Эластомерные материалы для горнодобывающей техники, эксплуатирующейся в условиях Крайнего Севера - Портнягина, Виктория Витальевна; Петрова, Наталия Николаевна; Мухин, Василий Васильевич; Тимофеева, Екатерина Николаевна; Гаврильев, Тимур Алексеевич (Вестник Томского государственного университета. Химия)
Рассмотрены особенности эксплуатации резинотехнических уплотнительных изделий в составе горнодобывающего оборудования, на примере разработок авторов проанализированы основные способы создания морозостойких резин. Особенностью создания резин для горнодобывающей техники является необходимость достижения в одном материале высокого уровня морозо-, износо-и агрессивостойкости. Опробованы различные методы воздействия на структуру эластомера с целью комплексного улучшения свойств резин: модификация их нанонаполнителями и применение композиционного принципа, когда выбираются два или более полимера, один из которых обладает высокой морозостойкостью, а другие - агрессиво- и износостойкостью. Показан высокий потенциал применения каучуков высокой морозостойкости: пропиленоксидного (СКПО, Тс = -74°С) и эпихлоргидринового HYDRIN T6000 (ЭПХГ, Тс = -74°С), износостойкость и агрессивостойкость которых может быть существенно повышена введением природных бентонитов или углеродных нанотрубок. Показано, что при модификации СКПО бентонитами в количествах до 3 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука формируется эксфолиированная структура, поверхностный слой обогащен бентонитом, что сопровождается существенным улучшением поверхностных свойств. Введение многостенных нанотрубок в ЭПХГ в количестве 1 мас.ч. приводит к увеличению модуля и условной прочности при растяжении, снижению износа на 40%, повышению стойкости в масле ВМГЗ на 43%. Резины на основе СКПО и ЭПХГ обладают высоким уровнем низкотемпературных характеристик: коэффициент морозостойкости Кв при -50°С составляет от 0,7 до 0,9. Композиционный принцип позволяет придать материалам свойства, присущие каждому из полимерных компонентов и обеспечить им новые характеристики. Преимущества его применения при разработке резин для горнодобывающей техники продемонстрированы на примере смесей СКПО и ультрадисперсного политетрафторполиэтилена (УПТФЭ), БНКС-18, БНКС -28 с УПТФЭ, а также смесей на основе трех каучуков: БНКС-18, СКИ-3 и СКД. Использование в эластомерных композициях УПТФЭ, который обладает низким коэффициентом трения, придает им высокую износо- (показатель улучшается до 44%), маслостойкость и стойкость в шахтных рассолах. Композиция на основе БНКС-18, СКИ-3 и СКД включает распространенные каучуки массового производства, она обладает взвешенным комплексом свойств, включающим достаточно высокий уровень низкотемпературных характеристик (Кв при -50°С = 0,5) и износостойкость. Исследование климатической устойчивости резины проводили в условиях г. Якутска при выдержке в нефти Талаканского месторождения, результаты сопоставляли с динамикой изменения свойств промышленной резины на основе БНКС-28, содержащей пластификатор. В обоих случаях происходит интенсивное вымывание пластификатора дибутилфталата, сопровождающееся необратимым снижением Кв, однако морозостойкость смесевой резины выше, поскольку она в этом случае обеспечивается полимером, а не добавкой, которая необратимо теряется при эксплуатации вследствие диффузии. Испытания резины в п. Тикси при экспозиции на воздухе показали, что потеря пластификатора происходит с несколько меньшей скоростью. Использование резин на основе смесей каучуков следует считать приоритетным способом для создания резин для горнодобывающей техники по сравнению с традиционным введением больших количеств пластификаторов.