ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

К резинотехническим деталям ответственного назначения, в их числе уникальные и крупногабаритные резинометаллические уплотнители морской буровой техники, резинотканевые специальные уплотнения на высокое и сверхвысокое давление (до 105 МПа) и т.п., предъявляются жесткие и вместе с тем противоречивые требования: они должны обладать достаточно высокой эластичностью для объемной деформации и надежного уплотнения, быть инертными по отношению к рабочим жидкостям и газам, приспосабливаться к широкому диапазону внешних нагрузок, противостоять стиранию (изнашиванию), выдерживать высокие (контактные) напряжения. Эти требования можно удовлетворить, если повысить поверхностную твердость резины, не нарушая эластичности ее сердцевины. Такая оригинальная технология поверхностного модифицирования резины разработана и апробирована на образцах и на реальных деталях.

Работали с образцами резины на основе бутадиен-нитрильных каучуков, используемой для изготовления маслобензостойких деталей буровой техники. Резиновая смесь содержит мас.ч. каучука: бутадиен-нитрильный каучук СКН-40М - 80; бутадиен-нитрильный каучук СКН-18М - 20; тиурам - 2,5; альтакс - 4; окись цинка - 5; кумаронинденовая смола - 2; неозон Д - 2; масло ПН-6 - 4; технический углерод ПМ-15 - 20; технический углерод ПМ-75 - 55. Твердость такой смеси (после вулканизации) по общепринятым методикам составляет 59 у.е. Стандартные образцы для испытаний на истирание и на твердость вулканизировали, как обычно, при температуре 150°С в течение 40 мин. Составы (три варианта А. Б и В0 используемых диффузионных растворов для поверхностного модифицирования резины приведены в таблице 1. По варианту А отдельно приготавливают растворы тиомочевины С ¹⁴ в этиловом спирте и каптакса в диоксане в расчете на получение удельной активности 2,5 мкКи/мл, затем эти растворы смешивают. Полученной смесью обрабатывают поверхность резины при комнатной температуре на протяжении 11-24 часов. После этого проводят сушку в воздушном термостате при 60°С до удаления растворов (до исходной массы образца). Далее проводят термообработку при 140-150°С в течение 1-2 часов. Затем определяют твердость резины, ее истирание (весовую интенсивность износа lg=g(sн a), где g - потеря массы образца; sн - площадь контакта; a - путь трения), определяют также глубину модификации специальным прибором. В вариантах Б и В растворы готовят в органическом растворителе - хлороформе. Результаты поверхностного модифицирования резины сведены в таблицу 2.

Таким образом, по совокупности свойств наибольший эффект поверхностного модифицирования резины достигается при содержании ингредиентов по вариантам Б . В в случае выдержки резины в растворе до 24 часов: по сравнению с исходной (59 у.е.) твердость поверхности возрастает в 1,4-1,5 раза при минимальном износе и наибольей глубине модифицирования до 2,5 мм. Эти показатели соответствуют концентрации дифенилгуанидина в узком диапазоне от 4,736 до 4,763 мас.%. При повышении поверхностной твердости резина выдерживает более высокие контактные напряжения и, следовательно, ее несущая способность возрастает при сохранении эластичности и уплотнительных свойств по объему изделия.

Проведены также опыты по поверхностному модифицированию ряда резинотехнических деталей, в т.ч. резинометаллических уплотнителей буровой техники. Зафиксировано повышение срока службы и некоторое снижение коэффициента трения резины по металлу, что положительно сказывается на эксплуатационных свойствах нефтебурового оборудования, в частности морских превенторов.

Таблица 1

Таблица 2