Резиновая смесь на основе фторэластомера

 

1и! 492092

О П И СА Н И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских социалистических

Республик

Ц т! (61) Зависимый от патента (22) Заявлено 08.06.72 (21) 1794061/23-5 (51) М. Кл. С 08f 29 1b

С 08f 45)36 (32) Приоритет 08.06.71 (31) 151128 (33) CILIA

Опубликовано 15.11.75. Бюллетень № 42

Государственный комитет

Ссеета !министров СССР т1о делам изобретений и открытий (53) УДК 678.049.14 (088.8) 3ата опубликования описания 26.05.76 (72) Автор изобретения

Иностранец

Давид А. Стиверс (CIlI A) Иностранная фирма

«Миннесота Майнинг энд Мэньюфакчуринг Компани» (США) (71) Заявитель (54) РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ НА ОСНОВЕ ФТОРЭЛАСТОМЕРА

Изобретение относится к области получения резиновых смесей на основе фторэластомеров с улучшенными характеристиками смешения, формования и литья.

Известны резиновые смеси на основе фторэластомеров, в которые введены простые или сложные эфиры для улучшения способности смесей к шпрнцеванию.

С целью улучшения перерабатываемости при изготовлении смеси и изделий из нее предлагают в резиновую смесь вводить на !

00 вес. ч. полимера 0,25 — 5,0 вес. ч. веществ, выбранных из группы, включающей сложные эфиры, содержащие 10 — 36 атомов углерода, жирных кислот и спиртов, карнаубский воск и карнаубский воск совместно с монтанным воском в соотношении 1: 4 — 4: 1. желательно, чтобы каждый эфир содержал

14 — 30 атомов углерода. Пригодны также такие эфиры, как полностью или частично этсрифицированные глицериды, например воск плодов лавра, кокосовое масло, диолеат глицерина и т. п. В эфиры могут входить двухатомные спирты, например а,а-диолы, содержащиеся в карнаубском воске или двухосновные карбоновые кислоты с длинными цепями.

Такие кислоты можно этерифицировать полиолами с короткими цепями, например глицерпном, пентаэрптр пом, трнме илолпропаном, тетраэтиленгликолем н т. и. В эфиры можно вводить низкомолекулярные многоосновные карбоновые кислоты, например адиппновую, 5 лимонную, этилендиаминтетрауксусную и т. п.. в сочетании со спиртами с длиннымп цепями.

Непригодны углеводородные парафины, не содержащие или содержащие небольшие количества кислорода, например нефтяные пара10 фины.

Указанные добавки выполняют в различных случаях разные функции. В одном случае улучшается смазка мундштука или пресс-формы. В результате этого облегчается разъем

15 пресс-формы и получаются формованные изделия с острыми концами и гладкой поверхностью. Для этой цели вводят продукт, ограниченно растворяюшнйся в полимере и позв(ляющий значительной части добавки мигриро20 вать к поверхности и действовать в качестве средства, облегчающего разъем пресс-формы.

В другом случае необходима совместимость, т. е. сравнительно хорошая растворимость добавки в полимере для уменьшения «нерва»

2э смеси. Полимеры фторированных олефпнов имеют относительно большой молекулярный вес, большую жесткость и высокий модуль, а поэтому для облегчения размола, смешения с разными ингредиентами и экструзии через мундштук их необходимо размягчать. Характерно, что очень жесткие полимеры требуют такого большого давления для проталкивания их через отверстие мундштука, что экструдат имеет значите,п:t!o больший диаметр, чем диаметр отверстия мундштука. При оптимальном размягчении материала размер экструдата превышает р33Мер M)пдшт He Go !ee «equi »a

40% или преимущественно на 10 — 25 !!. Это достигается при совместимости, обеспеченной содержанием кислорода в добавках. С другой стороны, слишком большое содержание кислорода в виде относительно полярных гидроксильных и карбоксильных групп невыгодно, так как OIIO оказывает влияние на скорость отвсржденпя композиции и отрицательно влияет на свойства отвержденного продукта. Так триэфиры глицерина и жирных кислот с 18 атомами углерода, на .ример кокосовое масло, являются хорошими добавками, в то время как моностеарат глиц рина с двумя избыгочными гидроксильными группами на 21 атом углерода замедляет скорость отверждения.

При обычной переработке эластомеров в качестве смазочного материала добавляют стеариновую кислоту, стеарат кальция, стеарат цинка и т. п. Однако установлено, что такие ионные производные жирной кислоты очень нежелательны во фторэластомерных композициях, так как они черезмерно уменьшают скорость отверждения и затрудняют получение должным образом сбалансированного состава.

Третьей функцией добавки является пластнфикация основного полимера до получения экструдата, способного сохранять форму, а не растрескиваться в узком сечении, Такая внутренняя когезия достигается с помощью парафиновых добавок без образования липкостп.

Высокомолекулярные добавки оказывают благоприятное влияние при введении их в состав в количестве, равном только 0,25%. Вообще опи дают оптимальные результаты в количестве 0,5 — 3%, и редко бывает необходимо вводить их в количестве более 5%, Однако особенно удобно добавлять воск к маточной смеси. Многие из указанных восков хорошо совместимы с основной смолой. Например, карнаубский воск можно вводить в количестВВх до 30% от веса эластомера в стабильной смеси.

Чистые соединения редко необходимы и во многих случаях они менее желательны, чем сырая пли встречающаяся в природных условиях форма соединенш> или смесей их. Синтетические воски можно получать в относительно чистом виде и с ними можно получать композиции, обладающие оптимальными характеристиками. Однако предпочтительными являются натуральные воски, обычно представляющие собой смеси, ввиду их легкой доступности и меньшей стоимости. Часто можно применять смеси натуральных и синтетических продуктов для дости кения наилучших результатов. Некоторые воски более эффективны на

Э

1О

2Д эд

Зз

3:i

t е3

5)

65 единицу веса при пластификацип эластомеров, однако не обеспечивают такой смазки. как другие. Обычно некоторые продукты обеспечивают хорошую смазку, но недостаточно уменьшают «нерв» композиции. Такие двойные смеси, как смеси 1 — 4 ч. карнаубского воска с 4 — 1 ч. монтанного воска дают значительно лучшие результаты, чем каждый из этих компонентов в отдельности при той же концентрации.

Модифицированные эластомерные составы могут содержать обычные наполнители и пигменты, а также отвердители или вулканизуюшпе агенты, обычно применяемые совместно с фторированными эластомерами. Вальцевание, прессова!! ие., экструдирозанне и яр ие процессы переработки осугцествляюа в обычных условиях.

Вещества, облегчающие переработку, дают возможность применять более низкие рабочие температуры и давления, чем были использованы ранее.

П р и "I е р. Композиция фторированного элас" о»ера (от Л до К) приготовлены с сооТношением компонентов, указанным в таблице.

Ингредиенты, вкл очая эластомер, вальцую-,. обычшям способом в тсчепие — 10 — 30 мин, поддерж: вая температуру 65 С. Ингредиенты можно смешивать друг с другом перед вальцсванием или смешивать с эластомером при вальпевании. После пца ельного смещения ингредиентов композицию перерабатывают прессовапием плп экструзией.

При нрсссовании композицшо выдерживают и пресс-форме в течение — 10 30 мпн при тем пер атурс 135 — 200 С. Затем фор мова нное изделие извлекают из пресс-формы и подвергают дополнительному отверждению в tie«!! при температуре в пределах — 175 — 260 С в течение нескольких часов вплоть до 48. Необходимость в специальном обрызгиванин !

;ресс-форм при нрессовании модифицированного эластомера уменьшается, а в некоторых случаях исключается.

Эти эластомерные композиции экструдируют в дюймовом экструдере, применяя мундипук Гарвея. Температура в барабане экструдера» в мундштуке 75 — 95 С. Качество экструдата оценивают методом Мортона, OIIHCBHном в книге этого автора «Введение в ехнологшо каучука», Рейнхолд, стр. 199, 1959 г.

Этим методом определяют и оценивают три основные фактора: поверхность, остроту краев и набухание прп экструзии. Вид краев оценивается цгнррами от !О до 1. а новерхность—

<и «хорошей» до «плохой». Набу.;ание при экструзии определяется цифрой (процент набухания). Экструзия ясно характеризуется при этом методе числом для краев, буквой для поверхности и процентом набухания.

Минимальные требования для экструзии эластомеров выбраны, как А-7-40. Для хорошей оценки эластомер должен быть модифицирован добавками в такой степени, чтобы его характеристика соответствовала всем трем

6 ис

«:>

«»! !

Iln

С> с»»

«с

С:

« о с. с х

L (с с! = !

1. С0

) -1 !

C о о

«.) с

V с с»

«"

c- >

:»

«

«О сс

РЭ

«:>

С сс

С>

I.1 « (с о о и

О.

«» «»

«

c» »c= с»»

« . «:

С

2 и о

«-L с х о о

Х о о

>с с»»

Формула изобретения

Составитель T. Самохвалова

Редактор Л. Новожилова

Техред Е. Митрофанова

Корректор М, Лейзерман

Заказ 842110 Изд. М 2018 Тираж 496 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 ппография, пр < апунови, минимальным требованиям экструзии в отношении поверхности, краев и набухания.

Кроме того, модификатор эластомера должен улучшать намодифицированный эластомер в следующих направлениях: уменьшать время, необходимое для вальцевания и смешения эластомера; уменьшать липкость получаемой смеси на всех стадиях процесса смешения; максимально облегчать разъем пресс-формы, чтобы ограничить или устранить необходимость применения специальных средств для этой цели; оказывать не более, чем ничтожное влияние на скорость отверждения модифицированного эластомера по сравнению со скоростью отверждения немодифицированного эластомера.

Лучшей одинарной добавкой оказывается карнаубский воск.

Этот воск бывает нескольких сортов: ¹ 1 желтый, Флора, Нортс, Каунтри № 3, № 3 известковый чистый и технический. Все сорта, а исключением технического, дают удовлетворительные результаты при применении не более 3 вес. ч. Технический карнаубский воск, получаемый при очистке растворителями, имеет относительно высокую температуру плавления в результате удаления некоторых компонентов с меньшей температурой плавления, содержащихся в природном продукте. Эти более низкоплавкие компоненты улучшают, повидимому, совместимость и до некоторой степени смазку компонентов с более высокой температурой плавления. Для удовлетворительного функционирования технический сорт не5 обходимо применять совместно с другими продуктами, например монтанным воском, при отношении примерно 5 вес. ч. технического карнаубского воска на 0,5 — 10 вес, ч. монтанного воска.

I0 К другим «воскам» или «маслам», пригодным в качестве модификаторов эластомеров, относятся пчелиный воск, японский воск, масло семян растения Syngrus сого1 а1а, метилстеарат и тристеарин.

15 Другие фторолефиновые эластомеры, у которых по крайней мере 50о/о заместителей на углеродных атомах составляет фтор, удовлетворительно модифицируются добавками, предусмотренными изобретением. 0

Резиновая смесь на основе фторэластомера, содержащая целевые добавки, о т л и ч а ю 5 щ а я с я тем, что, с целью улучшения перерабатываемости, в нее введено на 100 вес. ч. полимера 0,25 — 5,0 вес. ч. веществ, выбранных из группы, включающей сложные эфиры, содержащие 10 — 36 атомов углерода, жирных

30 кислот и спиртов, карнаубский воск и карнаубский воск совместно с монтанным воском в соотношении 1: 4 — 4: 1.