Способ получения активатора вулканизации резиновых смесей

 

Сущность изобретения: получение активатора вулканизации резиновых смесей взаимодействием в диспергаторе оксида цинка с инертным наполнителем, взятых в массовом отношении, равном 1:1 - 2,3, при концентрации твердой фазы суспензии инертного наполнителя с оксидом цинка 45-89%, в присутствии водного раствора уксусной кислоты и сушкой в аппарате с косвенным обогревом при 105-110^oC. 1 табл.

Изобретение относится к способам получения активаторов вулканизации для резиновой промышленности.

Известен способ получения окиси цинка, осажденной на инертном ядре (патент США N 4207377, раздел ДД, кл.428/404 (B 32, B9/04)). По этому способу активатор вулканизации получают взаимодействием в одной суспензии оксида цинка с двуокисью кремния в соотношении 1:1 и концентрации твердой фазы 25% в присутствии небольшого количества уксусной кислоты в течение 18-20 ч. при вязкости среды 1,5-1,7 с с последующей фильтрацией, сушкой и прокалкой при 600^oC.

Недостатком способа является сложная технология получения: длительный синтез в шаровой мельнице (18-20 ч), фильтрация, сушка, прокалка и измельчение.

Известен также способ получения смешанных цинковых пигментов (патент США N 3028250, кл.106-296 (B 32 B9/04), опубл.1962 ) путем взаимодействия в водной суспензии в присутствии небольшого количества уксусной кислоты (1-10 г/л) инертного наполнителя с оксидом цинка при концентрации твердой фазы до 30% температуре 20-90^oC, с последующей фильтрацией, сушкой и прокалкой при 450-700^oC.

Недостатком способа является сложная и энергоемкая технология: фильтрация, сушка, прокалка при высокой температуре и микроизмельчение после прокалки.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения керновой окиси цинка, выпускаемой по ТУ 6-10-100-86. Синтез керновой окиси цинка проводится в экструдере или гидроакустическом диспергаторе, при влажности пасты 55-70% концентрации твердой фазы 37% затем паста подвергается совмещенной сушке и прокалке дымовыми газами при 450-700^oC. Затем прокаленный продукт подвергается измельчению на ударно-центробежной мельнице.

Недостатком этого способа является повышенная энергоемкость: значительные затраты электроэнергии на фильтрацию, прокалку при высокой температуре и измельчение после прокалки. Кроме того, резины, в которых используется керновая окись цинка, полученная вышеуказанным способом, обладают недостаточной прочностью при разрыве и относительном удлинением.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является улучшение качества резиновых смесей, включающих предлагаемый активатор, а также снижение энергозатрат при получении активатора вулканизации.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Инертный наполнитель диспергируют с оксидом цинка в соотношении 1:(1-2,3) в водной среде в присутствии уксусной кислоты при 10-35^oC, в течение 2-3 мин в диспергаторе при вязкости 10-2000 1/с и концентрации твердой фазы 45-89% а затем сушат в аппарате с косвенным обогревом.

Пример 1. Сухая смесь оксида цинка с тальком в соотношении 1:2,3 дозируется в экструзионную установку непрерывного действия (вязкость среды (10-20)·10³1/с) при 20± 5^oC в зоне головки экструдера и времени пребывания 5 мин. В загрузочную зону аппарата непрерывно подается водный раствор уксусной кислоты (конц.10 г/л) в количестве 0,125 кг/кг при концентрации твердой фазы 89% Выходящий из экструдера продукт при влажности 11% высушивали при 105-110^oC в полочной сушилке с паровым обогревом. Готовый продукт использовали в резиновых смесях.

Пример 2. Сухая смесь оксида цинка с термофосфогипсом в соотношении 1:2 дозируется в экструзионную установку непрерывного действия (вязкость среды (15-20)·10³ 1/с) при 25± 5^oC в зоне головки экструдера и времени пребывания 5 мин. В загрузочную зону аппарата непрерывного действия подается водный раствор уксусной кислоты (конц.10 г/л) в количестве 0,2 кг/кг при концентрации твердой фазы 85% Выходящий из экструдера продукт при влажности 15% высушивали при 105-110^oC в полочной сушилке с электрообогревом, готовый продукт использовали в резиновых смесях.

Пример 3. Сухая смесь оксида цинка с диоксидом кремния (белая сажа БС-120) в соотношении 1: 1 дозируется в экструдерную установку непрерывного действия вязкость среды (10-20)·10³ 1/с) при 35± 5^oC в зоне головки экструдера и времени пребывания 5 мин. В загрузочную зону аппарата непрерывно подается водный раствор уксусной кислоты (конц.14 г/л) в количестве 0,15 кг/кг при концентрации твердой фазы 87% Выходящий из экструдера продукт при влажности 13% высушивали при 105-110^oC в барабанной сушилке с наружным обогревом барабана топочными газами. Готовый продукт использовали в резиновых смесях.

Пример 4. Оксид цинка, диоксид кремния (аэросил марки А-175) в соотношении 1:2,3 и водный раствор уксусной кислоты (концентрация 2,5 г/л) дозируют в емкостный смеситель непрерывного действия. Содержание твердой фазы 55% Получаемую в смесителе пасту подвергают интенсивному механическому воздействию в гидроакустическом диспергаторе при 10± 5 ^oC (вязкость среды (8-10)·10²) в течение 2 мин. Продукт с влажностью 45% сушат в полочной сушилке с паровым обогревом при 105-110^oC. Готовый продукт используют в резиновых смесях.

Пример 5. То же, что в примере 1, но температура в зоне головки экструдера 100^oC. Время взаимодействия 5 мин. Влажность выходящего продукта 7% Пример 6. Оксид цинка и микротальк в соотношении 1:2,3 дозируют в репульпатор, куда подается раствор уксусной кислоты (концентрации 1,6 г/л). Суспензию с содержанием твердой фазы 45% направляют в бисерную мельницу (вязкость среды 10-16 1/с). Время пребывания в бисерной мельнице 30 мин при 35^oC. Суспензию, выходящую из бисерной мельницы (влажность 55%), направляют на сушку в аппарат с косвенным обогревом (в полочную или барабанную сушилку), где сушат при 105-110^oC. Готовый продукт используют в резиновых смесях.

Условия проведения синтеза и результаты испытаний образцов в резиновых смесях представлены в таблице.

При концентрации твердой фазы ниже 45% ухудшаются активирующие свойства готового продукта, при концентрации твердой фазы выше 89% механохимическое взаимодействие инертного наполнителя с оксидом цинка не происходит.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет исключить стадию фильтрации, исключить стадию прокалки, исключить стадию измельчения после прокалки, так как после сушки продукт не требует дополнительного измельчения; повысить прочность при разрыве и относительное удлинение резин, включающих активатор вулканизации, полученный заявляемый способом.

Формула изобретения

Способ получения активатора вулканизации резиновых смесей, включающий взаимодействие в диспергаторе оксида цинка с инертным наполнителем, взятых в массовом соотношении 1 (1 2,3) соответственно, в присутствии водного раствора уксусной кислоты и сушку при 105 110^oС, отличающийся тем, что концентрация твердой фазы суспензии инертного наполнителя с оксидом цинка составляет 45 89% а сушку проводят в аппарате с косвенным обогревом.

РИСУНКИ

Рисунок 1