Композиция на основе 4-нитрозодифениламина для модификации резиновых смесей и резин и стабилизации резин и способ ее получения

 

Изобретение относится к композиции на основе 4-нитрозодифенилатна, применяемой для модификации и стабилизации каучуков, резиновых смесей и резин. Композицию получают нейтрализацией соли щелочного металла 4-нитрозодифениламина минеральной кислотой или диоксидом углерода при перемешивании. Суспензию нагревают до 55^oC. Вводят целевую добавку - N-фенил-N'-диметил-бутил-п-фенилендиамин. Смесь охлаждают до 12^oC и сушат. Композицию получают в соотношении компонентов, мас.%: 4-нитрозодифениламин 30-70, N-фенил-N'-диметилбутил-п-фенилендиамин 30-70. Целевая добавка придает композиции свойства: не комковаться, не окрашивать кожу работающих. Сохраняется модифицирующая эффективностъ и увеличивается стабилизирующая эффективность композиции для резиновых смесей и резин. 2 c. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к композициям, применяемым для модификации и стабилизации каучуковых, резиновых смесей и резин.

Известна композиция для модификации резин, содержащая 4-нитрозодифениламин (4-НДФА) и целевую добавку-синтетические жирные кислоты (СЖК) в следующем соотношении компонентов, мас.%: 4-НДФА - 70-93 СЖК - 7-30 Недостатком этой композиции является то, что она окрашивает кожные покровы работающих с ней в желто-оранжевый цвет. (SU, 788699, кл. C 08 L 9/00, 30.03.85.). Эта композиция выбрана в качестве ближайшего аналога (прототипа).

Известен способ получения этой композиции нейтрализацией соли щелочного металла 4-НДФ минеральной кислотой при перемешивании, введением целевой добавки нагреванием смеси до 65^oC с последующим охлаждением до 20^oC и сушкой полученных гранул композиции в указанном соотношении компонентов (см. там же) - прототип. Недостаток этой композиции состоит в том, что из-за инертности целевой добавки композиции обладает в основном модифицирующим действием, но недостаточно эффективно стабилизирует резины и окисления кислородом воздуха.

Задача изобретения заключается в создании композиции на основе 4-НДФА, которая наряду с модифицирующим действием на резиновые смеси и резины дополнительно обладает более высоким стабилизирующим эффектом по отношению к резинам. Это достигается композицией по изобретению, содержащий 4-НДФА и целевую добавку-N-фенил-N'-диметилбутил-п-фенилендиамин (ФДБПФД) в следующем соотношении компонентов, мас.%: 4-НДФА - 30-70 ФДБПФД - 30-70 и способом ее получения, который заключается в нейтрализации соли щелочного металла 4-НДФ минеральной кислотой или диоксидом углерода, нагревании полученной суспензии до 55^oC, введение ФДБПФД, охлаждении до 12^oC при перемешивании с последующим высушиванием гранул композиции.

Отличие композиции по изобретению от композиции по прототипу состоит в том, что в качестве целевой добавки она содержит ФДБПФД при следующем соотношении компонентов, мас.%: 4-НДФА - 30-70 ФДБПФД - 30-70 Отличие способа получения композиции по изобретению от способа получения композиции по прототипу состоит в том, что в качестве целевой добавки используют ФДБПФД, и сначала проводят нейтрализацию смеси минеральной кислотой при перемешивании, после чего нагревают ее до 55^oC, а затем вводят целевую добавку с последующим охлаждением до 12^oC.

Возможность осуществления изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В колбу вместимостью 1 дм.куб., снабженную термометром и мешалкой загружают 300 см.куб. воднометанольного раствора натриевой соли 4-НДФА с массовой долей 4-РДФА 18% (61,02 г 4-НДФА). При перемешивании раствор нейтрализуют соляной кислотой с массовой долей HCl 15% до снижения значения pH среды с 14 до 6. Полученную суспензию 4-НДФА нагревают до 55^oC и вводят 26,15 г ФДБПФД. Смесь перемешивают в течение 15 минут и охлаждают при перемешивании до 12^oC. Полученные гранулы переносят на сито, промывают 150 см. куб. воды и сушат на сите воздухом с температурой от 18 до 25^oC. Получают 8717 г композиции в виде сферических гранул черного цвета при следующем соотношении компонентов, мас.%:
4-НДФА - 70
ФДБПФД - 30
Выход в пересчете на 4-НДФА и ФБПФД 100%.

Пример 2. В условиях примера 1 нейтрализацию проводят серной кислотой с массовой долей H₂SO₄ 15%. После нагревания полученной суспензии 4-НДФА до 55^oC вводят 61,0 г ФДБПФД, охлаждают смесь до 12^oC, переносят гранулы на сито, промывают их 300 см. куб. воды и сушат на сите воздухом. Получают 122,0 г гранул композиции при следующем соотношении компонентов, мас.%:
4-НДФА - 50
ФБДПФД - 50
Выход в пересчете на 4-НДФА и ФДБПФД 100%.

Пример 3. В условиях примера 1 нейтрализацию проводят диоксидом углерода до достижения значения pH среды 8-9. Затем добавляют 200 см.куб. воды и нагревают до 55^oC. В полученную суспензию вводят 142.3 г. ФДБПФД и при перемешивании охлаждают до 12^oC. Полученные грануы переносят на сито, промывают 400 см.куб. воды и сушат на сите воздухом. Получают 203,3 г гранул композиции при следующем соотношении компонентов, мас.%:
4-НДФА - 30
ФДБПФД - 70
Выход в пересчете на 4-НДФА и ФДБПФД 100%.

Пример 4. В данном примере показана эффективность модифицирующего действия по отношению к резиновым смесям и резинам и стабилизирующая эффективность по отношению к резинам композиции по изобретению в сравнении с композицией по прототипу в типовой резиновой смеси и протекторной резине.

Резиновые смеси готовили на основе 100% каучука СКИ-3 с введением технического углерода П 245 55 мас.ч., технологического масла ПН-6ш 2 мас.ч., оксида цинка 5 мас.ч., стеариновой кислота 3 мас.ч, ускорителя вулканизации сульфенамида Ц 1,5 мас.ч., серы 1,9 мас.ч., замедлителя подвулканизации сантогарда PVI 0,3 мас.ч и защитного воска ЗВ-П 1,0 мас.ч. Эталонная смесь I содержала 1,0 мас.ч. ФДБПФД и не содержала модификатора. В смесь II вводили 0,7 мас. ч. композиции по прототипу (70% 4-НДФ и 30% ДФА) и 0,5 мас.ч. ФДБПФД. В смесь III вводили 1,0 мас.ч. композиции по изобретению (50% 4-НДФА и 50% ФДБПФД). Таким образом в смеси II, содержащей композицию по прототипу, и в смеси II, содержащей композицию по изобретению, имелось одинаковое количество 4-НДФА (по 0,5 мас.ч. каждого). Приготовление смесей проводили в лабораторном смесителе по следующему режиму: I стадия. Температура стенок камеры смесителя 100^oC. Каучук, 4-НДФА, композицию по прототипу и композицию по изобретению вводили в смеситель на 0 минуте;
оксид цинка, стеариновую кислоту, воск ЗВ-П - через 30 секунд;
- 1/2 технического углерода П 245 и масло ПН-6ш - на 1 минуте;
- 1/2 технического углерода - на 2 минуте;
- выгрузку из смесителя выполняли при температуре не ниже 140^oC - на 3 минуте.

II стадия. Температура стенок камеры смесителя не выше 70^oC. Смесь после первой стадии смешения вводили в смеситель на 0 минуте;
- сантогард PVI и ФДБПФД - через 30 сек;
- серу и ускоритель - на 1 минуте;
- выгрузку из смесителя выполняли при температуре нее выше 110^oC на 2 минуте.

Вулканизацию смесей проводили при 150^oC в течение 30 минут. Свойства полученных резиновых смесей и резин приведены в таблице.

Целевая добавка ФДБПФД вводится в композицию в качестве флегматизатора и связующего и позволяет получить композицию в виде сферических гранул, которые не слеживаются, не комкуются и не окрашивают кожный покров работающих. Это дает возможность применять композицию по изобретению в промышленном масштабе с использованием систем автоматического развешивания и транспортирования к резиносмесительному оборудованию для введения в резиновые смеси. При этом полностью сохраняется модифицирующая эффективность композиции в отношении резиновых смесей и резин и увеличивается ее стабилизирующая эффективность при окислении резин.

Формула изобретения

1. Композиция на основе 4-нитрозодифениламина для модификации резиновых смесей и резин и стабилизации резин, включающая целевую добавку, отличающаяся тем, что в качестве последней она содержит N-фенил-N'-диметилбутил-п-фенилендиамин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
4-Нитрозодифениламин - 30-70
N-фенил-N'-диметилбутил-п-фенилендиамин - 30-70
2. Способ получения композиции на основе 4-нитрозодифениламина для модификации резиновых смесей и резин и стабилизации резин, включающий нейтрализацию соли щелочного металла 4-нитрозодифениламина минеральной кислотой при перемешивании, введение целевой добавки, нагревание с последующим охлаждением смеси и сушкой, отличающийся тем, что сначала проводят нейтрализацию соли щелочного металла 4-нитрозодифениламина минеральной кислотой или диоксидом углерода при перемешивании, после чего полученную суспензию нагревают до 55^oC, а затем вводят целевую добавку, в качестве которой используют N-фенил-N'-диметилбутил-п-фенилендиамин, с последующим охлаждением смеси до 12^oC и получают композицию в следующем соотношении компонентов, мас.%:
4-Нитрозодифениламин - 30-70
N-фенил-N'-диметилбутил-п-фенилендиамин - 30-70

РИСУНКИ

Рисунок 1