Вулканизуемая резиновая смесь на основе карбоцепного каучука

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик рц l 002317 (61) Дополнительное к авт.. свид-ву (22) Заявлено 29.1Q81 (21) 3349550/23-05 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 07.0383. Бюллетень ¹ 9 (И) М. К((т. з

С 08 L 9/00

С 08 К 5/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 678.4 (088.8) Дата опубликования описания 07.0383 г

Л.A. Огневский, Г.P. Гольцман, В.В. Вахнейка, Л.Д. Суходольская, В.П. Педан и З.Д. Газзаева

Днепропетровский ордена. Трудового Красного.Знамени химико-технологический институт им. Ф.Э.Дзержинского (72) Авторы изобретения. (71) Заявитель (54 ) ВУЛКАНИЗУЕМАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ HA ОСНОВЕ

КАРБОЦЕПНОГО КАУЧУКА

Изобретение относится к резиновой промьхаленности, в частности к вулканизуемой резиновой смеси, и можЕт быть использовано для изготовления резин общего назначения.

В современной технологии резинового производства важное значение имеют некоторые полярные органические поверхностно-активные соединения, в основном полиспирты и амины, которые, взаимодействуя с ускорителями вулканиэации, каучуком и другими ингредиентами смеси, способствуют ускорению процесса вулканизации и получению ,резин с более высоким комплексом физико-механических свойств.

1.5 jRC(CRgal4O)CCRyr(Cga ) g) CCHgSOC

1 Н3

Найример, известна резиновая смесь на основе карбоцепного каучука,содержащая кроме обычных ингредиентов активатор вулканизации-глицерин, вводимый в количестве 1-3 вес.ч. на

100 вес.ч. каучука (1).

Существенными недостатками этой резиновой смеси являются низкая скорость вулканизации, низкое качество смещения,.

Кроме того, резины из этой смеси обладают неудовлетворительными физико-механическими показателями, в част ности низкими условной прочностью, условным напряжением, эластичностью.

В отличие от полиолов, лучшей активирующей способностью обладают некоторые поверхностно-активные органические аминосоединения.

Известна вулканизуемая резиновая смесь на основе карбоцепного каучука, включающая активатор вулканизации алкилдиоксиэтиленметилметилдиэтиламмонийбензолсульфонат (алкамон ОС-2) формулы где R — алкил С1а НЗ - Стк Нуу в количестве 1 0-20 мас. ч. на

100 мас.ч. каучука (2).

Это техническое решение является наиболее близким (jc заявляемому по сущ ности и достигаемому эффекту.

Добавка алкамона OC-2 к резиновой смеси позволяет сократить время вулканизации, повысить эластичность резин из данной смеси.

Однако активирующее действие алкамона OC-2 нельзя признать удовлетвори тельньм, .так как скор ать вулканиэа1002317 ции резиновых смесей возрастает. незначительно. Качество смешения также остается низким.

Кроме того, недостаточно высокими остаатся физико -механические свойства вулканизатов, в частности условное напряжение и условная прочность резин из этой смеси.

Целью изобретения является ускорение процесса вулканизации резиновых смесей и повышение прочностных пока- () эателей резин.

Указанная цель достигается тем, что вулканизуемая резиновая смесь на основе карбоцепного каучука, включающая активатор вулканизации, в ка- 15 честве активатора вулканиэации содержит диалкилдиоксиэтиленметилметилдизтиламмонийбенэолсульфонат (алкамон, ОС-2).и глицерин в соотношении 1:2 в количестве 1,5-4,5 мас. ч. на 29

100 мас. ч. каучука.

Улучшеиие комплекса физико-механических свойств резины из предлагаемой смеси также обусловлено синергическим эффектом совместного действия 25 алкамона ОС-2 и глицерина.

Для подтверждения синергического эффекта совместного действия алкамона ОС-2 и глицерина были приготовлены резиновые смеси, составы которых у) приведены в табл. l.

Смеси 1 — 3 — контрольные (известные) .

Смеси 4 — 8 — опытные, приготовлены при следующем соотношении компонентов синергической системы алкамон

ОС-2:глицерин 2:1, 1:1,1г2, 1:4, 1:8.

Резиновые смеси приготовляют по известной методике на вальцах

160х320 мм при 70-80 С. в течение 4()

30 мин.

Активирующую добавку вводят в резиновую смесь совместно с сыпучими ингредиентами °

Приготовленные смеси вулканизуют 45 в злектропрессе при 143 С.

Физико- механические испытания вулканизатов резиновых смесей проводят по известным методикам, ГОСТ 269-66.

Результаты физико-механических 5O испытаний представлены.в табл. 2.

На основании данных, полученных при физико-механических испытаниях вулканиэатов, можно сделать вывод, что наилучшим активирующим дейстьием обладает система, содержащая алкамон

ОС-2 и глицерин в соотношении 1:2.

Аналогичным образом были приготовлены резиновые смеси на основе бутадиен-стирольного каучука, отличающи- Я) еся по содержанию синергической системы алкамон OC-2-глицерин в смеси.

Рецептуры указанных смесей приведены в табл. 3.

Результаты физико-механических испытаний резин, полученных иэ вышеприведенных смесей, приведены в табл. 4.

На основании данных, приведенных в табл. 4, можно сделать вывод, что активирующее действие синергической системы алкамон ОС-2-глицерин по сравнению с аналогом и прототипом выше и позволяет снизить время вулканизации резиновых смесей в среднем на 15-20 мин.

Кроме того, улучшается качество смешения резиновых смесей, что повышает их технологичность. Повышаются также физико-механические показатели резин из предлагаемых смесей, в частности условное напряжение и условная прочность резин.

Пример . Для сравнительного анализа были приготовлены резиновые смеси протекторного типа на основе

БСК и CEO.

Резиновую смесь приготовляют в лабораторном двухлитровом реэиносмесителе в две стадии.

На первой стадии смешивают все ингредиенты (кроме вулканиэирующей группы) при скорости вращения роторов

40 об/мин., температуре 140оС в течение 4 мин. Все каучуки и ингредиенты: загружают на нулевой минуте, На второй стадии смешивают маточную смесь и вулканизующую группу, загружаемые на нулевой минуте. Смешение производят в течение 2 мин при скорости вращения роторов 30 об/мин и температуре выгрузки 105 С.

Полученные резиновые смеси вулканизуют в электропрессе при 153 С и

Cf по известной методике проводят испытания физико-механических свойств вулкан изатов .

Рецептуры резиновых смесей на основе БСК и СКД, содержащих синергическую систему алкамон ОС-2-глицерин в соотношении 1:2, приведены в табл. 5.

Физико-механические показатели вулканиэатов иэ резиновых смесей протекторного типа на основе БСК и

СКД приведены в табл. 6.

Как показывают данные таблиц, использование в резиновых смесях в качестве активатора вулканизации синергической системы алкамон OC-2-глицерин по сравнению с прототипом имеет существенные преимущества как по ускорению процесса вулканиэации и качеству смешения смесей, так и по влиянию на физико-механические свойства вулканизатов.

Как видно из таблиц, оптимальной является дозировка активатора вулканизации в количестве 1,5 — 4,5 мас.ч. на 100 мас. ч. каучука при соотноше1002317

Таблица l

Рецептуры резиновых смесей стандартного типа на основе бутадиенстирольного каучука, содержащих синергическче систему алкамон ОС-2-глицерин, при различных соотношениях 1:2 в количестве 1,5-4,5 мас.ч. на .

100 мас.ч. каучука

Наименование ГОСТ ингредиентов или

ТУ

Составы и дозировка, мас. ч.

1 2 3 4 5 6 7 8 базо- прото ана- опытн. опытн. опытн. опытн. опытн. вый тип лог

СКМС-30

APKN-15

ГОСТ

1l113878 100,0

100,0 100,0 1.00,0 100,0 100,0 100,0 100,0

ГОСТ

688 4-.

64 2,0

Стеарин

ГОСТ

10l0662

Алк амон

3,00 2,25 1,5 0,9

0,5

1,5

ГОСТ

625971

Глицерин

3,6

4,0

3,0 1,5 2,25 3,0

ГОСТ

20276

Оксид цинка

5,0

5,0 5,0 5,0

5,0 5,0 5,0

5,0

Технический углерод ПМ-100

ГОСТ

788577

50,0 50,0 50,0 50,0 50 0 . 50,0

ГОСТ

708775 1,5

Альтакс

1,5

1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5

ГОСТ

12776 2,0

Сера

2.,0 2,0

2,0

2,0 2,0 2,0 2,0 нии компонентов в синергической системе алкамон ОС-2-глицерин — 1:2.

Введение активатора в резиновые смеси в количестве меньшем, чем

1,5 мас.ч. на 100 мас. ч, каучука, не приводит к повышению скорости вулканизации, а введение активатора в количестве большем,чем 4,5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука, нецелесообразно, так как не оказывает заметного влияния на.дальнейшее повышение скорости вулканиэации резиновых смесей, качества их смешения, а также на фиэикомеханические свойства вулканиэатов.

1002317

Таблица 2

Наименование показателей (Г IT

Качество смешения, баллы

3 4 4

Оптимальное время вулканизации при

143ОС, мин;

30 20 30 30 40

45

Условное напряжение при 300% удлинении, .

MIIa

16,5

18,5

17,4 24,0 23,2 22,9 20,2 19,5

Условная прочность, МПа

24 6 25 6 24 9 25 8

26,1 27,0 26,3 26,0

Относительное удлинение, В

454

307 328 300

315 346 352 360

Остаточное удлинение, %

16 0

5,5 15

10 16 16 16

Твердость по

TM-2, ед.

63

68 бб 65 64 63

Эластичность по откосу, В

24

25

26 28 27 27

Т а б л и ц а 3

Рецептуры резиновых смесей на основе БСК, содержащих синергическую систему алкамон OC-2-глицерин в соотношении 1:2 в количестве 1,5-4,5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука

Составы резиновых смесей, вес.ч.

ГОСТ

3 базо- прото- анавый тип лог

7 опыт н

4 5 б опытн. опытн. опыты.

СКМС-30

APKM-15

Алкамон

ОС-2

ГОСТ

1010662

0 5 0,6 0,9 1,5

1,5

ГОСТ

6259 71

Глицерин

1,0 1,2 1,8 3,0

3,0

ГОСТ

20276 5,0 5,0

Оксид цинка

5,0 5,0 5,0 5,0

5,0

Наименование ингредиентов

Физико-механические показатели.резин иэ резиновых смесей на основе БСК, содержащих синергическую систему алкамон ОС-2-глицерин, при различных соотношениях алкамона ОС-2 и глицерина в системе

Номер опытной смеси

2 (3 1 4

ГОСТ

11I13872 100,0 100,0 100,0 .100,0 100,0 100,0 100,0

Время введения ингредиентов на вальцах

160х320 мм при 7080 С, мин

1002317

Продолжение табл. 3

Наименование ингредиентов

ГОСТ 1 2 3 или баэо- прото- анаТУ вый тип лог

5 б .7 опытн.опытн on

4 опытн, ГОСТ

788577 50,0 50,0 . 50,0

Технический углерод

МП-100

50,0 50,0 50,0 50,0

ГОСТ

708775 1,5 1,5

Альтакс

1,5 1,5 1,5

1,5

1,5

ГОСТ

12776

Сера

2,0 2,0 2,0

2,0

2,0

2,0 2,0

ГОСТ

688464

Стеарин

2,0

Таблица4 На име нов а н ие показателей

1 2 3 4 . 5 б 7 б 3

60

45

20

22, 0- 22,9

18, 5. 17,4 19, 5

16,6

21,1

Условная прочность, МПа

27,0 26,9 27,0

Относительное удлинение, В

454 307 328

358

Збб

350 346

Остаточное удлинение, В

Твердость по

ТМ-2, ед.

15,5 15

63 62

16,0

18

64

65

60

Эластичность по отскоку, Ъ

28

28

27

Качество смешения, баллы

Оптимальное время вулканизации при

143 С, мин. Условное напряжение при 3 ОО% уд., МПа

Составы резиновых смесей, вес.ч °

Физико-механические покоптели резин из резиновых смесей на основе БСК, содержащих синергическую систему алкамон ОС-2-глицерин в соотношении 1:2 в количестве

1,5-4,5 мас.ч. на 100 мас.ч,каучука

Номер опытной смеси

1 Г 1 ) 24,6 25,6 24,9 26,6

Время введения ин -, гредиентов на вальцах

160х320 мм при 7080 С, мин

1002317

Т а б л и ц а 5

Наименование составов

Ингредиенты и дозировка, мас. ч.

CKNC-30

APKN-15

70,0

70,0

30,0

30,0

Стеарин

2,5

Алкамон

ОС-2

1,5

Глицерин

Оксид цинка

3,0

3,0

Канифрль

2,0

2,0

Фталевый ангидрид

0,5

0,5

Масло

ПН-6Ш

12,0

12,0

ТУ

64-80 2,0

Воск

ЗВ-1

2,0

ТУ6-14

817-76 2,0

Диафен

ФП

2,0

60,0

60,0

ТУ6-14

868-77 1,2

Сульфенамид Ц

1,2

ГОСТ

127-76 2,0

Сера

2,0

Технический углерод

ПН-100

ГОСТ или

ТУ

ГОСТ

11113872

ГОСТ

1492475

ГОСТ

688464

ГОСТ

1010662

ГОСТ

625971

ГОСТ

20276

ГОСТ

1 91 1373

ГОСТ

711977

ГОСТ

872866

ГОСТ

788577

1 базовый

2 3 4 5 6 7 прото- ана- опыт- опыт- опыт- опыттип лог ный ный ный ный

70,0 70,0 70,0 70,0 70,0, 300 300 30,0 300 300

0,3 0 5 1,5 2,0

3,0 0,6 1,0 3,0 4,0

3,0 3,0 3,0 3,0 3,0

2,0 2,0 2,0 2,0 2,0

0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

12,0 12,0 12,0 12,0 12,0

2,0 2,0 2,0 2,0 2,0

2,0 2,0 . 2,0 2,0 2,0

60,0 60,0 60,0 60,0 60,0

1,2 1,2 1,2 1,2 1,2

2,0 2,0 2,0 2,0 2,0

13

1002317

Таблица ь

Номер опытной (г (Наименование показателей

Вязкость по Муни при 130 С, ед.

45

Сопротивление подвулканизации при

130 С, мин.

15

Оптимальное время вулканизации при

153О С, мин

30 15 20

27

Условное напряжение йри 300 % удл., МПа

8,0

9,0

9,0

Условная прочность, МПа

17,1

16,0

Относительное удлинение, %

520

562

Остаточное удлинение, %

12

Твердость по

TN-2, ед.

63

Эластичность по отскоку, %

36

0,72 0,70 0,72 0,78 0,77 0,72

0,70

Коэффициент по относительному удлинению

0,53

0,50

13 14 25

10

Истираемость на машине МИ-2, см /квт.ч

200 220 190 154 150 209

258

Формула изобретения

Вулканизуемая резиновая смесь на основе карбоцепного каучука, включающая активатор вулканизации, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью ускорения процесса вулканнзацни рези- 65

Сопротивление теплов ому с т арен ию

100 Сх72 ч, коэффициент по условной прочности

Сопротивление разрастанию трещин до 10 мм, тыс ° циклов смеси .

3 4 5 6 7

46 46 47 4ф

10 12 12 ll

8 6 8,4 9,8 9,6

16,2 16,2 18,3 18,0 17 0

540 556 550 540 535

12 10 10 10

63 61 64 63

35 36 38, 38

0,50 . 0,52 0,58 0,56 0,51 новых смесей и повышения прочностных показателей резин, смесь содержит в качестве активатора вулканизации алкилдиаксиэтиленметилметилдиэтиламмонийбензолсульфонат и глицерин в соотношении 1:2 в количестве 1,5—

4,5 мас. ч. на 100 мас.ч каучука.

15

1002317

Составитель A Горшков

Текред A. Бабинец Корректор М. Коста

Редактор 5. Федотов

Тираж 492 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1723/9

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Краус Дж. Усиление эластомеров.

М., Химия, 1968, с ° 370 °

2. Блох Г.A. Органические ускорители вулканизации каучуков. Л., Химия . 1972, с. 480 прототип) .