SU907028A1

SU907028A1 - Composition for making sealing rubber products

Info

Publication number: SU907028A1
Application number: SU802851174A
Authority: SU
Inventors: Шираз Меджнун Оглы Мамедов; Кямал Мирякуб Оглы Якубов; Миркязим Мехти Оглы Меликзаде
Original assignee: Сектор Радиационных Исследований Ан Азсср
Priority date: 1980-02-25
Filing date: 1980-02-25
Publication date: 1982-02-23

Description

(54) СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УПЛОТНЯЮЩИХ РЕЗИНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ(54) COMPOSITION FOR THE MANUFACTURE OF SEALING RUBBER-TECHNICAL PRODUCTS

II

Изобретение относитс к материалам , примен емым дл изготовлени различных уплотнителей оборудовани нефт ной и химической промыршенности .The invention relates to materials used to make various seals of petroleum and chemical industry equipment.

Известен состав дл изготовлени уплотн ющих резино-технических изде-лий , включаюгщй бутадиеннитрильный каучук {СКН}, вулканиз 1ощий агентхлорорганическое соединение, например гексахлор-Ь-ксилол, синтетическую смолу, например кумаронинденовую и наполнитель - сажу, в соотношении соответственно, вес.ч.: 100:2,5:5:40 1j.A known composition for the manufacture of sealing rubber-technical products, including butadiene nitrile rubber {SKN}, vulcanizing agent is an organochlorine compound, such as hexachloro-b-xylene, synthetic resin, for example coumarone indinovuyu and filler - soot, in a ratio, respectively, by weight.h. : 100: 2.5: 5: 40 1j.

Однако известный состав характеризуетс невысокими физико-механическими показател ми и техническими свойствами в газовых и жидких, средах и не обеспечивает возможности снижени стоимости уплотнительных изделий из него.However, the known composition is characterized by low physicomechanical indicators and technical properties in gas and liquid environments and does not provide the possibility of reducing the cost of sealing products from it.

Цель изобретени - улучшение физико-механических Н(7казателей, повышение технических свойств в газовых и жидких средах и снижение себестоимости уплотнительных изделий из данного состава.The purpose of the invention is to improve the physicomechanical H (7 indicators, increase the technical properties in gas and liquid media and reduce the cost of sealing products of this composition.

Поставленна цель достигаетс тем, что состав дл изготовлени уплотн кидих резино-технических изделий , включающий бутадиеннитрильный каучук, вулканизукщий агент - хлорорганическое соединение, синтетическую смолу и наполнитель, в качестве вулканизующего агента содержит N-li-пропионитрил-1,4,5,7,7-гексахлорбицикло-2 ,2,1-гепт-5-ен-2 ,3-дикарбоновой кислоты при следующем соотношении компонентов, вес.4.:The goal is achieved by the fact that the composition for the manufacture of compacted rubber rubber products, including nitrile rubber, vulcanizing agent - organochlorine compound, synthetic resin and filler, as a vulcanizing agent contains N-li-propionitrile-1,4,5,7, 7-hexachlorobicyclo-2, 2,1-hept-5-en-2, 3-dicarboxylic acid in the following ratio of components, weight 4 .:

Бутадиеннитрильный каучук100 Указанный вулканизующий агент 3-5 Синтетическа смола . 2-4 Наполнитель 30-70 3 Хлорорганические соединени с хлорными и азотными группами в качестве структурированного агента соответствуют общей формуле а с/,.,Жу. I ОРЛ Н-СНг-Щ-СН СА Ч соПредлагаемое в качестве структурируннцей добавки хлорорганическое соединение (ХОС) представл е собой белый порошок с Хлорорганическа добавка имеет сл дующий элементный состав, %: С 40 50,6; Я 6-10. Показатели примененной в качестве пластификатора смолы синтетической полнотиропьного типа (ПС), полученной радиационным способом, приведены в табл. I. Синтетическа смола состоит в НОВНСЯ4 из стирола - си-cw -сн-ск. и в незначительном количестве из индена и кумарона В табл. 2 приведены рецептуры резиновых смесей - предлагаемых, известшлх и стандартных. Пример 1. Композицию из бутадиен§штрильного каучука и предлагаемых структурирующих аген тов, вз тых в соотнощегши: ХОС 1вес.ч. и синтетической смолы 2вес.ч. на 100 вес.ч. каучука, вулканизуют в вулканизационном пр се в виде пленки и пластинок, при 150с в течение 17 мин. и при дозе-у-излучени 15 Мрад. при мощности дозы 1 Мрад/ч. В табл. 3 и 4 приведены показа тели резин с различным количество добавок N-lb-пропионитрил-1,4,5,6, -гексахлорбицикло-2,2,1-гепт-5-ен -2,3-дикарбоновой кислоты (хбс), вулканизированных под действием т пературы и излучений высокой энер гии, с участием синтетической смо лы. Как следует из табл. 3, использование ХОС и синтетической смолы в качестве сшиваю1цих агентов позвол ет , по сравнению с контрольными смес ми, увеличить глубину гель-фракции , плотность, температуру стекловани , температуростойкость и эластичность . Пример 2. Услови эксперимента те же, но берут 3 вес.ч. ХОС и 4 вес.ч. синтетической смолы на 100 вес.ч. каучука. Результаты представлены в табл. 3 и 4, из которых видно, что в, зависимости от содержани кпорорганических соединений (.ХОС) и синтетической смолы более интенсивное структурирование наблюдаетс при соотношени х 3 вес.ч. и 4 вес.ч. ХОС и ПС. При этом полученные результаты по гель-точке подтверджают увеличение средней числовой молекул рной массы (М) в зависимости от скорости вулканизации и содержани ХОС и ПС. Пример 3. Каучук содержит 5 вес.ч. ХОС и 6 вес.ч. синтетической смолы. Из табл. 3 видно, что при этом содержание гель-фракции имеет максимальное значение, т.е. структурирование в гетерогенной системе каучук + ХОС синтетическа смола завершаетс и наблюдаетс сохранение характеристик по теплостойкости и эластичности. Пример 4. Услови эксперимента те же. Соотношение компонентов: 7 вес.ч. ХОС и 8 вес.ч. синтетической смолы. Установлено, что с увеличением весовых частей ХОС и синтетической смолы завершаетс структурирование макромолекул каучука. Несомненно это вли ет на другие характеристики вулканизаторов . Поэтому при термохимической и терморадиационной вулканизаци х изучен не только расход или выбор ХОС и синтетической смолы по отношению к количеству каучука СКН-40 но и найден оптимальюлй режим терморадиационной вулканизации при определенных дозах н соотношени х ХОС и синтетической смолы (табл. 3 и 4) Таким образом, дл изготовлени уплотн ющих деталей, рекомендуетс состав, состо щий из 3-5 вес.ч. ХОС и 2-4 вес.ч. синтетической смолы на 100 вес.ч. каучука. Пример 5« Услови эксперимента те же. В оптимальных услови х 5 3-5 вес.ч. ХОС и 2-4 вес.ч. ПС при использовании уснливаюпщх наполнителей: HAF - 20, 30, 40 вес.ч.; )IM-100 - 10, 20, 30 вес.ч. на 100 ве каучука совмещают с вулканизующими системами, приведенными в табл. 2. Физико-механические характеристики вулканизатов в зависимости от содержани ХОС, синтетической смолы и усиливающих наполнителей приведены в табл. 5. Физико-механические свойства резин , полученных при 7 облучении представлены в табл. 6. Пример 6. Услови экспери мента те же. Из каучука, полученного способом, указанным в примере 1, в лабораторных и производственных услови х готов т формовые рези новые издели круглого сечени диа метром 80 и 60 мм. Дл сравнени используют смеси серной вулканизации . Изготавливают издели в пресс формах при 154°С 40 мин. С последующим облучением у-лучами Со при дозе 15 Мрад и мощности дозы 1 Мрад В табл. 7 приведены технологические свойства опытных и стандартных серосодержащих изделий. Приведенные результаты получены после длительного испытани резиновых изделий в качестве уплотнителей дл герметизации химических насосов и компрессоров ХТРЧ-100, АДК-73/40. Как видно из табл. 7, степень набухани изделий при вьадер ке в течение 48 ч в пироконденсате меньше всего у радиационных изделий в составе которых не содержатс сера и каптакс. То же наблюдаетс у опытных изделий и св зано, в осно ном, с изменением структурного состава и технологии изготовлени . Суд по литературным данным, изменение характеристик нитрильных эластомеров при облучении и присутствие других новых синтезированных добавок, приводит к изменению пространственной сетки вулканизатов. Чем больше масса полимеров, тем мен ше диффундирование (диффузи ) в 1;1ИХ, что приводит , В ОСНОВНОМ, К ПО вышению эксплуатационных характеристик . Как известно, наиболее важной характеристикой формовых изделий 8 при кручении и сдвиге вл етс сохранение стабильности работы, что зависит от прочности сопротивлени раздиру и коэффициента теплостойкости . Из табл. 7 видно, что все четыре предлагаемых образца полностью сохран ют эксплуатационные характеристики контрольных изделий, а показатели всех предлагаемых образцов превосход т показатели контрольных изделий. Механические показатели после длительного стендового и производственного исгштани подтверждают выносливость к воздействию механических нагрузок. Пример 7. По методике, описанной в примере I, готов т резиновую смесь и детали формового типа . Композици дл изделий изготаапиваетс на лабораторных вальцах. Предварительно деталь вулканизируетс в прессе в течение 3 мин, затем повторное структурирование П эоизводитс в объеме облучател Со при мощности облучени 1 Мрад/ч. Доза облучени составл ет 15 Мрад. Известно, что герметизирующие материалы в химической промь1шленности (в особенности в двухстадийных газовых компрессорах) рассчитаны, в основном, на маслостойкость. Однако при длительной эксплуатации в газовых средах происходит диффундирование (газопроницаемость .в среде этила, этилена, аммиака, азота и кислорода ) и в конечном счете у поверхности изделий по вл ютс преждевременные трещины. Коэффициент диффузии наполненных вулканизатов из СКН-40 приведен в табл. 8. Таким образом, из приведенных табл. 5 , 6 и 8 видно, что предлагаемый состав обладает повьшенной прочностью на разрыв, раздир, истираемость и газостойкость. Предлагаемый состав можно примен ть дл изготовлени уплотнительных изделий, используемых в химической промышленности в качестве герметизирух цих уплотнителей насосов и компрессоров. При этом снижаетс себестоимость формовых изделий и увеличиваетс срок их эксплуатации.Butadiene Nitrile Rubber 100 Specified Vulcanizing Agent 3-5 Synthetic resin. 2-4 Filler 30-70 3 Organochlorine compounds with chlorine and nitrogen groups as a structured agent correspond to the general formula a c /,., Zhu. I ORL H-SNg-SCH-CHAH - co-offered organochlorine compound (HOS) as a structured additive is a white powder with an organochlorine additive which has the following elemental composition,%: C 40 50.6; I'm 6-10. The indicators used as a plasticizer resin synthetic full-necked type (PS), obtained by the radiation method, are given in table. I. Synthetic resin consists in NOVNSYA4 of styrene - C-CW-CH-C. and in small quantities from indene and coumarone. Table. 2 shows the formulations of rubber mixtures - offered, izveshlh and standard. Example 1. A composition of butadiene rubber and the proposed structuring agents taken in proportion: HOS 1 weight.h. and synthetic resin 2weight.ch. per 100 weight parts rubber, vulcanized in the vulcanization process in the form of a film and plates, at 150 s for 17 minutes. and with a dose-of-radiation of 15 Mrad. with a dose rate of 1 Mrad / h. In tab. Tables 3 and 4 show the characteristics of rubbers with different amounts of additives: N-lb-propionitrile-1,4,5,6, -hexachlorobicyclo-2,2,1-hept-5-ene -2,3-dicarboxylic acid (hbs), vulcanized under the action of temperature and high energy radiation, with the participation of a synthetic resin. As follows from the table. 3, the use of XOS and synthetic resin as crosslinking agents allows, as compared with the control mixtures, to increase the depth of the gel fraction, density, glass transition temperature, temperature resistance and elasticity. Example 2. Experimental conditions are the same, but take 3 weight parts. HOS and 4 wt.h. synthetic resin per 100 weight.h. rubber The results are presented in table. 3 and 4, from which it can be seen that, depending on the content of organic compounds (.HOS) and synthetic resin, a more intensive structuring is observed at a ratio of 3 parts by weight. and 4 weight.h. HOS and PS. At the same time, the results obtained at the gel point confirm an increase in the average numerical molecular weight (M) depending on the vulcanization rate and the content of HOS and PS. Example 3. Rubber contains 5 weight.h. HOS and 6 wt.h. synthetic resin. From tab. 3 that the content of the gel fraction is maximal, i.e. structuring in a heterogeneous system rubber + HOS synthetic resin is completed and the characteristics of heat resistance and elasticity are preserved. Example 4. Experimental conditions are the same. The ratio of components: 7 weight.h. HOS and 8 wt.h. synthetic resin. It has been established that, with an increase in the weight parts of HOS and synthetic resin, the structuring of rubber macromolecules is completed. Undoubtedly, this affects other characteristics of the vulcanizers. Therefore, at thermochemical and thermoradiation vulcanization, not only the consumption or choice of HOS and synthetic resin in relation to the amount of SKN-40 rubber was studied, but the optimal mode of thermoradiation vulcanization was found at certain doses of HOS and synthetic resin ratios (Tables 3 and 4). Thus, for the manufacture of sealing parts, a composition of 3-5 parts by weight is recommended. HOS and 2-4 weight.h. synthetic resin per 100 weight.h. rubber Example 5 “Experimental conditions are the same. Under optimum conditions, 5–5 weight.h. HOS and 2-4 weight.h. PS when using fillers: HAF - 20, 30, 40 weight.h .; ) IM-100 - 10, 20, 30 weight.h. on 100 rubber veins are combined with the vulcanizing systems given in table. 2. The physicomechanical characteristics of the vulcanizates, depending on the content of HOS, synthetic resin and reinforcing fillers are given in Table. 5. The physicomechanical properties of rubbers obtained under irradiation are presented in Table. 6. Example 6. The conditions of the experiment are the same. Molded rubber products of a round section with a diameter of 80 and 60 mm are prepared from the rubber obtained by the method indicated in Example 1 under laboratory and working conditions. Sulfur vulcanization mixtures are used for comparison. Make products in molds at 154 ° C for 40 minutes. With subsequent irradiation with Co rays at a dose of 15 Mrad and dose rates of 1 Mrad. Table. 7 shows the technological properties of experimental and standard sulfur-containing products. The results are obtained after long-term testing of rubber products as seals for sealing chemical pumps and compressors XTRC-100, ADK-73/40. As can be seen from the table. 7, the degree of swelling of the products with vaderca for 48 hours in the pyrocondensate is the least in the radiation products which do not contain sulfur and captax. The same is observed in the experimental products and is due, basically, to a change in the structural composition and manufacturing technology. The trial of the literature data, the change in the characteristics of nitrile elastomers during irradiation and the presence of other new synthesized additives, leads to a change in the spatial network of vulcanizates. The greater the mass of polymers, the less diffusion (diffusion) of 1; 1, which results, in general, to improve performance. As is known, the most important characteristic of the molded products 8 in torsion and shear is to maintain the stability of the work, which depends on the strength of the tear resistance and the heat resistance coefficient. From tab. 7 shows that all four of the proposed samples fully retain the performance characteristics of the control products, and the performance of all the proposed samples exceeds the performance of the control products. Mechanical indicators after a long bench and production tests confirm the endurance to mechanical stress. Example 7. According to the procedure described in Example I, a rubber mixture and mold type parts were prepared. The composition for products is made up on laboratory rolls. The pre-part is vulcanized in a press for 3 minutes, then the re-structuring of the P is produced in the volume of the Co irradiator at an irradiation rate of 1 Mrad / h. The radiation dose is 15 Mrad. It is known that sealing materials in the chemical industry (especially in two-stage gas compressors) are mainly designed for oil resistance. However, during long-term operation in gaseous media diffusion occurs (gas permeability in the environment of ethyl, ethylene, ammonia, nitrogen and oxygen) and, ultimately, premature cracks appear at the surface of the products. The diffusion coefficient of the filled vulcanizates from SKN-40 is given in table. 8. Thus, from the above table. 5, 6 and 8, it can be seen that the proposed composition has a higher tensile strength, tear strength, abrasion resistance and gas resistance. The proposed composition can be used for the manufacture of sealing products used in the chemical industry as sealing seals for pumps and compressors. This reduces the cost of the molded products and increases their service life.

Плотность при 20°с, г/смDensity at 20 ° C, g / cm

Температура разм гчени , °СDilution temperature, ° С

В зкость 40%-ного раствора смолы в ксилолеThe viscosity of a 40% resin solution in xylene

Содержание летучих, % Содержание золы, %Volatile content,% Ash content,%

Растворимость (в двойном объеме из равной смеси ксилола и уайтспирта )Solubility (in double volume of equal mixture of xylene and white spirit)

Молекул рна масса ЦветMolecule mass Color

ДибутилцебацианатDibutyl cecinate

КаптаксCaptax

АльтаксAltax

ПСPS

ПС модифицированна PS modified

Кумарон-инденова смолаKumaron Inden Resin

АэросилAerosil

ОЭА (олигоэфиракрилOEA (oligoetherin

гхцпghtsp

Т а 6 л и ц. а 1T a 6 l and c. a 1

Не ниже 1,04 1,27Not lower than 1.04 1.27

Не ниже 5Not below 5

116-117116-117

13,113.1

Не более 3,0 1,8 Не более 0,12 0,02Not more than 3.0 1.8 Not more than 0.12 0.02

Полна Is full

5000-i OOO5000-i OOO

КоричневыйТаблица 2BrownTable 2

Состав резиновой смеси, вес.ч.The composition of the rubber mixture, weight.h.

2-42-4

5,05.0

3,03.0

3.03.0

Состав резиновой (гмеси, вес.ч.The composition of the rubber (gmesi, wt.h.

КонтрольныйControl

КомпонентыComponents

nZIDIIiJnZIDIIiJ

ВХА (бис-хлорацетат) ВТХ (бензтрихлорид)BHA (bis-chloroacetate) BTX (benztrichloride)

БХМК (бис-хлорметил-м-ксилол )BHMK (bis-chloromethyl-m-xylene)

ПНГТДК иропионитрил гексахлорбициклодикарбоновой кислоты)PGTPC iropionitrile hexachlorobicyclic dicarboxylic acid)

907028JO907028JO

Продолжение табл. 2Continued table. 2

ИзвестПредлагаемый ныйKnown Offer

ZIZIZZIZIZ

2.52.5

3-53-53-53-5

«I"I

«ч"H

ЛL

vOvO

оabout

чОcho

99

Г 1ЛG 1L

сГSG

оabout

« ао “Ao

СПSP

соwith

«"

гg

оabout

1Л 91Л 9

р 9«p 9 "

(Ч(H

«е в"E in

HH

RR

« во"In

вat

« н"N

иand

оabout

st мst m

е6e6

§ Ы§ s

ГО чОGO CHO

оabout

смcm

чОcho

смcm

гg

смcm

ОЧPTS

OSOS

U-I UI

0000

ЧО чОWhat what

смcm

чОcho

оabout

гg

in 40in 40

--

чО СМCHO SM

ОЧPTS

CS1CS1

оabout

смcm

in inin in

го « go "

г смg cm

3 чО Г3 HO

.C4J.C4J

смcm

ОABOUT

СМCM

ю смyou see

CTSCTS

IN МIN M

чОcho

оabout

гоgo

о см сМo see cm

tN СМtN CM

00 00

in шin sh

пP

оabout

0000

ЗОZO

33

смcm

чОcho

}}

гоgo

-,0-, 0

смcm

соwith

inin

CTvCTv

Гх|Gh |

vOvO

1one

елate

о оoh oh

оabout

0000

оabout

vOvO

СЛSL

чОcho

шsh

соwith

ю эоuh

го гоgo go

г-4r-4

Ю чОYO CHO

СМCM

оabout

ОABOUT

CJCJ

оabout

СМCM

сч|sc |

шsh

ЧОCho

1717

40 75 8040 75 80

95 114 130 640 580 52095 114 130 640 580 520

45 54 5245 54 52

59 55 6559 55 65

130230 . 238 313029130230. 238 313029

ПоказателиIndicators

Степень набухани , при вьщержке изделий в течение 24 ч вThe degree of swelling, with the completion of products for 24 h in

пироконденсатеpyrocondensate

,фосфороор ганическом соединении, phosphorus compound

щелочном растворе водеalkaline water solution

Сопротивление разрывуTear resistance

кгс/см, вkgf / cm, in

пироконд1енсатеpyrocondensate

18 18

907028 Т а б ли ц а 6907028 T a b ca 6

Таблица 7 Table 7

.Свойства резиновых изделий после обработкиProperties of rubber products after processing

Сера+курадиационной марон-инденова смола (контрольное )Sulfur + Cradiation Maron-Inden Resin (control)

9292

7070

8585

4040

30thirty

3535

7171

8080

9595

ПоказателиIndicators

щелочном растворе 45 50 40alkaline solution 45 50 40

фосфорорганической среде - Относительное удлинение,organophosphate environment - Relative lengthening,

%, в пироконденсате% in pyrocondensate

щелочном раствореalkaline solution

0,75 0,62 0,680.75 0.62 0.68

0,82 0,71 0,62 105 117 95 7560.82 0.71 0.62 105 117 95 756

этиленethylene

Свойства резиновых изделий после обработкиProperties of rubber products after processing

Сера+курадиацирнной марон-инденова смола (контрольиое )Sulfur + kuradiarnaya maroon-inden resin (control)

800 855 860 880 885 890800 855 860 880 885 890

Таблица 8Table 8

Claims

1. Bloch G.A. Organic vulcanization accelerators, L., Himi, 1972, p. 143-149 (prototype).