Вулканизуемая полимерная композиция на основе стереорегулярного каучука
Oil HCAHHE
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11, 01. 80 (21) 2888468/23-05 с присоединением заявки М (23) Приоритет
Опубликовано 07.03.83, Бюллетень Йо 9
Дата опубликования описания 070383
Союз Советскик
Социалистических
Республик
pi 1 0023 3 3 (51)М Кн з
С 08 Ь 9/00
С 08 К 3/04
Государственный комитет
СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК678 ° 7. (088. 8) Ю.Н.Никитин, С.В.Орехов, Н.Н.Расторгуева, A.Å.Ê ùíåâ, Н.E.Ìîëîäûõ, Н.P Ãîí÷àð, Н.A.Êóçíåöîâà, P.È.Ãð éô и A.Â.Åâñòèãíååâà
Всесоюзный научно-исследовательский институт технического углерода, Научно-исследовательский проектно-ксМструкторский технологический кабельный институт и Московский ордена
Трудового Красного Знамени институт тонкой химической технологии им. М.В.Ломоносова (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) ВУЛКАНИЗУЕМАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
HA ОСНОВЕ СТЕРЕОРЕГУЛЯРНОГО КАУЧУКА
Данное изобретение относится к резиновой промышленности и касается разработки вулканизуемой полимерной композиции на основе стереорегулярного каучука.
Известна вулканизуемая полимерная композиция на основе стереорегулярного каучука, например ЦИС-полииэопрена, включающая наполнители: сажу (ацетиленовую) и графит, например в соотношении 100:70:35 (1).
Однако требуемый для экрана кабеля уровень удельного объемного сопро тивления вулканизатов такой композиции (не более 10 ом.см) достигается только при очень высоком содержании сажи — более 2 вес. ч. на 1 вес. ч. графита и более 100 вес. ч, на
100 вес. ч. каучука; при этом композиция имеет низкую пластичность, а вулканизаты — низкую прочность (1).
Известна также вулканизуемая поли мерная композиция на основе стереорегулярного каучука, включающая наполнители — графит и высокоструктурную сажу, обработанную 0,2-0,6%-ным раствором азотной кислоты в соотноше нии (вес. %): 30-35:16,5-25:20-40 (2) Однако данная смесь имеет пониженные пластичность, злектропроводность, а резины из нее — низкую прочность.
Цель изобретения - одновременное повышение пластичности композиции, электропроводности и прочности резин иэ данной композиции.
Поставленная цель достигается тем, что вулканизуемая полимерная композиция на основе стереорегулярного каучука, включающая наполнители - сажу и графит, в качестве сажи содержит активную печную сажу с коэффициентом пористости 2,4-3 и отношением площа15 дей поверхности макропор и микропор
1:2-4 и графит при соотношении к саже 0,75-6,0г1 в количестве 95170 вес. ч. наполнителей на 100 вес. каучука.
Изобретение иллюстрируют примеры.
Пример 1. На лабораторных вальцах при температуре валков 7080 C и загрузке каучуков 200 r готовят вулканиэуемую полимерную композицию следующего состава (вес. ч.): цис-полиизопрен СКИ-3-50, цис-полибутадиен СКД-50, стеариновая кисло-, та — 10 окись цинка — 5, дибутилфталат — 10, трансформаторное масло — 30, неоэон Д-1, каптакс — 1,5;
1002313 тиурам 2,5 и смесь активной печной сажи с графитом в соотношении 1,22133 (содержание сажи 73 вес. ч, и графита 60 вес. ч. на 100 вес, ч, каучука). Активная печная сажа имела диаметр элементарных частиц 23 ммк
l удельную геометрическую поверхность
102 м /г,, удельную внешнюю поверхg ность 148 м /г и удельную абсорбционную поверхность 253 м7 г. Коэффи1 циент пористости поверхности сажи 2,48; отношение площадей поверхности макропор и микропор — 1:2,3.
Приготовление композиции повторяют, увеличивая содержание графита до 73 вес.ч. на 100 вес.ч. каучуков.
Соответственно соотношение сажи и графита уменьшается до 1, а содержание смеси сажи с.графитом увеличивается до 146 вес. ч ° на 100 вес, ч, каучуков. 20
Приготовление композиции повторя. ют, увеличивая в ней содержание графита до 80 вес. ч. и трансформаторного масла до 40 вес.ч,на 100 вес.ч, каучуков . Соответственно соотношение 25 сажи и графита уменьшается до 0,91, а содержание смеси сажи с графитом увеличивается до 153 вес. ч. на
100 вес. ч ° каучуков.
Приготовление композиции повторя- 30 ют, увеличивая в ней содержание графита до 9 Вес. ч.и трансформаторного масла до 50 вес. ч, на 100 вес.ч. каучуков. Соответственно соотношение сажи и графита уменьшается до 0,71, а содержание смеси сах<и с графитом увеличивается до 163 вес. ч, на
100 вес ° ч. каучуков.
Приготовление композиции повторяют, изменяя в ней содержание сажи 40 до 83 вес. ч, и.графита до 14 вес.ч, на 100 вес. ч, каучуков, Соответственно соотношение сажи и графита увеличивается до 6, а содержание смеси сажи с графитом уменьшается до 97 вес. ч, на 100 вес. ч, каучуков.
Приготовление композиции повторяют, изменяя в ней содержание сажи до 73 вес.ч., графита до 95 вес.ч, и трансформаторного масла до 40 вес, ч. на 100 вес,ч. каучуков, Соответствен-50 но соотношение сах<и и графита умень" шается до 0,77, а содержание смеси сажи с графитом увеличивается до
168 вес,ч. на 100 вес.ч. каучуков, Параллельно готовят также конт- 55 рольную композицию такого же состава со смесью высокоструктурной печной сажи IIN-1003 по ТУ 3811532-76 обработанной при грануляции 2Ъ-ным водным раствором азотной кислоты, 60 с графитом в соотношении 1 при общем содержании смеси 146 вес, ч. на
100 вес.ч.каучуков. Готовят также две контрольные композиции такого же состава, содержащие соответственно 65
146 вес.ч. и 160 вес.ч. смеси ацетиленовой сажи по Ту 14-7-24-73 с графитом при соотношении 1 и 2 2 Плас тичность вулканизуемых полимерных композиций определяют по ГОСТ 41553. Вулканизацию композиций проводят в прессе при 151 С в течение 15 мин.
Результаты испытания композиций и их вулканизатов приведены в табл. 1, Пример 2, На лабораторных вальцах при температуре валков 8090 С и загрузке каучука 300 г готовят вулканизуемую полимерную композицию следующего состава (вес.ч.): цис-полиизопрен — 100, стеариновая кислота10, окись цинка — 5, неоэон Д-2, каптакс-1,2, дибутилфталат - 10, сосновая смола — 10, сера — 1,5 и смесь активной печной сажи по примеру 1 с графитом в соотношении 0,75-140.
Результаты испытания композиции приведены в табл. 2.
Пример 3. Вулканизуемую полимерную композицию готовят по примеру 2, но применяют смесь активной печной сажи по примеру 1 с графитом в соотношении .1,6 в количестве
130 вес.ч. на 100 вес.ч. каучука.Результаты испытания композиции приведены в табл. 2.
Пример 4. Вулканиэуемую полимерную композицию готовят по примеру 2, но применяют смесь активной печной сажи по примеру 1 с графитом в соотношении 1,33 в количестве
140 вес.ч. на 100 вес.ч. каучука. Готовят также композицию, в которой содержится смесь сажи с графитом в соотношении 1:1 в количестве 160 вес.ч. на 100 вес.ч. каучука. Результаты испытания композиций приведены в табл. 2.
Пример 5, Вулканизуемую полимерную композицию готовят по при" меру 2, но применяют в составе смеси наполнителей активную печную сажу с диаметром элементарных частиц
29 ммк, удельной геометрической поверхностью 82 м /г, удельной внешней поверхностью 118 м /г, удельной ад" сорбционной поверхностью 219 м /г.
Коэффициент пористости поверхности сажи составлял 2,7, а отношение площадей поверхности макропор и микропор 1:4. Результаты испытания композиции приведены в табл. 2.
Из приведенных в табл. 1 данных видно, что предложенная вулканизуемая полимерная композиция при равном соотношении сажи и графита и содержании их смеси превосходит известную композицию с ацетиленовой сажей по электропроводности и прочности резины. Повышение степени наполнения контрольной композиции ацетиленовой сажей до более высоких ее соотношений с графитом приводит к снижению
1002313 резины и пластичность композиции, в отличие от предлагаемой композиции, находятся ниже установленных норм, Т а б л и ц а 1 удельного объема электросопротивления резин, т.е. к повышению их элект. ропроводности, но прочность такой
Состав и свойства полимерных композиций и их вулканизатов на основе комбинации каучуков СКИ-3 и СКД (1:1) по примеру 1
Наименование и характеристика сажи
Сопротивление разрыву вулканизата кгс/см
Содержание смеси сажи с графитом на 100 вес.ч каучуков, вес,ч, Пластич ность смеси
Соотношение сажии графита в смеси
7,4
0,38
133
146
4,2
0,34
3,0
0,34
153
121
5,1
0,31
6,00
2,3
0,34
168
0,77
7 2
0,31
163
0,71
1 00
0;28
7,0
146
Высокоструктурная печ" ная сажа (прототип) Ацетиленовая сажа по
ТУ 14-7-24-73
12,3
0,39
146
1,00
52 б 1
0,28
160
2,20
Нормы контроля качества полимерной композиции для эластичного экрана кабеля не менне не менее не менее
0 30 70 10
Таблица2
Свойства вулканизуеьих полимерных композиций на основе цис-полиизопрена
Пластичность сме си, усл. ед.
Соотношение сажи и графита в смеси
Характеристика печной сажи коэффициент пористости
0,36
140
1:2,3
1:2,3
0,75
2,,48
129
0,34
130
1,60
2,48
Активная печная сажа с коэффициентом пористости 2,62 и отношением площадей поверхности макропор и микропор 1:2,5 отношение площадей макропор и микропор
1,22
1.00 . 0,91
Количество смеси сажи с графитом на 100 вес.ч. кау чука, вес.ч.
Сопротивле ние разрыву вулкани эата, кгс/см
Удельное объемное электросопротивление вулкани" эата, ом.см
Удельное объемное электро- сопротивление вулканиэата, ом.см
1002З1З
Продолжение табл. 2
Характеристика печной сажи
Соотношение сажи и графита в смеси
Количество смеси сажи с графитом на 100 вес.ч. кау чука, вес.ч.
Пластичность смеси, усл.ед.
Сопротивление разрыву вулканиэата, кгс/см
Удельное объемное электросопротивление вулканизата, ом.см коэффициент пористости отноше-. ние площадей макропор и микропор
0,32
2,48 1:2,3 1,33
2,48 1:2,3 1 00
2,70 . 1:4 0,75
140
0,28
160
0,38
140
Требования к качеству композиции для элас тичного экрана кабеля, не менее не менее не более
0,30
l0
Составитель A,Ïèíÿåâ
Редактор Б.Федотов Техред Т.Маточка Корректор М.Коста
Заказ 1723/9 Тираж 492 . .Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г.ужгород уд.Проектная, 4
) При содержании смеси печной сажи и графита в пределах 95-170 вес.ч. 25 на 100 вес.ч. каучуков и соотношении сажи и графита от 0,75 до 6 композиция удовлетворяет требованиям потребителей к качеству экранов кабельных иэделий. Это позволяет применять 30 предложенную композицию для изготовления эластичного экрана вместо металлического, что даст воэможность за счет экономии металла получить большой экономический эффект, а так- 35 же повысить надежность и долговечность кабелей, так как эластичный экран по сравнению с металлической плетенкой более устойчив к механическим воздействиям и не подвергает- 40 ся коррозии при-эксплуатации кабеля.
Итак, как видно из представленных примеров, предложенная композиция в сравнении с прототипом характеризуется повышенной пластичностью, а резины из данной комйозиции — улучшенными электропроводностью и прочностью, Формула изобретения
Вулканизуемая полимерная композиция на основе стереорегулярного каучука, включающая наполнители - сажу и графит, отличающаяся тем, что, с целью одновременного повышения пластичности композиции, электропроводности и прочности резин из данной композиции, последняя в качестве сажи содержит активную печную сажу с коэффициентом пористости поверхности 2,4-3 и соотношением пло" щадей. поверхности макропор.и микропор, равным 1:2-4, и графит при соотношении графита и сажи, равном 0,75-6,0:1, н количестве 95-170 вес.ч. наполнителей на 100 вес.ч. каучука.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Кабанов Ю.Ф.и др. О теплопроводности электропроводящих полимерных материалов.- Кожевенно-обувная промышленность, 9 5, 1977, с. 52.
2. Авторское свидетельство СССР
9 674427, кл. С 08 Ь 9/00, 1975.
