Резиновая смесь на основе ненасыщенного карбоцепного каучука

Авторы патента:

Хлебов Георгий Амподистович (RU)

Фомин Сергей Валерьевич (RU)

Шилов Иван Борисович (RU)

Веснин Роман Леонидович (RU)

C08L21 - Композиции каучуков неуказанного строения

C08K5/3415 - пятичленные кольца

C08K5/09 - карбоновые кислоты; их соли с металлами; их ангидриды

C08K3/22 - металлов

C08K13/02 - органические и неорганические компоненты

Владельцы патента RU 2307133:

Государственное образовательное учреждение Вятский государственный университет (ВятГУ) (RU)

Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано для изготовления резинотехнических изделий в различных отраслях промышленности. Резиновая смесь содержит, мас.ч.: ненасыщенный карбоцепной каучук - натуральный или бутадиен-метилстирольный 100, вулканизующую группу - серу и тиурам или серу, каптакс и дифенилгуанидин 2,4-4,0, наполнитель - технический углерод или мел 40-50, оксид цинка 5-30, стеарин технический 1,0-1,5, стабилизатор окисления и замедлитель преждевременной вулканизации - имид 2-сульфобензойной кислоты 0,5-2,0. Технический результат состоит в повышении стойкости к окислению вулканизатов резиновой смеси, в том числе светлых. 3 табл.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к составу резиновой смеси на основе гомополимера в виде ненасыщенного карбоцепного каучука, и может быть использовано для изготовления резинотехнических изделий в различных отраслях промышленности.

Известна резиновая смесь на основе ненасыщенного карбоцепного каучука, включающая вулканизующую группу, наполнитель, оксид цинка и стеарин технический и противостаритель [патент РФ 2009152 С1, 15.03.1994], выбранная в качестве прототипа.

Недостатками данной резиновой смеси являются малая эффективность противостарителя в качестве замедлителя преждевременной вулканизации резиновых смесей.

Известна резиновая смесь на основе ненасыщенного карбоцепного каучука, включающая вулканизующую группу, наполнитель, оксид цинка и стеарин технический [см. Корнев А.Е. Технология эластомерных материалов: Учеб. для вузов / Корнев А.Е., Буканов А.М., Шевердяев О.Н. - М.: «Эксим», 2000. - 288 с.стр.28-34].

В данной резиновой смеси в качестве замедлителя преждевременной вулканизации используют N-нитрозодифениламин, который не является стабилизатором окисления, т.е. не защищает каучуки и вулканизаты резиновых смесей от окисления. Его также нельзя применять для изготовления светлых изделий, так как он вызывает сравнительно сильное окрашивание резин. N-нитрозодифениламин при изготовлении резиновых смесей может разлагаться, что приводит к получению пористых вулканизатов.

Перед разработчиками была поставлена задача: создать резиновую смесь, в том числе светлую, обеспечивающую вулканизатам высокую стойкость к окислению, а также обладающую высокой стойкостью к преждевременной вулканизации в процессе изготовления. В качестве добавок необходимо использовать доступные ингредиенты резиновых смесей, обеспечивающие расширение сырьевой базы резиновой промышленности.

Цель изобретения - повышение стойкости вулканизатов резиновых смесей к окислению.

Цель достигается путем использования резиновой смеси на основе ненасыщенного карбоцепного каучука, включающей вулканизующую группу, наполнитель, оксид цинка, стеарин технический, стабилизатор окисления и замедлитель преждевременной вулканизации, отличающейся тем, что в качестве ненасыщенного карбоцепного каучука она содержит натуральный или бутадиен-метилстирольный каучук, в качестве вулканизующей группы - серу и тиурам или серу, каптакс и дифенилгуанидин, в качестве наполнителя - технический углерод или мел, в качестве стабилизатора окисления и замедлителя преждевременной вулканизации - имид 2-сульфобензойной кислоты при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.: ненасыщенный карбоцепной каучук 100,0; вулканизующая группа 2,4-4,0; наполнитель 40,0-50,0; оксид цинка 5,0-30,0; стеарин технический 1,0-1,5; имид 2-сульфобензойной кислоты 0,5-2,0.

Введение имида 2-сульфобензойной кислоты в резиновую смесь на основе ненасыщенного карбоцепного каучука повышает стойкость вулканизатов, в том числе светлых, к окислению, кроме того, снижает скорость преждевременной вулканизации резиновых смесей.

Имид 2-сульфобензойной кислоты известен как сульфобензимид или сахарин.

По предлагаемому решению была изготовлена резиновая смесь на основе ненасыщенного карбоцепного каучука, включающая вулканизующую группу, наполнитель, оксид цинка, стеарин технический, стабилизатор окисления и замедлитель преждевременной вулканизации, при этом в качестве стабилизатора окисления и замедлителя преждевременной вулканизации в резиновую смесь вводят имид 2-сульфобензойной кислоты.

В качестве ненасыщенного карбоцепного каучука используют бутадиенметилстирольный каучук или натуральный каучук.

В качестве вулканизующей группы используют серу и тиурам или серу, каптакс и дифенилгуанидин в определенных соотношениях.

В качестве наполнителя используют технический углерод П514 или мел технический.

Пример 1. На вальцах обычным способом готовят резиновую смесь, в которой в качестве ненасыщенного карбоцепного каучука используют бутадиенметилстирольный каучук или натуральный каучук. Состав смесей приведен в табл.1, смесь 1 - по прототипу, смеси 2-14 - по предлагаемому техническому решению.

Определение способности к преждевременной вулканизации производили на сдвиговом ротационном вискозиметре типа Муни в соответствии с ГОСТ 10722-76, для резиновых смесей определялись время начала преждевременной вулканизации (τ₅) и скорость преждевременной вулканизации (Δτ).

Смеси 1-2 вулканизовали при температуре 143°С в течение 30 минут, смеси 3-14 в течение 10 минут. Физико-механические свойства определяли в соответствии с ГОСТ 270-75.

Испытание резин на ускоренное тепловое старение в воздушной среде проводили в соответствии с ГОСТ 9.0224-74 при температуре 125°С в течение 24 часов для резин 1-8 и при температуре 100°С в течение 24 часов для резин 9-14.

Свойства резиновых смесей и вулканизатов приведены в табл.2.

Таблица 1
Состав резиновых смесей
Ингредиент	Состав, мас.ч.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Каучук СКМС-30 АРКМ-15	95,0	95,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	-	-	-	-	-	-
Каучук СКД	5,0	5,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Каучук натуральный	-	-	-	-	-	-	-	-	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0
Стеарин технический	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
Оксид цинка	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	30,0	30,0	30,0	30,0	30,0	30,0
Технический углерод П514	85,0	85,0	50,0	50,0	50,0	50,0	50,0	50,0	-	-	-	-	-	-
Мел технический	-	-	-	-	-	-	-	-	40,0	40,0	40,0	40,0	40,0	40,0
Тиурам	-	-	-	-	-	-	-	-	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4
Каптакс	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	-	-	-	-	-	-
Дифенилгуанидин	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	-	-	-	-		-
Сера	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0
N-нитрозодифениламин	0,5	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Парафин	2,0	2,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Ионол	1,0	-	1,5	-	-	-	-	-	1,5	-	-	-	-	-
Имид 2-сульфобензойной кислоты	-	1,5	-	0,2	0,5	1,0	2,0	3,0	-	0,2	0,5	1,0	2,0	3,0

Таблица 2
Свойства резиновых смесей и вулканизатов
Показатель	Смесь
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Стойкость к подвулканизации при 130°С, мин	τ₅	11,0	12,0	6,0	6,0	9,0	10,0	13,5	23,0	-	-	-	-	-	-
	Δτ	7,5	7,5	2,5	1,5	2,5	4,5	4,5	5,0	-	-	-	-	-	-
Стойкость к подвулканизации при 110°С, мин	τ₅	-	-	-	-	-	-	-	-	17,0	17,0	19,0	21,0	25,0	43,0
	Δτ	-	-	-	-	-	-	-	-	2,0	2,0	3,0	4,0	6,0	6,0
Напряжение при удлинении 100%, МПа	5,1	3,9	3,6	3,7	3,4	3,4	3,1	Смесь не вулканизовалась	0,6	0,6	0,7	0,6	0,5	Смесь не вулканизовалась
Напряжение при удлинении 300%, МПа	-	-	16,7	16,4	15,3	15,6	13,9		1,9	1,8	2,0	1,9	1,7
Условная прочность при растяжении, МПа	14,5	12,2	18,6	18,2	18,9	17,8	17,3		11,3	11,2	11,9	11,8	11,5
Относительное удлинение при разрыве, %	210	250	380	390	480	480	490		660	650	660	660	670
Остаточное удлинение, %	5	10	14	14	14	14	15		26	32	30	30	33
Коэффициент теплового старения по прочности при 100°С в течение 24 ч.	-	-	-	-	-	-	-		0,58	0,62	0,59	0,55	0,56
Коэффициент теплового старения по прочности при 125°С в течение 24 ч.	0,20	0,05	0,14	0,17	0,06	0,06	0,05	-	-	-	-	-

По данным табл.2 видно, что предлагаемые резиновые смеси более стойки к преждевременной вулканизации, а вулканизаты на их основе более стойки к ускоренному тепловому старению, чем известные.

Вводить предлагаемую добавку менее 0,5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука нецелесообразно, так как у резиновых смесей с меньшей дозировкой предлагаемой добавки нет преимуществ по сравнению с известными. Вводить предлагаемую добавку более 2,0 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука нецелесообразно, так как резиновые смеси с большей дозировкой не вулканизуются.

Пример 2. На вальцах обычным способом в каучук СКМС-30 АРК вводят имид 2-сульфобензойной кислоты. Параллельно готовят смесь с известным стабилизатором ионолом. Добавки стабилизаторов вводят в количестве 1 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.

Эффективность добавки в качестве стабилизатора оценивают по смещению экзотермического пика дифференциального термического анализа (ДТА) в сторону больших температур. Исследования проводят на дериватографе типа Паулик-Паулик-Эрдей при скорости нагрева 10°С в минуту. Результаты исследования приведены в табл.3.

Таблица 3
Температура, соответствующая экзотермическому пику на кривой ДТА
Каучук	Без добавки	Добавка
Ионол (известная)	Имид 2-сульфобензойной кислоты (предлагаемая)
СКМС-30 АРК	172	191	196

По данным табл.3 видно, что введение предлагаемой добавки в каучук приводит к более значительному смещению экзотермического пика в сторону больших температур, чем известной, следовательно, предлагаемая добавка более эффективна в качестве стабилизатора, чем известная.

Таким образом, в решении использован доступный ингредиент резиновых смесей, обеспечивающий расширение сырьевой базы резиновой промышленности, введение которого в резиновую смесь придает вулканизатам высокую стойкость к окислению и обеспечивает высокую стойкость резиновой смеси к преждевременной вулканизации в процессе изготовления.

Резиновая смесь на основе ненасыщенного карбоцепного каучука, включающая вулканизующую группу, наполнитель, оксид цинка, стеарин технический, стабилизатор окисления и замедлитель преждевременной вулканизации, отличающаяся тем, что в качестве ненасыщенного карбоцепного каучука она содержит натуральный или бутадиен-метилстирольный каучук, в качестве вулканизующей группы - серу и тиурам или серу, каптакс и дифенилгуанидин, в качестве наполнителя - технический углерод или мел, в качестве стабилизатора окисления и замедлителя преждевременной вулканизации - имид 2-сульфобензойной кислоты при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.:

ненасыщенный карбоцепной каучук	100
вулканизующая группа	2,4-4,0
наполнитель	40-50
оксид цинка	5-30
стеарин технический	1,0-1,5
имид 2-сульфобензойной кислоты	0,5-2,0

Изобретение относится к прессованному материалу, содержащему полиуретановый эластомер и каучук, а также способу получения материала, включающему смешивание, формование и прессование исходных материалов, и может быть использовано при строительных, декоративных и инженерных работах.

Резиновая смесь // 2296783

Изобретение относится к резиновой смеси и может быть использовано при производстве резинотехнических изделий и строительных материалов, например, в качестве эластичной добавки в различных покрытиях.

Отверждаемый пластилин ключниковых // 2291776

Изобретение относится к пластичному материалу, такому, как отверждаемый пластилин для лепки, формования и изготовления декоративно-прикладных или художественных изделий, способный приобретать эластичные, упруго-деформационные свойства и термостабильность после нагрева или воздействия сверхвысокочастотным излучением.

Способ утилизации отработанных шин // 2286998

Прозрачная и способная окрашиваться эластомерная композиция и способ ее получения // 2285021

Изобретение относится к прозрачным и способным окрашиваться эластомерным композициям. .

Резиновые композиции, наполненные двуокисью кремния и/или силикатом, содержащие хинондиимин // 2285020

Изобретение относится к резиновой композиции, наполненной двуокисью кремния и/или силикатом и вулканизируемой серой, содержащей ненасыщенный каучук, от 20 до 100 частей на 100 частей каучука двуокиси кремния и/или силиката, от 1,6 до 8 частей на 100 частей каучука силанового связывающего агента - модификатора двуокиси кремния или силиката, от 0,05 до 5 частей на 100 частей каучука противостарителя, от 0,1 до 5 частей на 100 частей каучука ускорителя вулканизации, от 0,1 до 10 частей на 100 частей каучука серы или донора серы и от 0,5 до 5 частей на 100 частей каучука хинондиимина при условии, что противостаритель не является хинондиимином.

Термопластичные композиции галогенированных эластомеров // 2278877

Изобретение относится к химии полимеров, а именно к термопластичной композиции галогенированных эластомеров повышенной вязкости и к способу получения таких композиций.

Кровельный и гидроизоляционный материал // 2277048

Изобретение относится к области кровельных и гидроизоляционных материалов и может быть использовано в строительстве и смежных областях промышленного производства.

Способ переработки промышленных и бытовых отходов // 2276165

Изобретение относится к области термохимической переработки отходов, а точнее к способу переработки резиносодержащих и полимерсодержащих отходов путем термодеструкции в углеводородном растворителе в присутствии катализатора, проводимой, в частности параллельно с утилизацией отходов древесины.

Фрикционная полимерная композиция // 2275394

Изобретение относится к полимерным композициям фрикционного назначения и может быть использовано в производстве тормозных колодок и накладок тормозов транспортных средств и других механических объектов.

Трубы из пропиленовых полимеров для трубопроводов // 2280656

Изобретение относится к области химии полимеров, а именно к однослойным или многослойным трубам и компонентам труб из пропиленовых полимеров для трубопроводов с улучшенным сопротивлением быстрому распространению трещин, состоящим из пропиленового гомополимера с индексом течения расплава в диапазоне от 0,05 до 8 г/10 мин при 230°С/2,16 кг или пропиленовых блок-сополимеров, содержащих от 90,0 до 99,9 мас.% звеньев пропилена и от 0,1 до 10,0 мас.% звеньев -олефинов с 2 или 4-18 атомами углерода, с индексом расплава в диапазоне от 0,05 до 8 г/10 мин при 230°С/2,16 кг, или их смесей, где пропиленовыми полимерами или пропиленовыми блок-сополимерами являются пропиленовые полимеры с зародышеобразователями кристаллизации в -форме, где для пропиленовых гомополимеров с зародышеобразователями кристаллизации в -форме или для гомополимерного блока пропиленовых блок-сополимеров с зародышеобразователями кристаллизации в -форме IR 0,97 и для труб из пропиленовых полимеров для трубопроводов, изготовленных из пропиленовых гомополимеров с зародышеобразователями кристаллизации в -форме, наблюдается быстрое распространение трещин, отличающееся критической температурой в диапазоне от -5 до +40°С и критическим давлением 3 бар ниже критической температуры, а для труб из пропиленовых полимеров, изготовленных из пропиленовых блок-сополимеров с зародышеобразователями кристаллизации в -форме наблюдается быстрое распространение трещин, отличающееся критической температурой в диапазоне от -25 до 0°С и критическим давлением 3 бар ниже критической температуры.

Способ получения адгезионной присадки к битумам // 2233298

Изобретение относится к технологии строительных материалов, например материалов, используемых при строительстве дорог (дорожные одежды, ремонт дорог). .

Отвердитель для эпоксидной смолы и композиция эпоксидной смолы // 2221817

Изобретение относится к отверждающему агенту для эпоксидных смол и композициям на его основе, применяемым в качестве герметизирующего материала, покрытий, клеев и др.

Адгезионная добавка для битумов полифункционального действия // 2130954

Изобретение относится к области получения строительных материалов, а именно к получению поверхностно-активных веществ (ПАВ) для улучшения адгезии битума к кислым горным породам, для замедления старения битума, к синтезу ПАВ с повышенной термостабильностью в битуме, т.е.

Стабилизированная винилхлоридная композиция // 2120950

Вулканизуемая серой резиновая композиция, способ ее вулканизации, антиреверсионный сореагент для вулканизации и промышленный продукт // 2118333

Способ получения отвержденного силиконового каучука // 2108349

Изобретение относится к способам получения нетоксичных окрашенных композиций на основе низкомолекулярных полиорганосилоксанов, отверждающихся по реакции полиприсоединения, и может быть использовано для изготовления медицинских протезов в хирургии, линз и хрусталиков в офтальмологии, а также для изготовления любых изделий целевого назначения, к которым предъявляются требования эластичности, цветового оформления и нетоксичности.

Резиновая смесь на основе карбоцепного каучука // 1014853

Резиновая смесь // 979421

Резиновая смесь на основе бутадиеннитрильного каучука // 966097

Способ получения резиновой смеси на основе хлоропренового каучука // 2307132

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к способу получения резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, которая характеризуется повышенными адгезионными показателями.