Противостаритель для резин
Владельцы патента RU 2304595:
Общество с ограниченной ответственностью "Неопол" (RU)
Изобретение относится к добавкам для эластомеров, а именно противостарителям, и может быть использовано в резиновой промышленности. Противостаритель для резин, представляет собой продукт взаимодействия 100,0 мас.ч. эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и 50,0 мас.ч. кубовых отходов производства анилина с содержанием анилина 15-18 мас.ч., при температуре 150°С в течение 5 часов. Техническим результатом изобретения является расширение ассортимента противостарителей, улучшение физико-механических показателей вулканизатов на основе различных каучуков за счет введения данного противостарителя и возможность утилизации кубовых отходов производства анилина при получении этого противостарителя. 3 табл.
Изобретение относится к добавкам для эластомеров, а именно противостарителям, и может быть использовано в резиновой промышленности.
Известен противостаритель вулканизатов каучуков - полианилин (поли-п-фениленаминимин) (Патент РФ №2246506, кл. С08L 9/00; Опубл. 20.02.2005).
Однако данный противостаритель характеризуется сложностью в изготовлении.
Известен N-фенил-м-феноксифенилметанимин в качестве противостарителя и антиозонанта вулканизации каучуков (Патент РФ №2116999, кл. С07С 251/24; Опубл. 10.08.1998).
Однако данный противостаритель незначительно повышает физико-механические свойства вулканизатов и характеризуется сложностью в изготовлении.
Известен противостаритель и модификатор адгезии для резин, представляющий собой кубовый остаток, образующийся при дистилляции дифениламина (Патент РФ №2011663, кл. С08K 5/18; Опубл. 30.04.94).
Однако данный противостаритель необходимо предварительно смешивать с различными наполнителями, что усложняет технологию изготовления резиновой смеси.
Наиболее близким к изобретению по назначению является N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиамин (диафен ФП) (ТУ 2492-002-05761637-99).
Однако получение данного противостарителя является сложным технологическим процессом и сопровождается образованием большого количества отходов. Кроме того, указанный противостаритель является дефицитным и одним из основных его недостатков является высокая летучесть при повышенных температурах.
Задача: разработка противостарителя для резин, обеспечивающего улучшение физико-механических показателей вулканизатов на основе различных каучуков, утилизация отхода производства анилина.
Техническим результатом является расширение ассортимента противостарителей и улучшение физико-механических показателей вулканизатов на основе различных каучуков, утилизация отхода производства анилина.
Поставленный технический результат достигается тем, что противостаритель для резин, представляющий собой продукт взаимодействия эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и кубовых отходов производства анилина с содержанием анилина 15-18 мас.ч., полученный в результате синтеза при температуре 150°С в течение 5 часов при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: эпоксидная диановая смола ЭД-20 - 100,0, кубовые отходы производства анилина с содержанием анилина 15-18 мас.ч. - 50,0.
При использовании в качестве противостарителя для резин продукта взаимодействия эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и кубовых отходов производства анилина (КПА) в массовом соотношении 100:50 повышаются физико-механические свойства вулканизатов на основе различных каучуков. При изменении соотношения компонентов противостарителя он становится вязким, что затрудняет его введение в резиновую смесь, при этом снижаются физико-механические свойства вулканизатов на основе резиновой смеси.
Противостаритель для резин (КПА-50) с температурой плавления 77°С получают прямым взаимодействием эпоксидной диановой смолы ЭД-20 с кубовыми отходами производства анилина в массовом соотношении 100:50, синтез осуществляется при 150°С в течение 5 часов. Противостаритель для резин представляет собой хрупкие гранулы неправильной формы и является дешевым веществом, так как КПА являются отходами, образующимися при производстве анилина (ТР производства анилина ЗАО "Оргсинтез" г.Волжский, стадия выделения товарного анилина). КПА представляют собой (мас.ч.): анилин - 15-18, циклогексиламин - 0-10, толуидин - 2-4, гидрооксид натрия - 1-3, дифениламин - 3-20, метафенилдиамин - 1-3, о-,n-аминофенол - 1-6, высокомолекулярные смолистые вещества - 6-45.
Свойства противостарителя для резин приведены в таблице 1.
Температуру плавления определяли по ГОСТ 18995.4.
Массовую долю золы определяли по ГОСТ 21119.10.
Противостаритель (КПА-50) для резин вводят в сырые резиновые смеси на основе различных синтетических каучуков. Рецептуры резиновых смесей приведены в таблице 2.
Пример приготовления резиновой смеси.
Резиновые смеси готовят на вальцах при температуре валков 65-70°С. Продолжительность смешения 25-35 минут. Затем проводят вулканизацию резиновой смеси при температуре 130-155°С в течение 25-35 минут.
В таблице 3 приведены сравнительные физико-механические показатели вулканизатов на основе резиновых смесей, рецептуры которых приведены в таблице 2. Из таблицы 3 видно, что использование КПА-50 в различных резиновых смесях в качестве противостарителя улучшает основные характеристики вулканизатов.
Резины испытывают на стойкость к старению при температурах 100°С в течение 24 ч в соответствии с ГОСТ 9.024. - 74. Физико-механические свойства - относительное удлинение, остаточное удлинение, условная прочность при растяжении определяют в соответствии с ГОСТ 270-75. Стойкость резин к действию озона определяют в соответствии с ГОСТ 9.026-74.
| Таблица 1 | ||
| Наименование показателей | Диафен ФП | КПА-50 |
| Температура плавления, °С | 71 | 77 |
| Массовая доля летучих, % | 0,20 | 0,11 |
| Массовая доля золы, % | 0,25 | 0,18 |
| Относительная летучесть, % | 1,99 | 0,21 |
| Таблица 2 | ||||||
| Компоненты смеси | Содержание компонентов смеси в композициях, мас.ч. | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| Каучук бутадиен-метилстирольный СКМС-30АРКМ-15 | 90,0 | 90,0 | - | - | - | - |
| Каучук бутадиеновый СКД | 10,0 | 10,0 | - | - | - | - |
| Каучук бутадиеннитрильный БНКС-18АМН | - | - | 20,0 | 20,0 | - | - |
| Каучук бутадиеннитрильный БНКС-28АМН | - | - | 80,0 | 80,0 | 80,0 | 80,0 |
| Каучук бутадиениитрильный БНКС-40АМН | - | - | - | - | 20,0 | 20,0 |
| Перкадокс 14-40 Перекись дикумила | 6,5 | 6,5 | - | - | - | - |
| Сера | 0,5 | 0,5 | - | - | - | - |
| Оксид цинка | 2,8 | 2,8 | 5,0 | 5,0 | 3,0 | 3,0 |
| Воск 3В-П | 1,4 | 1,4 | 4,0 | 4,0 | 1,0 | 1,0 |
| Ацетонанил Н Поли-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин | 1,0 | 1,0 | 3,0 | 3,0 | 2,0 | 2,0 |
| Полиэтиленоксид 4000 | 2,8 | 2,8 | - | - | - | - |
| Кальцийнафт СаО в смеси с нафтеновым маслом | 13,0 | 13,0 | - | - | - | - |
| Мыло хозяйственное | 2,8 | 2,8 | - | - | - | - |
| Стеариновая кислота | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| Технический углерод П-514 | 91,5 | 91,5 | 45,0 | 45,0 | - | - |
| Мел МТБ-Б | 35,6 | 35,6 | - | - | 23,0 | 23,0 |
| Масло ПМ | 26,0 | 26,0 | - | - | - | - |
| Тиурам М N-оксадиэтилен-2-бензтиазолилсульфенамид | - | - | 1,8 | 1,8 | - | - |
| Сульфенамид М 2-бензтиазолил-N-морфолилсульфенамид | - | - | 1,5 | 1,5 | 2,0 | 2,0 |
| Сульфазан N,N-дитиодиморфолин | - | - | 1,5 | 1,5 | 2,0 | 2,0 |
| Нитроза Серная кислота концентрированная | - | - | 1,0 | 1,0 | - | - |
| Технический углерод П-324 | - | - | 9,0 | 9,0 | 65,0 | 65,0 |
| ДБФ дибутилфталат | - | - | 19,0 | 19,0 | 28,0 | 28,0 |
| ДБС дибутилсебацинат | - | - | - | - | 8,5 | 8,5 |
| НМПЭ Низкомолекулярный полиэтилен | - | - | - | - | 1,5 | 1,5 |
| Тиурам Д тетраметилтиурамдисульфид | - | - | - | - | 2,0 | 2,0 |
| Диафен ФП N-изопропил-N-фенил-n-фенилендиамин | 1,0 | - | 2,5 | - | 1,0 | - |
| Противостаритель КПА-50 | - | 1,0 | - | 2,5 | - | 1,0 |
| Таблица 3 | ||||||
| Наименование показателей | Номер композиции | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| Вязкость по Муни МБ 1'-4'-100°С | 48 | 52 | 32 | 30 | 31 | 31 |
| Условная прочность при растяжении, МПа | 9,3 | 9,3 | 10,4 | 11,8 | 11,8 | 12,0 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 280 | 266 | 376 | 350 | 350 | 355 |
| Остаточное удлинение после разрыва, % | 8 | 4 | 4 | 4 | 8 | 8 |
| Твердость ИСО, усл. ед. | 64 | 69 | 56 | 56 | 60 | 60 |
| Сопротивление раздиру, кН/м | 30 | 29 | 36 | 35 | 41 | 43 |
| Температурный предел хрупкости, °С | -54 | -54 | -44 | -42 | -35 | -35 |
| Изменение показателей после старения в воздухе при 100°С×24 ч | ||||||
| - прочности | -2 | -2 | - | - | - | - |
| - твердости | 4 | 2 | - | - | - | - |
| Изменение показателей после старения в СЖР при 125°С×72 ч | ||||||
| - прочности | - | - | -22 | -24 | - | - |
| - твердости | - | - | -10 | -10 | - | - |
| Изменение показателей после старения в изооктане при 70°С×72 ч | ||||||
| - прочности | - | - | - | - | -19 | -19 |
| - твердости | - | - | - | - | -1 | -2 |
| Озонное старение при растяжении на 10% при 50°С×72 ч | Выдерживает | Выдерживает | Выдерживает | Выдерживает | Выдерживает | Выдерживает |
Установлено, что причиной улучшения физико-механических показателей вулканизатов является увеличение содержания полярных функциональных групп за счет введения в состав резиновой смеси предлагаемого противостарителя.
Технико-экономический эффект, полученный от применения предлагаемого противостарителя для резин, заключается в том, что его применение позволяет заменить известный противостаритель - диафен ФП, улучшив при этом физико-механических свойства вулканизатов. Кроме того, его применение позволяет использовать побочный продукт (отход) нефтехимического производства (анилина).
Противостаритель для резин, представляющий собой продукт взаимодействия эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и кубовых отходов производства анилина с содержанием анилина 15-18 мас.ч., полученный в результате синтеза при температуре 150°С в течение 5 ч при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 100,0 |
| кубовые отходы производства | |
| анилина с содержанием | |
| анилина 15-18 | 50,0 |
