Совершенствование рецептур резиновых смесей для повышения работоспособности уплотнений

• Автор: Шутов, Николай Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 155 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ Введение
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1. Специфика работы уплотнительных узлов
1.2. Резина - конструкционный материал нефтяного и газового
1.3. оборудования Эксплуатационные свойства резин
1.3.1. Износостойкость резин
1.3.2. Оценка стойкости резин к действию температуры
1.3.3. Сорбционно - диффузионные свойства каучуков и резин
1.3.4. Испытания полимерных материалов на стойкость к
2. старению СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РЕЦЕПТУРЫ РЕЗИНОВЫХ
2.1. СМЕСЕЙ Выбор типа каучука в качестве базового компонента
2.2. резиновых смесей Определение основных ингредиентов и базовой рецептуры
2.3. резиновой смеси Реологические и механические свойств резин
2.4. Сорбционно-диффузионные свойства каучуков и резин
2.5. Расчет сроков сохранности герметичности резиновых уплотнений
3. при контакте с рабочими средами ВВЕДЕНИЕ В РЕЗИНЫ АРМИРУЮЩИХ И
3.1. ТРИБОПОЛИМЕРИЗУЮЩИХ ИНГРЕДИЕНТОВ Выбор армирующих материалов
3.2. Гидроабразивный износ деталей пар трения
3.3. Исследование топографии поверхности деталей пар трения
3.4. Исследование гидроабразивного износа пар трения с
4. трибополимеробразующими ингредиентами ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
4.1. ИЗГОТОВЛЕНИЯ РТИ И РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ Исследование влияния параметров вулканизации на
4.2. свойства резин. Оценка усадочной деформации при переработке резиновых
4.3. смесей Особенности технологии переработки армированных
4.4. резиновых смесей Отработка технологии изготовления опытных партий
резиновых уплотнительных элементов ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ

Повышение работоспособности машин и оборудования - важнейшая задача отраслевого машиностроения. Один из подходов для ее решения -обеспечение продолжительной безотказной работы наименее надежных в эксплуатации узлов, лимитирующих работу всего оборудования. К таким узлам относятся в первую очередь уплотнения, так как параметры резин во многих случаях не соответствуют по ресурсу требованиям производства.
Названные узлы работают в жестких условиях эксплуатации, при этом доступ к уплотнениям ограничен, а срок их службы должен быть не менее чем срок эксплуатации основных узлов оборудования.
Большинство уплотнителей работают при температурах от -40 до +100°С, давлениях до 70 МПа, скоростях скольжения до 1 м/с, наличии агрессивных рабочих сред с абразивными включениями (вода, нефть, газ с содержанием НгБ и СОг, спецгидрожидкости, монтажные смазки и др.). Из условий эксплуатации вытекают требования к резинам: высокие
маслобензостойкость, абразивостойкость, износостойкость, эластичность, прочность, стойкость к повышенным и пониженным температурам.
Для увеличения ресурса этих узлов необходимо изыскать возможности повышения работоспособности уплотнителей путем использования, например, специальных рецептур резиновых смесей или введением соответствующих добавок в стандартные резиновые смеси. Повышение технического уровня резинотехнических изделий (РТИ) позволит увеличить сроки эксплуатации и эффективность использования оборудования, что имеет в условиях рыночной экономики первостепенное значение.
Изучению и улучшению свойств, повышению долговечности резин посвящены фундаментальные работы Ю. С. Зуева, Г. М. Бартенева, И. В. Разумовской, В. Е. Гуля, Л. А. Кондакова, А. И. Голубева, В. Б. Овандера,
A. Т. Санжаровского, Е. Ф. Непомнящего, С. Б. Ратнера, Ю. С. Заславского,
B. Л. Бидермана, Э. Э. Лавендела, В. Н. Потураева, М. М. Резниковского,
А. И. Лукомской, А. Л. Лабутина, Н. С. Пенкина, А. П. Давыдова, а применительно к нефтегазовому оборудованию М. Т. Гусмана, Л. Г. Колпакова, А. С. Лесина, А. И. Марея, А. С. Ганелиной, В. П. Шумилова, Г. М. Никитина и др.
Несмотря на весьма значительное освещение тематики, связанной с исследованием свойств резин как конструкционных материалов, многие практические вопросы требуют разработки более совершенных решений, особенно в части повышения работоспособности, надежности и безотказности изделий при эксплуатации. Эти вопросы могут быть решены на основе научного подхода к каждой конкретной проблеме.
Цель работы.
Повышение безотказности резиновых уплотнений путем корректировки рецептуры резин введением дополнительных ингредиентов в промышленные резиновые смеси.
Научная новизна.
1. Обоснован принцип повышения износостойкости резинового уплотнителя и контртела за счет обеспечения благоприятного сочетания физико - механических и триботехнических свойств пар трения. Показано, что оптимальным, для условия суммарного минимального износа резинометаллической пары трения резиновый элемент изготавливается на основе каучуков СКН-40 и СКМС-30 РП с введением антиоксидантов, включающих ацетонанил, диафен, амид тиофосфоновой кислоты.
проницаемость этих резин. Оптимальным для газопроницаемости считается введение 15...20% наполнителя [87, 108]. При увеличении его содержания до 40% проницаемость увеличивается.
Введение пластификаторов ослабляет межмолекулярное взаимодействие, повышает гибкость цепей макромолекулы, что способствует увеличению газопроницаемости. Так, проницаемость резин БК увеличивается при введении вазелинового масла.
Коэффициенты растворимости газов в эластомерах зависят от .полярности газа и каучука. Например, неполярный кислород лучше растворяется в неполярных каучуках (НК, СКЭПТ), чем в полярных (СКН, ХП) (таблица 2).
Таблица 2 - Растворимость газов в эластомерах при 20...25 °С
Каучук БТО6, м /(лС-Па)
02 со2 бо
НК 1,02...1,12 8,2... 9,0 23,
СКВ 0,97 10
ски 1,12 9,0 -—
скс 0,91 9
СКН 0,54...0,68 12,4...14
ХП 0,75. 8,3
скс* 1,26 4
СКЭПТ* 1,3 (30°) 7,1 (30°) —
СКФ 1,33...1,37 18
БК 1,2 —
* Ненаполненный.
Значительно лучше других газов в каучуках растворяется диоксид углерода. На 1,5...2 порядка выше других газов растворимость диоксида серы в резинах на основе натурального и хлоропренового каучуков.
Величина сорбции органических сред эластомерами определяется параметрами растворимости и величинами энергии когезии.
Практически важными параметрами являются проницаемость