В настоящее время применяемые в различных химических производствах,
антикоррозионной технике, машиностроении и других отраслях промышленности прокладочно-уплотнительные,
конструкционные и защитные коррозионно-, озоно- и термостойкие резины, пластмассы, парониты,
эбониты, асборезины, пентапласт и другие материалы уже не отвечают возросшим требованиям
промышленности.
Эти материалы обладают низкой коррозионной и термической стойкостью, быстро набухают и разрушаются в
агрессивных средах, загрязняют эти среды и рассчитаны на длительную эксплуатацию при 70 - 90 °С, в
то время как многие современные химические процессы проводятся при 100 - 200 °С и выше.
Поскольку во многих высоко агрессивных и высокотемпературных средах химических производств такие
изделия, как, например, прокладки химической аппаратуры, фланцевые уплотнения, мембраны, диафрагмы
запорной арматуры и другие изделия из резин или пластиков, вообще неработоспособны, предприятия
вынуждены применять в качестве, например, уплотнительных материалов резиновые прокладки во
фторопластовых чехлах. Они также быстро выходят из строя вследствие текучести и механического
разрушения под нагрузкой тонкого фторопластового чехла и последующего быстрого разрушения резин
проникающей агрессивной средой. В некоторых случаях применяют даже свинцовые прокладки или
прокладки из жесткого паронита. Однако при затяжке уплотнения, например в эмалированных химических
реакторах, они могут разрушить эмаль реакторов в местах наибольшей концентрации напряжений. Кроме
того, паронит асборезины легко набухают в агрессивных средах и часто под давлением паров или
парогазовых смесей в реакторе разрушаются. Применение в качестве прокладочно-уплотнительных
материалов высокохимическистойкого фторопласта положительного результата также не даст вследствие
его текучести под нагрузкой.
В этой связи были разработаны новые высокоэффективные композиционные коррозионно-термостойкие
прокладочно-уплотнительные и защитные эластичные полимерные материалы типа БС-45 (ВС-41, БС-43),
работоспособные в диапазоне температур - 60 - 350°С и термостойкие материалы (типа Б-800, Б-850),
работоспособные в диапазоне температур от - 60 до 375 °С для замены существующих устаревших
аналогов - резин, пластмасс, паронита, эбонитов, асборезиновых материалов и др.
Задача создания таких отверждаемых эластичных каучукопластиковых композиционных материалов была
решена благодаря применению принципиально нового типа полиолефинового каучука, впервые
разработанного нами [I]. Быстро вулканизующийся хлорированный коррозионно-, озоностойкий
этиленпропиленовый сополимер хорошо совмещается (в отличие от исходного эластомера) со всеми типами
высоко-непредельных каучуков. В этих композициях использованы новые термоогнекоррозионностойкие
хлорированные полиолефины, ряд синтетических смол, катализаторов, специальных отвердителей,
наполнителей, мягчителей и другие компоненты.
Для изготовления таких материалов было разработано и создано производство принципиально нового типа
на основе сочетания в едином потоке оборудования для переработки пластмасс и резин [2].
Материалы типа БС-45 (БС-41, БС-43) предназначены для применения в качестве
прокладочно-уплотнительных, защитных, формованных, конструкционных и других изделий в химических
производствах и антикоррозионной технике и для гуммирования химического оборудования в химической,
нефтехимической промышленности, антикоррозионной технике, а также в машиностроении, судостроении,
авиастроении, электротехнике, автомобилестроении, металлургической и всех других отраслях
промышленности, в которых существуют какие-либо химические процессы. Предлагаемые материалы могут
эксплуатироваться длительное время в диапазоне температур от - 60 до 350 °С в контакте с сильными
окислителями, концентрированными кислотами, щелочами, растворами солей и другими высокоагрессивными
средами. Они стойки к биологической коррозии и по работоспособности в 10 - 80 раз превосходят
лучшие серийные отечественные и импортные аналоги указанного типа.
Высокотермостойкий полимерный материал Б-850 (Б-800) предназначен для изготовления эластичных
термостойких высокогерметичных прокладочно-уплотнительных и конструкционных изделий, для
изготовления эластичных термостойких прокладок, вакуум-формовочных приспособлений (пресс-камер),
диафрагм, мембран для высокотемпературной опрессовки и отверждения композиционных материалов
(стекло-, угле-, металлопластики и др.) в упомянутых отраслях промышленности, а также в качестве
прокладочно-уплотнительных изделий в энергетике, газовой промышленности и других отраслях с
тепловыми процессами при 375 °С и давлении до 350 атм.
Материал Б-850 высокоработоспособен во всех известных теплоносителях - перегретом паре, горячей воде,
воздухе, азоте, глицерине и др. и превосходит по эксплуатационной выносливости лучшие серийные
резины в 10-30 раз при 160°С, а также обеспечивает длительную эксплуатацию при >160 °С, когда
серийные резины, рсзиноткани, пленки и пластмассы вообще не работоспособны.
Материалы БС-45 и Б-850 прошли широкую апробацию с положительным результатом всеми ведущими НИИ
химической, нефтехимической, авиационной, машиностроительной и других отраслей промышленности,
а также на 36 ведущих промышленных предприятиях этих отраслей и внедрены в производство. Их
преимущество по сравнению с наиболее широко применяемой теплостойкой резиной ИРП-181 – также и их
меньшая плотность, что обусловливает на 30% меньший расход этих материалов. Сохранение прочностных
свойств материалов Б-850, БС-45 и основных марок промышленных коррозионно-термостойких резин,
применяемых в химических производствах после теплового старения 24 ч при 160°С, составляет
соответствен но 116 – 124 и 12 — 33%, что подтверждает подавляющее преимущество этих материалов.
Одним из основных показателей химической стойкости и защитной способности полимерных материалов
является не только химическая и термическая их стойкость, но и степень непроницаемости (стойкость
к диффузии) по отношению к жидким агрессивным средам и газам.
Материалы БС-45 и Б-850 разработаны с расчетом, чтобы их термохимическая стойкость и непроницаемость
по отношению к жидким агрессивным средам и газам была максимальной по сравнению с такими
показателями для существующих отечественных и импортных резин и пластиков. Исключительно плотная
упаковка макромолекулярных цепей полимерной основы и монолитность конечных каучуково-пластиковых
композиций, обусловленных специальными методами их переработки в пласт-массосмесителе, на вальцах
и каландрах, обеспечила наивысшую по сравнению с известными резинами и полимерными материалами
непроницаемость к агрессивным жидкостям и газам.
Выполнили сравнительное определение коэффициентов диффузии различных агрессивных сред через материал
БС-41 (типа БС-45) и наиболее широко применяемую серийную кислотощелочетермостойкую резину КЩ с
помощью метода радиоактивных индикаторов [З].
Материал БС-41 имеет исключительно низкую проницаемость и превосходит резину КЩ по диффузионной
стойкости к 20%-ной НС1 в 10 раз, к 20%-ной монохлоруксусной кислоте - в 100 раз. При этом
коэффициент диффузии 20%-ной НС1 в БС-45 существенно зависит от температуры. Таким образом,
материал СС-41 обладает исключительно низкой проницаемостью к жидким неорганическим и органическим
агрессивным средам, что обусловливает исключительно высокую защитную способность и позволит в
перспективе существенно снизить толщину защитных гуммировочных покрытий металлов по сравнению с
серийными резинами.
Коэффициент водопроницаемости БС-45 при 23°С составляет 0,5*10-11, что в 100 раз ниже такового у
серийных резин [З].
Одна из областей применения разработанных материалов - изготовление газонепроницаемых изделий:
герметизирующих прокладок и уплотнений реакторов, фланцевых соединений трубо-, газо- и паропроводов,
баллонов, емкостей, работающих под высоким (до 350 атм.) давлением, а также, как уже говорилось,
вакуум-формовочных приспособлений для опрессовки и формования теплозащитных и композиционных
материалов [4, 5].
В условиях, когда исключительно важна газонепроницаемость, материал Б-800 (тип БС-45) превосходит
все известные аналоги - резины, резиноткани, полиимидные пленки, герметики и др., применяемые для
этих целей. По воздухонепроницаемости при высокой (до 200 °С) температуре и под давлением 5 атм. он
на уровне лучшего известного мирового аналога - дорогостоящей непроницаемой полиимидной пленки
Ричмонд Н8-62 (США).
Поскольку материал БС-45 обладает высокой эластичностью и ударопрочностью, его можно применять в
условиях, когда невозможно использование жестких или хрупких пластиков, диабазовых плиток, смол,
пентапласа, ПВХ, эмалей. Это эластичные прокладки, уплотнители фланцев трубопроводов, крышек
реакторов, эластичные диафрагмы, конструкционные детали, мембраны, шланги, торцевые уплотнения
насосов для перекачки агрессивных сред, запорные клапаны арматуры, ударопрочная гуммировка,
футеровка и химическая защита реакторов, различных емкостей и др.
Сравнительные испытания материала БС-45 и серийных отечественных и импортных коррозионно-стойких
резин и пластмасс в 169 различных агрессивных средах по известным методикам показали его
существенное преимущество [2-6].
Расширенные испытания БС-45 по методике СЭВ-РС 2495-70 при 95-100 °С в различных агрессивных средах
подтвердили, что этот материал относится к высокохимическистойким полимерным материалам.
Коэффициент химической стойкости БС-45 по этой методике во всех изученных средах (кислоты, щелочи,
вода и др.) достаточно высок: в пределах 0,79-0,95.