Полимер-резиновая композиция для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений
Владельцы патента RU 2407761:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) (RU)
Изобретение относится к резинотехнической промышленности, в частности к производству полимерных композиций для изготовления железнодорожных подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений повышенной долговечности. Резиновая композиция включает, мас.ч.: каучук синтетический нитрильный СКН-26 СМ или СКН-26 АСМ - 100, серу - 0,5-2,5; ускорительную группу: тиурам Д - 0,5-2,5, N,N'-дитиодиморфолин - 2-4, активатор вулканизации: оксид цинка - 1,5-5,0; наполнитель: углерод технический П-514 - 15-30, углерод технический Т 900 - 55-75, сажу белую БС-100 - 5-20, пластификатор: дибутилсебацинат - 5-15, поливинилхлорид ЕП-6602с - 10-25, диафен ФП - 1-3, стеариновую кислоту - 0,5-2,5. Композиция позволяет увеличить ресурс работоспособности готового изделия за счет повышения восстанавливаемости после сжатия до 80%. 2 табл.
Изобретение относится к резинотехнической промышленности, в частности к производству полимерных композиций для изготовления железнодорожных подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений повышенной долговечности.
Известна резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений (см. патент РФ №2326902, заявл. 2006.08.16., опубл. 2008.06.20., по кл. C08L 9/00), включающая каучук синтетический; вулканизующую группу, состоящую из серы, тетраметилтиурамдисульфида, N,N'-дитиодиморфолина и оксида цинка, и наполнитель: углерод технический, причем смесь дополнительно содержит каучук бутадиенстирольный с содержанием стирола 22-25 мас.%, каучук дивиниловый с содержанием звеньев ЦИС-1,4 от 87 до 95%, каучук бутадиенстирольный с содержанием связанного стирола и альфа-метилстирола от 58-68%, стеариновую кислоту, N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиамин, полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин, нефтяной битум, каолин и тонкодисперсный осажденный диоксид кремния, при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.:
| Каучук бутадиенстирольный | |
| с содержанием стирола 22-25 мас.% | 60-70 |
| Каучук дивиниловый | |
| с содержанием звеньев ЦИС-1,4 87-95% | 5,0-10,0 |
| Каучук бутадиенстирольный с содержанием связанного | |
| стирола и альфа-метилстирола от 58-68% | 15-30 |
| Синтетический каучук цис-1,4 полиизопреновый | 5,0-10,0 |
| Сера | 0,5-1,0 |
| Оксид цинка | 4,0-5,0 |
| Тетраметилтиурамдисульфид | 0,5-1,0 |
| N,N'-дитиодиморфолин | 1,0-2,0 |
| Стеариновая кислота | 0,9-1,5 |
| N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиамин | 1,0-2,0 |
| Полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин | 1,0-2,0 |
| Нефтяной битум | 4,0-5,0 |
| Каолин | 20,0-40,0 |
| Технический углерод с удельной | |
| геометрической поверхностью 20-26 м2/г | 30,0-50,0 |
| Тонкодисперсный осажденный диоксид кремния | 20,0-25,0 |
Вулканизаты, полученные из резиновой смеси по указанному выше патенту имеют высокие прочностные показатели и обладают отличной морозостойкостью, однако имеют высокие значения показателя «Относительной остаточной деформации при 20% статической деформации сжатия после старения в воздухе при 100°C в течение 24 часов», что негативно сказывается на эксплуатационных характеристиках изделия.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту (прототипом) является полимерная композиция для изделий различного назначения, в том числе и для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений (см. патент РФ №2306323, заявл. 2006.06.07., опубл. 2007.09.20., по кл. C08L 9/00), включающая: каучук; серный вулканизующий агент: серу; ускорительную группу: тиурам-Д; активатор вулканизации: оксид цинка и стеариновую кислоту; наполнитель: углерод технический; причем композиция дополнительно содержит противостаритель, сополимер этилена с винилацетатом - сэвилен, а в качестве каучука - каучук СКИ-3 и СКН-18М или БНКС-18АМН, в качестве ускорительной группы дополнительно - альтакс и 2-меркаптобензтиазол, в качестве противостарителя - ацетонанил и диафен ФП, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Каучук СКН-18М (БНКС-18АМН) | 75,0-90,0 |
| Каучук СКИ-3 | 10,0-25,0 |
| Сера | 2,5-3,5 |
| Альтакс | 0,4-1,0 |
| 2-Меркаптобензтиазол | 0,3-0,7 |
| Тиурам Д | 0,1-0,3 |
| Оксид цинка | 9-18 |
| Стеариновая кислота | 0,5-2,0 |
| Углерод технический П-803 | 30,0-40,0 |
| Углерод технический К-354 | 20,0-30,0 |
| Дибутилсебацинат | 2,0-3,0 |
| Ацетонанил | 1,5-3,0 |
| Диафен ФП | 3,0-5,0 |
| Сэвилен 11808-340 | 3,0-5,0 |
Изделия из данной композиции имеют отличную прочность, сопротивление раздиру и морозостойкость, но также имеют относительно низкую восстанавливаемость после сжатия, что негативно сказывается на эксплуатационных характеристиках изделия.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы увеличить ресурс работоспособности за счет повышения восстанавливаемости после сжатия до 80% (показатель «Относительной остаточной деформации при 20% статической деформации сжатия после старения в воздухе при 100°C в течение 24 часов» не более 20%).
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в значительном увеличении ресурса работоспособности изготовленных изделий, предназначенных для использования на железнодорожном транспорте в качестве подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений повышенной долговечности.
Поставленная задача решается тем, что в резиновой композиции для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений, включающей: каучук; серный вулканизующий агент: серу; ускорительную группу: тиурам-Д; активатор вулканизации: оксид цинка и стеариновую кислоту; наполнитель: углерод технический, согласно изобретению в качестве каучука использован каучук синтетический нитрильный СКН-26 СМ или СКН-26 АСМ; в качестве ускорительной группы дополнительно - N,N'-дитиодиморфолин, в качестве наполнителя - углерод технический П-514 или N 550, углерод технический Т 900 и сажа белая БС-100, а композиция дополнительно содержит пластификатор - дибутилсебацинат (ДБС), поливинилхлорид ЕП-6602с, диафен ФП, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Каучук синтетический нитрильный | |
| СКН-26 СМ или СКН-26 АСМ | 100,0 |
| Сера | 0,5-2,5 |
| Тиурам Д | 0,5-2,5 |
| N,N'-дитиодиморфолин | 2,0-4,0 |
| Оксид цинка | 1,5-5,0 |
| Углерод технический П-514 (N 550) | 15,0-30,0 |
| Углерод технический Т 900 | 55-75,0 |
| Сажа белая БС-100 | 5,0-20,0 |
| Дибутилсебацинат | 5,0-15,0 |
| Поливинилхлорид ЕП-6602с | 10,0-25,0 |
| Диафен ФП | 1,0-3,0 |
| Стеариновая кислота | 0,5-2,5 |
Признаки: введение в композицию дополнительных ингредиентов: дибутилсебацината, поливинилхлорида ЕП-6602с и диафена ФП, а также использование в качестве каучука - СКН-26 СМ или СКН-26 АСМ; в качестве ускорительной группы дополнительно - N,N'-дитиодиморфолина, в качестве наполнителя - углерода технического П-514 или N 550, углерода технического Т 900 и сажи белой БС-100 являются существенными признаками, отличающими заявляемую резиновую смесь от ее ближайшего аналога.
Резиновые композиции были изготовлены в резиносмесителе PC 71-23 в две стадии: первая стадия - каучук синтетический нитрильный СКН-26 СМ, сажа белая БС-100, углерод технический N 550, углерод технический Т 900, дибутилсебацинат, поливинилхлорид ЕП-6602с, оксид цинка, стеарин, диафен ФП, N,N'-дитиодиморфолин; вторая стадия - продукт первой стадии, сера, тиурам Д.
Примеры рецептур резиновых композиций приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||
| № п/п | Наименование ингредиентов | Количественное содержание на 100 мас.ч. каучука | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| 1 | Каучук СКН-26 СМ (СКН-26 АСМ) | 100,0 | 100,0 | 100,0 |
| 2 | Углерод технический П 514 (N 550) | 15,0 | 20,0 | 30,0 |
| 3 | Углерод технический Т 900 | 75,0 | 65,0 | 55,0 |
| 4 | Дибутилсебацинат | 5,0 | 10,0 | 15,0 |
| 5 | Поливинилхлорид ЕП-6602с | 10,0 | 17,0 | 25,0 |
| 6 | Сера | 0,5 | 1,5 | 2,5 |
| 7 | N,N'-дитиодиморфолин | 4,0 | 3,0 | 2,0 |
| 8 | Тиурам Д | 2,5 | 1,5 | 0,5 |
| 9 | Оксид цинка | 1,5 | 3,5 | 5,0 |
| 10 | Стеариновая кислота | 0,5 | 1,5 | 2,5 |
| 11 | Диафен ФП | 3,0 | 2,0 | 1,0 |
| 12 | Сажа белая БС-100 | 20,0 | 10,0 | 5,0 |
| Итого: | 237,0 | 235,0 | 243,5 |
Результаты испытаний вулканизатов на основе вышеуказанных композиций для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||||
| № п/п | Наименование показателей | По ТУ на изделие | Прототип | Фактические показатели | ||
| 1 | 2 | 3 | ||||
| 1 | Условная прочность при растяжении, МПа, не менее | 12,0 | 14,5 | 12,5 | 12,8 | 13,1 |
| 2 | Относительное удлинение, %, не менее | 250 | 280 | 291 | 288 | 280 |
| 3 | Твердость по Шору, усл. ед., в пределах | 60-75 | 70 | 72 | 72 | 74 |
| 4 | Температурный предел хрупкости, °C, не выше | -55 | -55 | -65 | -60 | -60 |
| 5 | Удельное объемное сопротивление, Ом-см, не менее | 1×109 | - | 8,4×109 | 1,9×1010 | 2,1×1010 |
| 6 | Изменение относительного удлинения при разрыве после старения в воздухе (100±1)°C в течение 24±5 ч, в пределах | -35-0 | - | -25,8 | -20,5 | -10,8 |
| 7 | Относительная остаточная деформация при 20% статической деформации сжатия после старения в воздухе при 100°C в течение 24 ч, не более | 35 | 32 | 18,9 | 18,2 | 17,5 |
| 8 | Эластичность по отскоку, %, не менее | 30 | - | 42 | 40 | 35 |
| 9 | Сопротивление раздиру, кг/см2 | - | 40 | 38 | 42 | 40 |
Как видно из таблицы 2, вулканизаты по предлагаемому изобретению увеличивают ресурс работоспособности за счет повышения восстанавливаемости после сжатия до 80% (показатель «Относительной остаточной деформации при 20% статической деформации сжатия после старения в воздухе при 100°C в течение 24 часов» не более 20%), имеют хорошую прочность, удельное объемное сопротивление, отличную морозостойкость и сопротивление раздиру на уровне наиболее близкого аналога. При этом сохраняется уровень значений других показателей вулканизатов.
Таким образом, заявляемая резиновая композиция позволяет значительно увеличить ресурс работоспособности изготовленных из нее готовых изделий, а именно подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений.
Резиновая композиция для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений, включающая каучук, серный вулканизующий агент: серу, ускорительную группу: тиурам-Д, активатор вулканизации: оксид цинка и стеариновую кислоту; наполнитель: углерод технический, отличающаяся тем, что в качестве каучука использован каучук синтетический нитрильный СКН-26 СМ или СКН-26 АСМ, в качестве ускорительной группы дополнительно включен - N,N'-дитиодиморфолин, в качестве наполнителя - углерод технический П-514 или N 550, углерод технический Т 900 и сажа белая БС-100, кроме того, композиция дополнительно содержит пластификатор - дибутилсебацинат, поливинилхлорид ЕП-6602 с и диафен ФП при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| каучук синтетический нитрильный | |
| СКН-26 СМ или СКН-26 АСМ | 100 |
| сера | 0,5-2,5 |
| тиурам Д | 0,5-2,5 |
| N,N'-дитиодиморфолин | 2-4 |
| оксид цинка | 1,5-5,0 |
| углерод технический П-514 или N 550 | 15-30 |
| углерод технический Т 900 | 55-75 |
| сажа белая БС-100 | 5-20 |
| дибутилсебацинат | 5-15 |
| поливинилхлорид ЕП-6602с | 10-25 |
| диафен ФП | 1-3 |
| стеариновая кислота | 0,5-2,5 |
