RU2407761C1 - Polymer-rubber composition for making rail and sleeper pads for damping rail braces - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: rubber composition contains the following in pts. wt: synthetic nitrile rubber SKN-26 or SKN-26 ASM 100, suphur 0.5-2.5; an acceleration group: thiuram D 0.5-2.5, N,N'-dithiomorpholine 2-4, vulcanisation activator: zinc oxide 1.5-5.0; filler: technical carbon P-514 15-30, technical carbon T 900 55-75, white soot BS-100 5-20, plasticiser: dibutyl sebacate 5-15, polyvinyl chloride EP-6602s 10-25, diaphene FP 1-3, stearic acid 0.5-2.5.

EFFECT: composition prolongs life of the ready article due to high restorability after compression.

2 tbl

Description

Изобретение относится к резинотехнической промышленности, в частности к производству полимерных композиций для изготовления железнодорожных подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений повышенной долговечности.The invention relates to the rubber industry, in particular to the production of polymer compositions for the manufacture of railway rail and rail gaskets-shock absorbers of rail fasteners of increased durability.

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.:A well-known rubber mixture for the manufacture of under-rail and head-mounted gaskets-shock absorbers for rail fastenings (see RF patent No. 2226902, application. 2006.08.16., Publ. 2008.06.20., Class C08L 9/00), including synthetic rubber; a vulcanizing group consisting of sulfur, tetramethylthiuramdisulfide, N, N'-dithiodimorpholine and zinc oxide, and a filler: technical carbon, the mixture additionally containing styrene-butadiene rubber with styrene content of 22-25 wt.%, divinyl rubber with content of CIS-1 units, 4 from 87 to 95%, styrene-butadiene rubber with a content of bound styrene and alpha-methylstyrene from 58-68%, stearic acid, N-phenyl-N'-isopropyl-p-phenylenediamine, polymerized 2,2,4-trimethyl-1, 2-dihydroquinoline, petroleum bitumen, kaolin and fine precipitated silicon dioxide, in the following ratio of the components of the rubber mixture, parts by weight:

Каучук бутадиенстирольныйStyrene-butadiene rubber   с содержанием стирола 22-25 мас.%with a styrene content of 22-25 wt.% 60-7060-70 Каучук дивиниловыйDivinyl rubber   с содержанием звеньев ЦИС-1,4 87-95%with the content of links CIS-1,4 87-95% 5,0-10,05.0-10.0 Каучук бутадиенстирольный с содержанием связанногоStyrene-butadiene rubber with bonded   стирола и альфа-метилстирола от 58-68%styrene and alpha-methylstyrene from 58-68% 15-3015-30 Синтетический каучук цис-1,4 полиизопреновыйSynthetic rubber cis-1,4 polyisoprene 5,0-10,05.0-10.0 СераSulfur 0,5-1,00.5-1.0 Оксид цинкаZinc oxide 4,0-5,04.0-5.0 ТетраметилтиурамдисульфидTetramethylthiuram disulfide 0,5-1,00.5-1.0 N,N'-дитиодиморфолинN, N'-dithiodimorpholine 1,0-2,01.0-2.0 Стеариновая кислотаStearic acid 0,9-1,50.9-1.5 N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиаминN-phenyl-N'-isopropyl-p-phenylenediamine 1,0-2,01.0-2.0 Полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолинPolymerized 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline 1,0-2,01.0-2.0 Нефтяной битумOil bitumen 4,0-5,04.0-5.0 КаолинKaolin 20,0-40,020,0-40,0 Технический углерод с удельнойCarbon black with specific   геометрической поверхностью 20-26 м²/гgeometric surface of 20-26 m ² / g 30,0-50,030.0-50.0 Тонкодисперсный осажденный диоксид кремнияFine precipitated silica 20,0-25,020.0-25.0

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.The vulcanizates obtained from the rubber compound according to the aforementioned patent have high strength characteristics and excellent frost resistance, however, they have high values of the “Relative residual deformation at 20% static compression deformation after aging in air at 100 ° C for 24 hours”, which is negative affects the performance of the product.

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.:The closest in technical essence and the achieved positive effect (prototype) is a polymer composition for products for various purposes, including for the manufacture of rail and head rail shock absorber gaskets (see RF patent No. 2306323, claimed. 2006.06.07., Publ. 2007.09.20., According to CL C08L 9/00), including: rubber; sulfuric vulcanizing agent: sulfur; accelerator group: thiuram-D; vulcanization activator: zinc oxide and stearic acid; filler: technical carbon; moreover, the composition additionally contains an antioxidant, a copolymer of ethylene with vinyl acetate - sevilen, and as rubber - rubber SKI-3 and SKN-18M or BNKS-18AMN, as an accelerating group additionally - altax and 2-mercaptobenzthiazole, as an antioxidant - acetonanil and diafen FP, in the following ratio of components, parts by weight:

Каучук СКН-18М (БНКС-18АМН)Rubber SKN-18M (BNKS-18AMN) 75,0-90,075.0-90.0 Каучук СКИ-3Rubber SKI-3 10,0-25,010.0-25.0 СераSulfur 2,5-3,52.5-3.5 АльтаксAltax 0,4-1,00.4-1.0 2-Меркаптобензтиазол2-mercaptobenzthiazole 0,3-0,70.3-0.7 Тиурам ДTiuram D 0,1-0,30.1-0.3 Оксид цинкаZinc oxide 9-189-18 Стеариновая кислотаStearic acid 0,5-2,00.5-2.0 Углерод технический П-803Technical carbon P-803 30,0-40,030.0-40.0 Углерод технический К-354Technical carbon K-354 20,0-30,020.0-30.0 ДибутилсебацинатDibutylsebacinate 2,0-3,02.0-3.0 АцетонанилAcetonanil 1,5-3,01.5-3.0 Диафен ФПDiafen FP 3,0-5,03.0-5.0 Сэвилен 11808-340Savilen 11808-340 3,0-5,03.0-5.0

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.Products from this composition have excellent strength, tear resistance and frost resistance, but also have a relatively low recoverability after compression, which negatively affects the operational characteristics of the product.

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%).The objective of the present invention is to increase the service life by increasing the recovery after compression up to 80% (the indicator "Relative residual deformation at 20% static compression deformation after aging in air at 100 ° C for 24 hours" is not more than 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.The technical result achieved by the invention is to significantly increase the service life of manufactured products intended for use in rail transport as rail and head rail shock absorber liners of increased durability.

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.:The problem is solved in that in the rubber composition for the manufacture of rail and head rail gaskets-shock absorbers of rail fasteners, including: rubber; sulfuric vulcanizing agent: sulfur; accelerator group: thiuram-D; vulcanization activator: zinc oxide and stearic acid; filler: technical carbon, according to the invention, synthetic nitrile rubber SKN-26 SM or SKN-26 AFM was used as rubber; additionally N, N'-dithiodimorpholine as an accelerating group, technical P-514 or N 550 carbon, technical T 900 carbon black and BS-100 white carbon as an excipient, and the composition additionally contains a plasticizer - dibutyl sebacinate (DBS), EP polyvinyl chloride -6602s, diafen FP, in the following ratio of components, parts by weight:

Каучук синтетический нитрильныйSynthetic nitrile rubber   СКН-26 СМ или СКН-26 АСМSKN-26 SM or SKN-26 AFM 100,0100.0 СераSulfur 0,5-2,50.5-2.5 Тиурам ДTiuram D 0,5-2,50.5-2.5 N,N'-дитиодиморфолинN, N'-dithiodimorpholine 2,0-4,02.0-4.0 Оксид цинкаZinc oxide 1,5-5,01,5-5,0 Углерод технический П-514 (N 550)Technical carbon P-514 (N 550) 15,0-30,015.0-30.0 Углерод технический Т 900Technical carbon T 900 55-75,055-75.0 Сажа белая БС-100Soot white BS-100 5,0-20,05.0-20.0 ДибутилсебацинатDibutylsebacinate 5,0-15,05.0-15.0 Поливинилхлорид ЕП-6602сPolyvinyl chloride EP-6602s 10,0-25,010.0-25.0 Диафен ФПDiafen FP 1,0-3,01.0-3.0 Стеариновая кислотаStearic acid 0,5-2,50.5-2.5

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.Signs: introduction of additional ingredients into the composition: dibutyl sebacinate, EP-6602c polyvinyl chloride and FP diaphhen, as well as use as rubber - SKN-26 SM or SKN-26 AFM; additionally N, N'-dithiodimorpholine as an accelerating group, technical P-514 or N 550 carbon, technical T 900 carbon and white BS-100 carbon black are significant attributes that distinguish the claimed rubber mixture from its closest analogue.

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.The rubber compositions were made in the PC 71-23 rubber mixer in two stages: the first stage - synthetic nitrile rubber SKN-26 SM, white carbon black BS-100, technical carbon N 550, technical carbon T 900, dibutyl sebacinate, EP-6602c polyvinyl chloride, zinc oxide , stearin, diafen AF, N, N'-dithiodimorpholine; the second stage is the product of the first stage, sulfur, thiuram D.

Примеры рецептур резиновых композиций приведены в таблице 1.Examples of formulations of rubber compositions are shown in table 1.

Таблица 1Table 1 № п/пNo. p / p Наименование ингредиентовName of ingredients Количественное содержание на 100 мас.ч. каучукаQuantitative content per 100 parts by weight rubber 1one 22 33 1one Каучук СКН-26 СМ (СКН-26 АСМ) Rubber SKN-26 SM (SKN-26 ASM) 100,0100.0 100,0100.0 100,0100.0 22 Углерод технический П 514 (N 550)Technical carbon P 514 (N 550) 15,015.0 20,020,0 30,030,0 33 Углерод технический Т 900Technical carbon T 900 75,075.0 65,065.0 55,055.0 4four ДибутилсебацинатDibutylsebacinate 5,05,0 10,010.0 15,015.0 55 Поливинилхлорид ЕП-6602сPolyvinyl chloride EP-6602s 10,010.0 17,017.0 25,025.0 66 СераSulfur 0,50.5 1,51,5 2,52.5 77 N,N'-дитиодиморфолинN, N'-dithiodimorpholine 4,04.0 3,03.0 2,02.0 88 Тиурам ДTiuram D 2,52.5 1,51,5 0,50.5 99 Оксид цинкаZinc oxide 1,51,5 3,53,5 5,05,0 1010 Стеариновая кислотаStearic acid 0,50.5 1,51,5 2,52.5 11eleven Диафен ФПDiafen FP 3,03.0 2,02.0 1,01,0 1212 Сажа белая БС-100Soot white BS-100 20,020,0 10,010.0 5,05,0 Итого:Total: 237,0237.0 235,0235.0 243,5243.5

Результаты испытаний вулканизатов на основе вышеуказанных композиций для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов приведены в таблице 2.The test results of the vulcanizates based on the above compositions for the manufacture of rail and head-mounted gaskets-shock absorbers are shown in table 2.

Таблица 2table 2 № п/пNo. p / p Наименование показателейThe name of indicators По ТУ на изделиеAccording to the technical specifications for the product ПрототипPrototype Фактические показателиActual figures 1one 22 33 1one Условная прочность при растяжении, МПа, не менееConditional tensile strength, MPa, not less 12,012.0 14,514.5 12,512.5 12,812.8 13,113.1 22 Относительное удлинение, %, не менееRelative elongation,%, not less 250250 280280 291291 288288 280280 33 Твердость по Шору, усл. ед., в пределахShore hardness, conv. units, within 60-7560-75 7070 7272 7272 7474 4four Температурный предел хрупкости, °C, не вышеThe temperature limit of brittleness, ° C, not higher -55-55 -55-55 -65-65 -60-60 -60-60 55 Удельное объемное сопротивление, Ом-см, не менееVolume resistivity, Ohm-cm, not less 1×10⁹ 1 × 10 ⁹ -- 8,4×10⁹ 8.4 × 10 ⁹ 1,9×10¹⁰ 1.9 × 10 ¹⁰ 2,1×10¹⁰ 2.1 × 10 ¹⁰ 66 Изменение относительного удлинения при разрыве после старения в воздухе (100±1)°C в течение 24±5 ч, в пределахChange in elongation at break after aging in air (100 ± 1) ° C for 24 ± 5 hours, within -35-0-35-0 -- -25,8-25.8 -20,5-20.5 -10,8-10.8 77 Относительная остаточная деформация при 20% статической деформации сжатия после старения в воздухе при 100°C в течение 24 ч, не болееRelative residual deformation at 20% static compression deformation after aging in air at 100 ° C for 24 hours, no more 3535 3232 18,918.9 18,218.2 17,517.5 88 Эластичность по отскоку, %, не менее Bounce elasticity,%, not less than 30thirty -- 4242 4040 3535 99 Сопротивление раздиру, кг/см² Tear resistance, kg / cm ² -- 4040 3838 4242 4040

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.As can be seen from table 2, the vulcanizates according to the invention increase the service life by increasing the recovery after compression up to 80% (the indicator "Relative residual deformation at 20% static compression deformation after aging in air at 100 ° C for 24 hours" no more than 20 %), have good strength, specific volume resistance, excellent frost resistance and tear resistance at the level of the closest analogue. At the same time, the level of values of other indicators of vulcanizates is preserved.

Таким образом, заявляемая резиновая композиция позволяет значительно увеличить ресурс работоспособности изготовленных из нее готовых изделий, а именно подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений.Thus, the inventive rubber composition can significantly increase the service life of the finished products made from it, namely, rail and head rail gaskets-shock absorbers of rail fasteners.

Claims (1)

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 Rubber composition for the manufacture of rail-mounted and rail-mounted shock absorbers for rail fasteners, including rubber, sulfuric vulcanizing agent: sulfur, accelerator group: thiuram-D, vulcanization activator: zinc oxide and stearic acid; filler: technical carbon, characterized in that synthetic nitrile rubber SKN-26 SM or SKN-26 AFM is used as rubber, N, N'-dithiodimorpholine is additionally included as an accelerator group, technical carbon P-514 is used as filler, or N 550, technical carbon T 900 and white carbon black BS-100, in addition, the composition additionally contains a plasticizer - dibutyl sebacinate, polyvinyl chloride EP-6602 s and diafen FP in the following ratio, wt.h .:
synthetic nitrile rubber SKN-26 SM or SKN-26 AFM one hundred sulfur 0.5-2.5 tiuram D 0.5-2.5 N, N'-dithiodimorpholine 2-4 zinc oxide 1,5-5,0 technical carbon P-514 or N 550 15-30 technical carbon T 900 55-75 soot white BS-100 5-20 dibutyl sebacinate 5-15 polyvinyl chloride EP-6602s 10-25 Diafen FP 1-3 stearic acid 0.5-2.5