl Walter Von Elastomeric compositions
US20090292064A1 (en) * 2005-09-30 2009-11-26 Dirk Achten Crosslinkable compositions, processes for the preparation thereof and the use thereof
RU2322462C2 (en) * 2006-01-16 2008-04-20 Открытое акционерное общество "Беларусьрезинотехника" Elastomeric composition based on butadiene-nitrile rubber with enhanced atmosphere and ozone resistance
US20200002515A1 (en) * 2018-06-29 2020-01-02 Zeon Chemical L.P. Hnbr elastomeric compositions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7741392B2 (en) Rubber compositions having improved physical and low temperature properties
KR101409075B1 (en) Novel elastomeric compositions with improved heat resistance, compression set, and processability
JPWO2005092971A1 (en) Masterbatch composition, rubber composition and vulcanized product containing the same
RU2499806C2 (en) Rubber mixture
KR101363640B1 (en) Hnbr compositions with very high filler levels having excellent processability and resistance to aggressive fluids
KR102488924B1 (en) Hydrogenated nitrile-diene-carboxylic acid ester copolymer
RU2322462C2 (en) Elastomeric composition based on butadiene-nitrile rubber with enhanced atmosphere and ozone resistance
JP6641487B2 (en) Hydrogenated nitrile-butadiene-PEG acrylate copolymer
WO2006000079A1 (en) Elastomeric compositions having improved mechanical properties and scorch resistance
JP2004331978A (en) Rubber compound containing nitrile rubber
US4968753A (en) Acrylonitrile rubber with quinoline compound, organic peroxide, crosslinking agent
US7737225B1 (en) High performance elastomeric compound
RU2380386C1 (en) Curable rubber mixture
US5998531A (en) Vulcanizable rubber composition for use as hot-water seals
RU2755481C1 (en) Elastomeric composition and method for production thereof
JP2010095660A (en) Rubber composition and sealant
JP2020528088A (en) Vulcanable composition containing hydrogenated nitrile-diene-carboxylic acid ester copolymer and silica
RU2304596C2 (en) Vulcanizable rubber mixture on the basis of the hydrogenated butadiene-nitrile caoutchouck
RU2458943C1 (en) Method of producing thermoplastic elastomeric composition
JP2009132923A (en) Improved polymer vulcanizate and process for production thereof
RU2630562C1 (en) Rubber mixture
RU2786014C1 (en) Elastomer composition
JP2020531608A (en) Vulcanizable compositions containing hydrogenated nitrile rubber, vulcanized products produced from them and their use
Herrmann et al. Influence of the modification of ground truck tyres as an additive on the properties of a truck tread compound
JP4573035B2 (en) Nitrile group-containing copolymer rubber composition and rubber vulcanizate