Способ получения сыпучей резиновой смеси

 

О П И С А-Н-И=-Е< >5И020

Союз Советскии

Социалистических

Реслублии

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 08.05,74 (21) 2023175/23-5 (23) Приоритет (32) 12.05.73 (31) P 2324009.7 (33) ФРГ (43) Опубликовано 15.04.76. Бюллетень № 14 (45),Дата опубликования опи са ния 04.09.78 (5! ) М. Кл. С 08 1. 7/,02

С 081 9/10

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений а открытий (53) УДК 667 773 (088.8) (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Герхард Берг, Карл-Хайнц Нордзик и Эгге Барнштедт (ФРГ) Иностранная фирма

«Хемише Верке Хюльс АГ» (ФРГ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЫПУЧЕЙ

РЕЗИНОВОЙ СМЕСИ

Известен способ получения сьапучих резиновых смесей смешением водной суспензии наполнителя с водной дисперсией раствора каучука, осаждением в растворе жидкого стекла и кислоты с последующей сушкой (1).

Известным способом нельзя получать высококачественные сыпучие резиновые смеси, содержащие пласти фикатор (мягчитель), после добавления пластификатора в суспензию наполнителя и раствора каучука сыпучесть резиновой смеси снижается.

Цель изобретения состоит в получении высококачественных (неслеживающихся при длительном хранении) сыпучих резиновых смесей, содержащих пластификатор.

Для получения, высококачественных (неслеживающихся) сыпучих резиновых смесей, содержащих пластификатор (мягчитель), последний смешивают с наполнителем при 60 — 80 С в вихре вой мешалке со скоростью перемешивания 1000—

2000 об/мин, затем готовят водную суспензию наполнителя, содержащего пластификатор в присутствии поверхностно-активных веществ аналогично известному способу.

В качестве наполнителей согласно изобретению применяют употребляемые,в резиновой промышленности сажи, причем могут быть применены сажи всех степеней активности, .в особенности печные. Наряду с этим применяют также светлые наполнители, например высокоактивную кремниевую б кислоту. Количество сажи составляет 40—

500, предпочтительно 50 — 150;вес. % по отношению к твердому каучуку. Количество светлых наполнителей составляет 20 — 500, предпочтительно 40 — 150 вес. % по отно10 шению к твердому каучуку. Можно сажу комбинировать со светлыми наполнителями.

В качестве пласти фицирующих масел служат обычно применяемые пластификатоI5 ры и мягчители, предпочтительно из ароматических, на фтеновых или парафиновых углеводородов. Количество применяемых пластифицирующих масел составляет 1—

100, предпочтительно 30 — 60 вес. % по от 0 ношению к наполнителю.

Для,получения маточной смеси высокодисперсных активных наполнителей пластифицирующее масло, например, адсорбционно связывают при смешивании вихревым методом (в псевдоожиженном слое) в пороцьковой мешалке (на пример, типа Геншель). Причем сначала берут наполнитель, а пластифицирующее масло, предварительно подогретое,в зависимости от требуемой вязкости, добавляют каплями в течение

511020 нескольких минут после пуска .в ход мешалки и по достижении высокого числа оборотов, более 1000 об!мин. Образовавшиеся за это время спекания непосредственно разрушаются при соприкосновении капель пласти фицирующего масла с сажей. Особенно предпочтительно наполнитель с помощью специального сопла опрыскивать сверху высокодисперсным пластифицирующим маслом или опыли вать с помощью инертного газа.

После добавки всего количества минерального пластификатора целесообразно некоторое время оставлять мешалку вращаться при полной скорости. Внешний вид маточной смеси из содержащих пластифицирующее масло наполнителей, преимущественно сажи, совершенно не изменяется, и смесь все еще имеет настоящие порошковые свойства с,присущим саже тонкопыльным распределением, не изменяется сыпучесть и не проявляется тенденция к клейкости и спеканию.

Насыщенные таким образом пластифицирующим маслом наполнители, в особенности сажи, диспергируют в воде в присутствии эмульгаторо в..В качестве устройств для дпспертирования годятся, например, специальные приборы для перемешивания: мельницы, ультразвуковые .приборы и смесительные сопла. Процесс эмульгирования проводят обычно при комнатной температуре; можно работать при температурах до

200 С и при давлении выше атмосферного, что особенно рекомендуется .при применении высоковязких растворов.

В предлагаемом способе в качестве эмульгаторов применяют поверхностно-активные производные амина, пред почтительно алкиламиноксиэтилат общей формулы

R 1,1.-(Г.-1.-- CH2 — 0)д И (СН,--CH O>,„H в которой R, означает пруппы алкила .и алкенила с 1 — 30, предпочтительно 10 — 20 атомами С, и и m означают целые числа

1 — 80, предпочтительно 6 — 20. ,Подходящими соединениями являются, например, лаурил-, миристил-, цетил-, стеарил- и олеиламиноксиэтилаты. Эти эмульгаторы в общем применяют в водных щелочных растворах при рН 7 —,14, предпочтительно 10 — 13, в количестве 0,05 — 2, пред- почтительно 0,1 — 1 вес. % по отношению к распвору .каучука, . В предлагаемом способе в качестве каучуков годятся полимеры, полученные предпочтительно,посредством полимеризации в ра створе, в особенности полимеры, полученные,путем гомополимеризации бутадиена или сополимеризации бутадиена со стиролом в присутствии литийкатализатора, причем 8 50% от общего содержания бутадиена в полибутадиене находится в 1,2-положении (8 — 50%-ное содержание винильных групп) .

Особенно, предпочтительны такие каучу5 ки, которые получают путем адиабатной полимеризации бутадиена в,присутствии растворителя и системы катализаторов из литийорганических соединений и соединений Льюиса. Полученные каучуки состоят из полибутадиена, содержащего винильных групп 25 — 50%.

Пример 1. а) Геншель-смеситель объемом 30 л при температуре стенок 20 — 50 С наполняют

3000 г печчой сажи. После включения, ротора со скоростью 1600 об)чин в течение 3 ман через снабженное мелкими соплами входное устройство впрыскивают 1764 г тонко распределенного пластифици рующего масла,.предварительно подогретого до 60 — 80 С.

По окончании подачи еще перемешивают

2 мин. По истечении 5 мин общего .времени смешивания смесь из сажи с пластифицирующим маслом имеет свойственное саже пылевидное распределение без снижения сы пучести и всякой тенден ции к спеканию. ,б) 4,05 кг этой маточной смеси из сажи и пласти фицирующего масла диспергируют в 16,2 л воды с помощью эмульгатора в присутствии 121,5 г лауриламвноксиэтилата. Полученную таким образом содержащую пластифицирующее масло сажевую дисперсию смешивают с 60 кг водной эмульсиями каучукового, раствора, получаемого следующим методом: 30 кг полученного (посредством полимеризации в растворе бутадиена с помощью литийбутила;в качестве катализатора при подаче 1,2-диметоксиэтана в гексане) 1 0%-ного раствора поли4ц бутад иена с содержанием 35% винильных групп и вязкостью по Муни 93 эмулыгируют в 29,82 л воды с .помощью эмульгатора в присутствии 180 г лауриламиноксиэтилата. Значение рН 11,5 у ста навливают во время .процесса эмулыгиро вания 10%-ным едким натром. Смесь полученной согласно п,а водной дисперсии сажи и пластифицирующего масла и водной эмульсии раствора ка;учука вводят ао скоростью 29 кг!ч в цилинд5о рический сосуд объемом 150 л, содержащий смесь 29 л воды, 24,3 г 26%-ного водного распвора силиката натрия и 102 г 10%-ной серной кислоты. Значение рН 1,5 — 2,0. Осадительный paicmop, из которого выделяют

55 осадок, напревают до 65 С насыщенным паром с давлением 1, 5 атм.

Подачу пара репули руют так, что прои давлениями 1,:0 атм температура жидкой фазы

61 С. Подача смеси 10%-,ной подогретой до

60 65 С серной кислоты и раствора силиката натрия, регулируется та к, что з начение рН осадительHQH ва нны постоянно составляет

1,5 — 2. Это соответствует пряменению 4 молей серной кислоты и 4 молей Si 02 в каче65 стве силиката,натрия на 1 моль общего

511020

Время высыпания (с) при поперечном сечении отверстия, лм

Резиновая смесь с напочпителем о

10 15 25

4,8 1,6

l,7

18,0

18,4

17,9

l8,!

1 (3

5,2

4,9

4,9

1,8

1,8

19,5

18,7

18,9

19,2

2,1

19

1,8

2,0

5,3

4,9

5,2

5,1

3! 4 эмульгатора. Парообразную,смесь гексана и,воды проводят через, находящийся в крышке сосуда отводящий;патрубок в конденсатор. Осажденную,высокодисперсную содержащую,пластифицирующее масло рези новую смесь с наполнителем спускают через отводящие,патрубк|и, находящиеся на дне сосуда таки м образом, что уровень жидкости в отстойнике остается ностоя нным. Время пребывания высокодисперсной резинсвой смеси с наполнителем в горячей водной фазе 3 — 5 мин. Высокодисперсную резиновую смесь с .наполнител|ем фильтруют и сушат. Получают сыпучий рези новый порошо. к с на.полнителвм.

П р им е р 2. 50,4 кг полученной согласно примеру 1, содержащей пласти фи цирующее .масло, печной саж и диспергируют в

200,5 кг воды в течение 30 мик с .помощью эмульгатора, содержащего 1,5 кг лауриламинсксиэтилата и 1 кг 10%-ного едкого натра. Получают 253,4 кг 20%-,ной дисперсии сажи и пласти фицирующего масла с рН 1 2,7.

Дисперсию сажи и пласпи фицирующего масла смешивают с 745 кг щелочной водной эмульсии каучукового раствора, получаемого следующим образом. 372,5 кг полученного (путем,полимеризации в растворе бутадиена с помощью литийбутила в гексане) 10% -ного раствора полибута диена с содержа и нем винильных групп 25% и вязкостью 88 (по Муни) эмульгируют в 270 л воды с ломощью эмульгатора .в присутствии 2,235 кг лаурилами ноксиэпилата. Во время эмульгирования Hàêà÷èIâàloò 10%-;ный едкий напр до достижения рН 12,0 — 12,5.

Смесь водной дисперсии, сажи и,пластифиц ирующего масла и водной эмульсии каучукового раствора вводят со скоростью

29 кг|ч,B цилиндрический сосуд (отстойник).

Отстойник, состоит из канала прямоИз данных таблицы ясно видно, что полученHûå согласíо примерам 1 и 2 предлагаемого способа смеси имеют равномерно воспооизводимую сыпучесть. В параллель. но,проводимых опытах сыпучесть сравнительного продукта согласно извеспному угольного поперечного сечения, ширина дна канала 0,15, высота 1 и длина 5 м. В этом канале находится 520 л воды и столько серной кислоты, что значение рН водной фазы равняется 2. С помощью насыщенно го:пара с давлением 1,5 атм нагревают осадительную ванину до 65 С. Пар,вводят в раствор, из которого выделяют осадок с помощью сопел, |равномерно расположен10 ных на дне по длине канала.

В горячую осадительную ванн у подают во,вход ка нала наряду со смесью дисперсии сажи с пластиф1вцирующим маслом и водной эмульсии каучукового раствора столько горячей разбавленной серной кислоты, что во время осаждения рН составляет 1,5 — 2.,Подачу пара iperyлируют так, что,при давлении 1 атм жидкая фаза имеет теиперапуру 61 С. Парообраз ная смесь

20 гексана и воды идет в посаженный на ка.нал колпак, проводится оттуда через отводящее отверстие в конденсатор. Осажденная, содержащая пластифи цирующее масло резиновая смесь с .наполнителем выте25 кает через отводящее отверстие на д не конца канала таким об!разом, что уровень жидкости в канале остается постоянным.

Время пребыва н ия смеси в горячей водной фразе составляет приблизительно 2,5 мин.

30 После фильтрования и сушки осажденной смеси:получают хорошо сыпуч ую порошкообразную резиновую смесь.

Сыпучесть полученных согласно приме35 рам 1 и 2, содержащих пластиф ицирующее масло резиновых смесей с,наполнителем исследовали методом «высыпания в единицу времени». Время высыпания 50 г по!рошка из стандартной воронки с углом отверстия

40 40 и с поперечным сечением н ижнего отверстия 10, 15 и 25 мм определяли !в секундах. Результаты даны в таблице. способу, неравномерная и- не может быть

45 технически точно измерена. Воооще измере ние было возможным,и показало, что время высьппания значительно выше,в ременл высыпания предлагаемых продуктов.

511920 (СНв СНв 0)д, Н

<СНз СНз 01лH

Составитель С. Кравцов

Техред Т. Лященко

Редактор Е. Хорина

Корректор И. Симкина

Зак. 677/1007 Изд. № 327 Тираж 629

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписцое

Тнп. Харьк. фил. пред. «Патент»

Формул а изобретения

Способ получения сыпучей резиновой смеси смешиванием;наполнителя с водой, введением полученной суспензии,в водившую дисперсию, каучука .в органическом растворителе осаждением наполненного каучука в растворе жидкого стекла или его смеси с кислотой при павышенной темлературе, фильтрацией осадка и сушкой, î T л и ч аю щ и йс я тем, что, с целью Iïîвышен ия физико-механических и эксплуатационных свойств резин, наполнитель предварительно смешивают с пласти фикатором при бО—

80 С со скоростью перемешивани я 1000—

5 2000 об/мин.

Источник информа|ции, принятый во ,внимание при экспертизе:

10 1. Патент ФРГ № 464117, С 08 с 7/18 от

11.07.72.