Патент на изобретение №2318838

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2318838 (13) C2
(51) МПК

C08J5/00 (2006.01)
C08L9/00 (2006.01)
C08L9/06 (2006.01)

C08L23/06 (2006.01)
C08K13/02 (2006.01)
E01B9/68 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 08.11.2010 – действует

(21), (22) Заявка: 2006110088/04, 30.03.2006

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

30.03.2006

(43) Дата публикации заявки: 10.10.2007

(46) Опубликовано: 10.03.2008

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
ИВАНОВА В.Н., АЛЕШУНИНА Л.А. Технология резиновых технических изделий. – Л.: Химия, 1980, с.144-148. RU 2241718 С2, 10.12.2004. SU 1548187 А1,07.03.1990. SU 1479466 А1, 30.05.1986.

Адрес для переписки:

150023, г.Ярославль, Московский пр., 88, ЯГТУ, УИС, ректору А.А.Ломову

(72) Автор(ы):

Епархин Олег Модестович (RU),
Ветошкин Андрей Борисович (RU),
Троицкая Ольга Бориславовна (RU),
Шепелев Владимир Львович (RU),
Гудков Сергей Вениаминович (RU),
Соловьева Ольга Юрьевна (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Ярославский государственный технический университет (RU),
Общество с ограниченной ответственностью “ТЕХМЕТ-ВОРОНЕЖ” (RU)

(54) РЕЗИНОВЫЙ АМОРТИЗАТОР С ПОНИЖЕННОЙ КОРРОЗИОННОЙ АКТИВНОСТЬЮ

(57) Реферат:

Изобретение относится к эластомерным материалам, обладающим пониженной коррозионной активностью, и может быть использовано при производстве резиновых амортизаторов, работающих в контакте с металлами, в частности, подрельсовых прокладок. Резиновый амортизатор выполняют методом горячего прессования из полимерной композиции. Полимерная композиция содержит комбинацию синтетического изопренового, бутадиенового и бутадиен-стирольного каучуков, серную вулканизующую группу, наполнители, пластификаторы и химические противостарители. Перед стадией вулканизации на поверхность невулкнизованной резиновой заготовки накладывают пленку полиэтилена, содержащую летучий ингибитор коррозии. При контакте с металлом в процессе эксплуатации резиновый амортизатор обладает значительно более низкой коррозионной активностью. 2 табл.

Предлагаемое изобретение относится к эластомерным материалам, обладающим пониженной коррозионной активностью, и может быть использовано при производстве резиновых амортизаторов, работающих в контакте с металлами в условиях внешних атмосферных воздействий, в частности подрельсовых прокладок.

Одно из преимуществ применения резиновой детали в подобных конструкциях заключается в том, что благодаря относительной мягкости и в то же время объемной несжимаемости резиновый элемент легко заполняет все неровности соединяемых деталей, поэтому не требуется особо тщательная обработка последних. Резиновая деталь в рассматриваемом узле работает в сложно-напряженном состоянии. При этом основными видами деформации являются деформация сжатия, развивающаяся за счет предварительной затяжки, а также под действием веса рельса и транспортного средства, и деформация сдвига. Режим работы нестационарный. В том случае, когда узел работает на открытом воздухе, в процессе эксплуатации на резину воздействуют также высокие и низкие температуры, влага, кислород воздуха и ряд других факторов, обусловливающих старение эластомерного материала. Контакт с металлом может, с одной стороны, приводить к ускорению старения резины, поскольку ионы металлов, образующиеся при взаимодействии последних с химически активными средами, являются катализаторами процесса окисления каучуков. С другой стороны, резина может инициировать процессы коррозии металлов.

Известны резины с пониженной коррозионной активностью на основе фторэластомеров, в частности сополимера винилиденфторида с гексафторпропиленом, содержащие ингибитор коррозии – оловоорганические соединения общей формулы (R1)2Sn(R2)2, где R1 – алкил, R2 – анионы карбоновых кислот, имеющих 4-12 атомов углерода, в количестве 0,1-2 мас.ч. на 100 мас.ч. сополимера [Рахман М.З., Юзефович М.С., Акопян Л.А. А.с. СССР 454212, заявл. 30.10.72, №1842105/23-5, опубл. 25.12.74.].

Преимуществом данного композиционного состава является доступность оловоорганических соединений, а также значительное повышение устойчивости резин к старению при отсутствии коррозионного разрушения поверхности металла.

Известны резины, не вызывающие коррозии контактирующих с ними металлических поверхностей, на основе бутадиен-нитрильного каучука и его комбинаций со фторкаучуком СКФ-32 [Иоссель Г.Ф., Колядина Н.Г., Перцовский Д.Ю., Рахман М.З. А.с. 374330, заявл. 06.05.70, №1434021/23-5, опубл. 20.03.73], содержащие в качестве ингибитора бис-(фурфурилиден)-гексаметилендиимин в количестве 3,0-5,0 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.

Однако использование таких композиций для изготовления подрельсовых прокладок нецелесообразно по причине высокой полярности сополимера, составляющего полимерную основу резины, и обусловленной этим пониженной стойкости резины к многократным деформациям, особенно в условиях пониженных температур, пониженной водостойкости, а также по причине дефицита и высокой стоимости фторэластомеров. Следует отметить, что сами по себе фторкаучук и бутадиен-нитрильные каучуки являются потенциально коррозионно-активными полимерами. Истинным коррозионным агентом в случае галогенсодержащих каучуков является выделяющийся при их частичном разложении галогеноводород. Коррозия металлов при контакте с нитрильными каучуками происходит вследствие образования карбоновой кислоты.

Кроме того, введение ингибиторов коррозии в состав резины неизбежно сопровождается рядом нежелательных эффектов вследствие взаимодействия этих соединений с реакционноспособными компонентами резиновой смеси и изменением за счет этого кинетики вулканизации, а также конечных свойств эластомерного материала. В каждом случае применения новых видов ингибиторов коррозии возникает необходимость проведения оптимизации рецептуры и режимов изготовления базовой резиновой смеси, а также корректировки технологии изготовления изделия.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является резиновый амортизатор, выполненный из полимерной композиции методом прессования и вулканизации в форме на основе синтетических каучуков – изопренового СКИ-3 и бутадиенового СКД, включающей серную вулканизующую группу – серу, сульфенамид БТ и белила цинковые, наполнитель – технический углерод, пластификатор – канифоль, смолу инден-кумароновую и парафин, химический противостаритель – продукт 4010 NA (диафен) [Иванова В.Н., Алешунина Л.А. Технология резиновых технических изделий. – Л.: Химия, 1980. – С.144-148].

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в понижении коррозионной активности резинового амортизатора. Это достигается тем, что на поверхность невулканизованной резиновой заготовки серийной рецептуры, контактирующую с металлом, накладывается пленка полиэтилена, содержащего летучий ингибитор коррозии (ЛИК), и затем осуществляется процесс вулканизации методом горячего прессования по режиму, оптимальному для данной резиновой смеси.

Резиновую часть амортизатора предлагается изготавливать на основе комбинации синтетического изопренового (СКИ-3), бутадиенового (СКД) и бутадиен-стирольного (БСК) каучуков с применением серной вулканизующей группы, группы наполнителей, пластификаторов и химических противостарителей.

Введение в состав резины бутадиен-стирольного каучука взамен части синтетического изопренового (по сравнению с прототипом) позволяет повысить стойкость материала к тепловому старению и его амортизирующую способность, так как БСК характеризуется повышенными гистерезисными потерями по сравнению с СКИ-3 и СКД.

Вследствие неполярности каучуки, составляющие полимерную основу резины, водо- и морозостойки. Стойкость к тепловому старению обеспечивают бутадиеновый и бутадиен-стирольный каучуки.

Серная вулканизующая группа включает серу в качестве вулканизующего агента, ускоритель вулканизации сульфенамидного типа (сульфенамид Ц, сульфенамид М, сульфенамид БТ), обеспечивающий большой индукционный период вулканизации, высокую скорость сшивания в основном периоде, образование набора связей разной степени сульфидности и, как следствие, сочетания достаточно высоких прочностных свойств резины с высокой стойкостью к тепловому старению и теплостойкостью, а также активаторы вулканизации – белила цинковые и стеариновую кислоту.

Группа наполнителей состоит из техуглерода средней активности N 339 (аналога ПМ-75), выполняющего основную усиливающую функцию, и в дополнение к нему – минеральных наполнителей (мела, каолина) и продуктов вторичной переработки резин (регенерат, резиновая крошка). Наполнители повышают стойкость к действию агрессивных сред и гистерезис, обеспечивающий эффективное поглощение энергии, при значительном удешевлении материала.

Группа пластификаторов должна включать собственно пластифицирующий агент – в данном случае ароматическое масло (например, масло ПН-6ш, пластар-37, масло ЯП-15), характеризующееся высоким термодинамическим сродством с указанными выше каучуками, канифоль, парафин, а также невулканизационноспособные смолы (стирольно-инденовая, инден-кумароновая, смола Политер), которые, наряду с пластифицирующим действием, обеспечивают повышение твердости, стойкости к разрастанию трещин.

Для защиты от теплового и атмосферного старения используется комбинация химических противостарителей – диафена ФП и ацетонанила Н.

После изготовления полуфабриката в виде заготовки резиновой смеси на него накладывалась пленка полиэтилена, содержащая летучий ингибитор коррозии.

В процессе вулканизации имело место плавление пленки и диффузия термопласта в поверхностный слой резины. Прилипания заготовки к поверхности пресс-формы не наблюдалось. В результате получаются образцы, у которых поверхностный слой обогащен антикоррозионным агентом. При такой технологии отпадает необходимость в корректировке состава резины при использовании новых видов ингибиторов коррозии.

Коррозионная активность оценивалась в соответствии с ГОСТ 9.902-81 «Материалы полимерные. Методы ускоренных испытаний на коррозионную агрессивность» (метод IV). Для этого плоские металлические образцы размерами 50×100 мм толщиной 3 мм соединяли с резиновыми пластинами, имитирующими амортизатор, в сборку. Испытания проводили циклами. Цикл включает выдержку сборок при температуре 30°С и относительной влажности воздуха (95±3)% в течение 6,5 суток и в течение 0,5 суток при предполагаемой максимальной температуре эксплуатации или 60°С. Проводили 8 циклов испытаний. Заключение о коррозионной активности делали на основании наличия коррозионных разрушений металлических образцов, контактировавших с серийным и предлагаемым вариантом амортизатора.

В таблице 1 приведены примеры составов полимерных композиций, использованных для изготовления подрельсовых прокладок.

Согласно приведенным данным в одинаковых условиях испытания предлагаемые варианты резинового амортизатора обнаруживает более низкую коррозионную активность.

Таким образом, отличие заявленного изобретения от прототипа состоит в том, что полимерная композиция дополнительно содержит бутадиен-стирольный каучук и на поверхность, контактирующую в процессе эксплуатации с металлом, перед стадией вулканизации накладывается пленка полиэтилена, содержащего летучий ингибитор коррозии.

Характеристики свойств резин и коррозионной активности амортизаторов приведены в таблице 2.

Таблица 1
Наименование компонентов Содержание компонентов, мас.ч.
Прототип Предлагаемые составы
Полимерная композиция 1 Полимерная композиция 2 Полимерная композиция 3 Полимерная композиция 4
Синтетический изопреновый каучук СКИ-3 70 30,0 30,0 30,0 30,0
Синтетический бутадиеновый каучук СКД 30 30,0 30,0 30,0 30,0
Бутадиен-стирольный каучук СКМС-30АРК 40,0 40,0 40,0 40,0
Сера природная 1,7 2,5 2,5 2,5 2,5
Сульфенамид БТ 1,2 1,8
Сульфенамид Ц 1,8 1,8 1,8
Сульфенамид М
Белила цинковые 5,0 4,0 4,0 4,0 4,0
Стеарин технический 2,0 2,0 2,0 2,0
Технический углерод П 324 (ПМ-75) 80,0
Технический углерод N 339 60,0 60,0 60,0 60,0
Мел 20,0 10,0 20,0 20,0
Каолин 10,0
Регенерат (любая марка) 20,0 20,0 20,0 20,0
Крошка резиновая 10,0 10,0 10,0 10,0
Канифоль 2,0 2,0
Парафин 2,0 1,0
Смола стирольно-инденовая 10,0 10,0 10
Смола инден-кумароновая 3,0 7,0
Масло ПН-6ш 3,0 3,0 3,0 3,0
Диафен ФП 1,0 2,0 2,0 2,0 2,0
Ацетонанил Н 1,0 1,2 1,2 1,2 1,2
Фталевый ангидрид 1,0
Итого 196,9 236,5 236,5 236,5 236,5

Таблица 2
Показатель Прототип (без пленки, содержащей ЛИК) Предлагаемые варианты (с пленкой, содержащей ЛИК)
1 2 3 4
Наличие и степень коррозионных разрушений +
Примечание: «+» – наличие значительных коррозионных разрушений;
«-» – отсутствие следов коррозии или потускнение поверхности

Формула изобретения

Резиновый амортизатор с пониженной коррозионной активностью, выполненный из вулканизованной методом горячего прессования полимерной композиции, содержащей комбинацию синтетического изопренового, бутадиенового и бутадиен-стирольного каучуков, серную вулканизующую группу, наполнители, пластификаторы и химические противостарители, при этом перед стадией вулканизации на поверхность невулканизованной резиновой заготовки наложена пленка полиэтилена, содержащая летучий ингибитор коррозии.

Categories: BD_2318000-2318999