Полимерная композиция
Владельцы патента RU 2395542:
Брейтер Юрий Лазаревич (RU)
Ходакова Светлана Яковлевна (RU)
Изобретение относится к составам полимерной композиции, в частности к резиновым смесям для изготовления протекторов покрышек, и может быть использовано в шинной промышленности. Полимерная композиция содержит следующие компоненты, мас.ч.: полибутадиеновый каучук СКД - 20-30, полиизопреновый каучук СКИ-3 - 70-80, окись цинка - 4-5, технический углерод N339 - 50-55, кислота олеиновая - 1,5-2,0, сера - 1,5-2,2, сульфенамид Ц - 1,0-1,5, диафен ФП - 1,0-1,5, смола углеводородная «Пикар» - 2-3, масло ПН-6 ш - 10-15, воск Омск-10 - 1,5-2,0, ацетонанил Н - 1,5-2,0, сантогард PVI - 0,1-0,15, отрезки отходов гибридного пропитанного корда длиной 3-15 мм - 1,5-20,0. Технический результат состоит в повышении относительного удлинения при растяжении, эластичности при отскоке и снижении температуры хрупкости. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.
Изобретение относится к составам полимерной композиции, в частности к резиновым смесям для изготовления протекторов покрышек, и может быть использовано в шинной промышленности.
Известна резиновая смесь на основе ненасыщенных каучуков (см. а.с. №1008215, опубл. 30.03.83), включающая 1,5-15,0 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука волокно, модифицированное в соотношении 1:1 низкомолекулярным бутадиен-нитрильным каучуком с содержанием акрилонитрильных звеньев 10-18% и карбоксильных групп 2,5-3,5% и молекулярной массой 2000-10000.
Недостатком известной резиновой смеси является повышенная температура хрупкости, не позволяющая использовать резиновую смесь в широком интервале температур.
Известна также резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука (см. а.с. №966097, опубл. 15.10.82 г.), содержащая метафенилендималеимид и поливинилспиртовое волокно с длиной волокна 4-10 мм при следующем соотношении компонентов, мас.ч: каучук - 100, олигоэфиракрилат ТМГ-3 - 5-20, метафенилендималеимид - 0,5-10,0, поливинилспиртовое волокно - 20-50, перекись - 2-3.
Недостатком этой резиновой смеси является низкая прочность при раздире, что не дает возможность использовать ее в ответственных деталях изделий.
Наиболее близкой по совокупности технических признаков и достигаемому техническому результату - прототипом - является резиновая смесь (см. патент RU №2309962, опубл. бюл. №31 от 10.11.2007 г.), содержащая в мас.ч. бутадиен-нитрильный каучук - 80,0, гидрированный бутадиен-нитрильный каучук - 20,0, серу - 3,5, сульфенамид М - 0,5, альтакс - 0,5, стеариновая кислота - 1,0, канифоль - 2,0, дибутоксиэтиладипинат - 11,0, белая сажа - 5,0, белила цинковые - 4,0, диафен ФП - 2,0, технический углерод П-245 - 50,0, модификатор РУ-2 - 2,0, арамидное или полиамидное волокно - 10,0.
Недостатками известного прототипа являются также повышенная температура хрупкости, низкое относительное удлинение при растяжении и недостаточная эластичность, что не позволяет ее применять в изделиях, где требуется высокая динамическая выносливость при эксплуатации в широком интервале температур, например в протекторах пневматических шин.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, техническим результатом которого будет повышение физико-механических показателей: относительное удлинение при растяжении, эластичность по отскоку и температура хрупкости.
Указанный технический результат достигается за счет того, что полимерная композиция, содержащая компоненты, имеет новое, неизвестное ранее соотношение компонентов, мас.ч.:
каучук СКД - 20-30
каучук СКИ-3 - 70-80
технический углерод N339 - 50-55
окись цинка 4,0-5,0
кислота олеиновая - 1,5-2,0
сера - 1,5-2,2
смола углеводородная «Пикар» - 2,0-3,0
масло ПН-6 ш - 10,0-15,0
воск Омск-10 - 1,5-2,0
ацетонанил Н - 1,5-2,0
сульфенамид Ц - 1,0-1,5
сантогард PVI - 0,1-0,15
диафен ФП - 1,0-1,5
отрезки отходов пропитанного гибридного корда
длиной 3,0-15,0 мм - 1,5-20,0.
При этом:
- сульфенамид Ц (N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид) - эффективный ускоритель с замедленным действием в начальной стадии вулканизации, кремовый или желто-белый порошок:
р=1.3 г/см3; температура плавления 103°С;
- сантогард PVI (N-циклогексилтиофталимид) - является универсальным замедлителем подвулканизации;
- ацетонанил Н (полимеризованный 2,2,4-триметил1,2-дегидрохинолин) - продукт конденсации ацетона с анилином, противостаритель - защищает от теплового старения и озонного растрескивания;
- воск Омск-10 - коричневый микрокристаллический продукт переработки туймазинской нефти, смесь церезина и масла с преобладанием углеводородов, не образующих комплексы с карбамидом (по этим ингредиентам см. «Справочник резинщика» М.: Химия, 1971 г.);
- углеводородная смола «Пикар» - производное непредельной фракции С5 и малеинового ангидрида (см. Каучук и резина, 2006, №2, с.21), молотый и чешуированный или гранулированный продукт от желтого до темно-коричневого цвета - повыситель клейкости в резиновых смесях (изготовитель ООО «Фосфорос» г.Казань).
Промышленная применимость заявляемого изобретения заключается в том, что если в известном прототипе используется капроновый или арамидный корд, то по заявке предлагается гибридный корд с арамидными нитями по основе и по утку - двухкомпонентные нити, например хлопкополиамидные и/или хлопкополиэфирные.
Высококристаллическая ориентированная структура армидного корда по прототипу не дает возможности обеспечить достаточную пропитку и достичь необходимой адгезии.
Гибридный корд с таким утком за счет пропитки в две стадии позволяет этого добиться.
По предлагаемому изобретению используется гибридный корд, который производят трех типов:
- нити СВМ, имеющие высокую разрывную нагрузку;
- нити Армос, сохраняющие высокую прочность;
- нити Русар, характеризующиеся высокой относительной прочностью (изготовитель ОАО «Каменскволокно», см. Материалы для шинного производства и резиновых технических изделий. Изд-во ГОУ ВПО «РосЗИТЛП» филиал в г.Омске, 2003 г. стр.163-164).
1-й пропиточный состав:
| Наименование ингредиентов | мас.% |
| Деминерализованная вода | 84 |
| 5% водный раствор едкого натра | 2 |
| 5% раствор диоктилсульфосукцината натрия | 2 |
| Капролактам | 10 |
| Диглицидиловый эфир глицерина | 2 |
2-й пропиточный состав:
| Наименование ингредиентов | мас.% |
| Деминерализованная вода | 52,4 |
| 25% водный раствор аммиака | 1,0 |
| 75% водный раствор новолачной | |
| резорцинформальдегидной смолы | 3,7 |
| 40% бутадиенстирол-2-винил- | |
| -пиридиновый латекс | 41,0 |
| 37% формалин | 1,9 |
Пропитанный 1-м составом гибридный корд сначала высушивают 2 мин при 150°С, затем подвергают термической обработке 1 мин при 240°С.
Гибридный корд, пропитанный 2-м составом, высушивают в тех же условиях, затем подвергают термообработке 1,5 мин при 235°С.
Пропитанный гибридный корд идет на дальнейшую обработку и изготовление деталей, полуфабрикатов и изделий.
При этом образуются в зависимости от технологии изготовления отходы различной длины и ширины.
Затем известным способом нарезаются из отходов пропитанного гибридного корда отрезки длиной 3,0-15,0, которые вводятся в резиновую смесь для беговой части протектора - 10-15 мм, боковины - 7-10 мм, подканавочного слоя - 3-7 мм, обеспечивая высокую адгезию между резиной и отрезками пропитанного гибридного корда и тем самым повышенные физико-механические показатели.
| Таблица 1 | ||||
| Составы известной и предлагаемой полимерной композиций | ||||
| Компоненты | Содержание компонентов на 100 мас.ч. каучука; мас.ч | |||
| Известная | 1 | 2 | 3 | |
| Каучук бутадиен-нитрильный БНКС 40 АМ | 80,0 | - | - | - |
| Каучук бутадиен-нитрильный гидрированный БНКВ 30 | 20,0 | - | - | - |
| Каучук СКД | - | 20,0 | 25,0 | 30,0 |
| Каучук СКИ-3 | - | 80,0 | 75,0 | 70,0 |
| Сера | 3,5 | 1,5 | 1,7 | 2,0 |
| Окись цинка | 4,0 | 4,0 | 4,5 | 5,0 |
| Сульфенамид М | 0,5 | - | - | - |
| Сульфенамид Ц | - | 1,0 | 1,2 | 1,5 |
| Альтакс | 0,5 | - | - | - |
| Кислота стеариновая | 1,0 | - | - | - |
| Кислота олеиновая | - | 1,5 | 1,7 | 2,0 |
| Канифоль | 2,0 | - | - | - |
| Дибутоксиэтиладининат | 11,0 | - | - | - |
| Белая сажа БС-120 | 5,0 | - | - | - |
| Диафен ФП | 2,0 | 1,0 | 1,3 | 1,5 |
| Модификатор РУ-Д | 2,0 | - | - | - |
| Технический углерод П-803 | 20,0 | - | - | - |
| Технический углерод П-245 | 50,0 | - | - | - |
| Технический углерод N339 | - | 50,0 | 53,0 | 55,0 |
| Смола углеводородная «Пикар | - | 2,0 | 2,5 | 3,0 |
| Масло ПН-6 ш | - | 10,0 | 12,0 | 15,0 |
| Воск Омск-10М-1 | - | 2,0 | 1,7 | 1,5 |
| Ацетонанил Н | - | 1,5 | 1,7 | 2,0 |
| Сантогард PVI | - | 0,1 | 0,12 | 0,15 |
| Арамидное волокно | 10,0 | |||
| Отрезки отходов гибридного пропитанного корда длиной 3-15 мм | 1,5 дл. 10-15-мм |
10,0 дл. 7-10 мм |
20,0 дл. 3-7 мм |
Совокупность существенных признаков по предлагаемому изобретению позволяет получить качественное повышение физико-механических показателей: относительное удлинение при растяжении и эластичность по отскоку.
Новизна изобретения заключается в использовании отрезков отходов пропитанного гибридного корда в протекторной резиновой смеси.
Образующиеся в производстве полимерных изделий отходы пропитанного гибридного корда (ТУ 2281-031-16710413-2007) режутся на отрезки длиной 3,0-15,0 мм и затем вводятся в процессе резиносмешения в полимерную композицию для беговой части протектора длиной 10-15 мм - 1,5-20,0 мас.ч, для боковины протектора длиной 7-10 мм - 1,5-17,0 мас.ч, подканавочного слоя протектора длиной 3-7 мм - 1,5-15,0 мас.ч.
Изготовление полимерной композиции проводится в две стадии в резиносмесителе: на первой стадии с объемом смесительной камеры 270 л и числом оборотов роторов - 40 об/мин в течение 3 мин, на второй стадии с объемом смесительной камеры 250 л и числом оборотов ротора - 30 об/мин в течение 2 минут.
| Таблица 2 | ||
| Изготовление полимерной композиции 1 стадия | ||
| №№ | Последовательность операций | Время, мин |
| 1 | Загрузить: каучуки, олеиновую кислоту, окись цинка, масло ПН-6 ш, диафен ФП, технический углерод N339, смолу углеводородную «Пикар» | 0 |
| 2 | Загрузить: воск Омск-10М-1, ацетонанил Н | 1,5 |
| 3 | Загрузить: отрезки отходов пропитанного гибридного корда | 2,5 |
| 4 | Выгрузить: полимерную композицию | 3,0 |
| Температура резиносмесителя | 22±5°С | |
| Температура резиновой смеси при выгрузке | 80±5°С | |
| Число оборотов ротора | 40 об/мин |
После резиносмесителя смесь 1-й стадии обрабатывают на грануляторе и пневмотранспортом отправляют на резиносмеситель 2-й стадии.
| Таблица 3 | ||
| Изготовление полимерной композиции 2 стадия | ||
| №№ | Последовательность операций | Время, мин |
| 1 | Загрузить: маточную смесь 1-й стадии | 0 |
| 2 | Загрузить: серу, сульфенамид Ц, сантогард PVI | 1,5 |
| 3 | Выгрузить: полимерную композицию | 2,0 |
| Температура резиносмесителя | 20±3°С | |
| Температура смеси при выгрузке | 70±5°С | |
| Число оборотов ротора | 30 об/мин |
Свойства предлагаемой полимерной композиции в сравнении с прототипом представлены в таблице 4.
| Таблица 4 | |||||
| Свойства резиновой смеси по известному и предлагаемому составам | |||||
| №№ п/п | Наименование показателя | Известная полимерная композиция | Предлагаемая полимерная композиция | ||
| 1 | 2 | 3 | |||
| 1 | Условная прочность при растяжении, МПа | 19 | 19,0 | 19,0 | 19,0 |
| 2 | Относительное удлинение, % | 50 | 520 | 500 | 490 |
| 3 | Сопротивление раздиру, кН/м | 97 | 97 | 100 | 110 |
| 4 | Эластичность по отскоку, % | 26 | 47 | 47 | 45 |
| 5 | Температура хрупкости, °С | -40 | -60 | -62 | -65 |
Анализ данных, приведенных в таблице 4, показывает, что предлагаемая по изобретению полимерная композиция имеет значительно лучшие результаты по показателям: относительное удлинение, температура хрупкости и эластичность.
Предлагаемая по изобретению полимерная композиция позволяет использовать ее в протекторе, боковине и подканавочном слое шин в широком интервале температур.
Введение отрезков отходов пропитанного гибридного корда в протекторную резиновую смесь обеспечивает при эксплуатации шин повышение стойкости к порезам, появлению окатышей и выкрашиванию резины, оказывает влияние на гистерезис и теплообразование в шине и дает следующее улучшение свойств: повышается долговечность шины, снижается сопротивление качению, что приведет к значительному снижению расхода топлива.
1. Полимерная композиция на основе стереорегулярных каучуков -полибутадиенового СКД и полиизопренового СКИ-3, включающая технический углерод, окись цинка, кислоту олеиновую, серу, сульфенамид Ц, диафен ФП, смолу углеводородную «Пикар», масло ПН - 6 ш, воск Омск-10, ацетонанил Н, сантогард PVI, отрезки отходов пропитанного гибридного корда длиной 3-15 мм при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| каучук полибутадиеновый СКД | 20-30 |
| каучук полиизопреновый СКИ-3 | 70-80 |
| технический углерод N339 | 50-55 |
| окись цинка | 4-5 |
| кислота олеиновая | 1,5-2,0 |
| сера | 1,5-2,2 |
| сульфенамид Ц | 1,0-1,5 |
| диафен ФП | 1,0-1,5 |
| смола углеводородная «Пикар» | 2-3 |
| масло ПН-6 ш | 10-15 |
| воск Омск-10 | 1,5-2,0 |
| ацетонанил Н | 1,5-2,0 |
| сантогард PVI | 0,1-0,15 |
| отрезки отходов пропитанного | |
| гибридного корда длиной 3-15 мм | 1,5-20,0 |
2. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что она содержит отрезки отходов пропитанного гибридного корда для беговой части протектора длиной 10-15 мм - 1,5-20,0 мас.ч, для боковины протектора-длиной 7-10 мм - 1,5-17,0 мас.ч, подканавочного слоя протектора-длиной 3-7 мм - 1,5-15,0 мас.ч.
