Способ получения модифицированной гранулированной сажи

 

ОПИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиин

Социапистичесиих

Рес убпии 937492 (Sl ) Дополнительное к авт. свиа-ву(22)Заявлено 14.03 ° 79 (21) 2737302/23-26 (51)М. Кл.

С 09 С 1/58 с присоединением заявки М !

5мударстааие6 квинтет

CCCP оо алаи нзабретеннй в открытия (23 ) П р нор нтет(53) УДК 661.666, ° 4(088.8) Опубликовано 23 ° 06 ° 82 Бюллетень М 23

Дата опубликования описания 23. 06. 82

И. И. Иедников, Ю.

А. В. Шкарупа, Э.

И. А. Ильин, П. И. и В. »I. Никитин, С.

Н. Вавина, А. И.

Червяков, Л. А.

П. Хрипунов

В. Орехов, В. В. Устинов, Марей, Г, Е. Новикова, Ризаева, Н. А. Жовнер (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский инст,,е, е ого . углерода

Р. (71) Заявитель (54), СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ

ГРАНУЛИРОВАННОЙ САЖИ

Изобретение относится к промышленности технического углерода, а именно к способу получения модифицированной гранулированной сажй, применяемой в качестве усиливающего наполнителя для каучуков общего и специального назначения.

Известен способ получения модифицированной гранулированной сажи, включающий обработку пылящей сажи

0,1-103-ным водным раствором зтоксилированной жирной кислоты с молекулярной массой 500-1000 (11, Получаемая по этому способу сажа характеризуется хорошими физико-механическими показателями, но резиновые смеси, приготовленные с ее применением, имеют низкую скорость вулканизации, что отрицательно влияет на производительность вулканизационного оборудования, уменьшает сьем изделий с единицы производственной площади, повышает их себестоимость.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения модифицированной гранулированной сажи, включающий

5 смещение пылящей сажи с 0 1-53-ным

Э водным раствором зтоксилированных алкилоламидов жирных кислот (продукт "Синтамид 5") при весовом соотношении сажи к раствору 1:0,9-1,3 и последующую сушку влажных гранул (2).

Резиновые смеси, содержащие такую сажу, имеют высокую скорость вулканизации, однако гранулы сажи характеризуются неудовлетворительными физико-меха ическими свойствами, по насыщенной прочности и прочности к компованию, что затрудняет их транспортирование, автоматическую развеску и подачу в резиносмесители у потребило теля.

Цель изобретения - повышение насыпной плотности и прочности к комкованию гранул сажи.

937" 92

Поставленная цель достигается тем, что пылящую сажу смешивают с 0,1-54ным водным раствором продукта взаимодействия алкилоламидов жирных кислот с мочевиной общей формулы

1 R-CONH-R„O (CHq-СН О)„Н).

«(CO(Wq)q)-(0,7-0) 8) ) где R — углеводородный остаток жирных кислот фракции С О-С4ь, R„- метиловый, пропиловый, эти- 1о ловый или бутиловый радикал; и — равно 1 - 7;

m - число атомов углерода, азота и кислорода в главной структурной цепи этоксилированно- 15

ro алкилоламида жирной кислоты, в весовом соотношении сажи к раствору 1;0,9- 1,3 и затем сушат влажные грануЛЫ.

ro

О тличие предложенного способа заключается в том, что в качестве производного амидов жирных кислот используют продукт взаимодействия этоксилированных алкилоламидов жирных кислот с мочевиной вышеуказан.ной общей формулы.

Указанный продукт, выпускаемый отечественной промышленностью под тех н4ческим названием "Сиптак", является поверхностно-активным веществом, хорошо растворяется в воде. Водные растворы сиптака имеют невысокую вязкость и хорошо смачивают пылящую сажу по всему объему. Наличие активных атомов водорода у амидной и двух аминных групп в молекуле сиптака делает ее высокореакционноспособной по отношению к поверхности сажи. Получаемая,при этом модифицированная гранулированная сажа характеризуется более высокой насыпной плотностью и прочностью массы сухих гранул к комкованию, а также более узким фракционным составом по сравнению с из45 вестной сажей.

В качестве R-радикала в указанном соединении применяется углеводородный остаток карбоновых кислот с количеством углеродных- атомов С„ -С® с,р

В случае использования остатка кислот с 17 углеродными атомами (например, олеиновой), начинается падение растворимости вещества в воде, что приводит к трудностям при при1 готовлении их водных растворов, При применении R-радикала с числом углеродных атомов меньше 10, наблюдается повышение величины поверхностногс натяжения 0,53-ного водного раствора продукта, падает его поверхностная активность.

В качестве R -радикала в указанном соединении используются радикальные остатки спиртов: мет илового, этилового, бутилового и пропилового.

При использовании в этом случае высших спиртов наблюдаются технологические трудности, связанные с выходом готового продукта, поэтому их применение нецелесообразно.

Особое внимание необходимо уделить группам остаткам окиси этилена, Согласно способу в применяемом для грануляции-модификации вещества количество и изменяется от 1 до 7. Повышение количества и повышает поверхностную активность вещества, но связано со значительными трудностями при процессе этоксилирования и со значительными энергозатратами, что вызывает его удорожание.

Величина m в соединении изменяется от 8 до 29 в зависимости от изменения n, R

Интервалы применяемого коэффициента нестехиометрии (0,7-0,8) определяют то оптимальное соотношение мочевины и алкилоламида жирной кислоты при получении продукта, имеющего наивысшее поверхностно-активные свойства, которые оценивают по величине поверхностного натяжения 0,5/-ного водного раствора.

Поскольку показана необходимость применения в качестве R остатки жирных кислот С -С„, а промышленное производство выпускает продукт со смесью таких фракций, величина ш определяет количество атомов углерода, кислорода, азота только в основной цепи этоксилированного алкилоламида.

Поверхностное натяжение 0,5i-ного водного раствора сиптака имеет величину ниже 35 дин/см (условия наилучшего смачивания водой углеродных поверхностей и углеводородных систем) находится в пределах коэффициента нестехиометрии 0,7-0,8.

Наилучшие результаты получены при смешении пылящей сажи с водным раствором сиптака в соотношении 1:0,9-1,3.

При уменьшении доли сажи ниже нижнего предела затрудняется процесс гранулообразования вследствие перехода получаемой смеси в пастоподобное состояние, а при уменьшении доли раство9374 ра - увеличивается количество мелких гранул (менее 0,25 мм) и пыли в фракционном составе сажи, Пример. В емкость на 600 мл заливают 300 мл дистиллированной воды, в которой растворяют 3 г сиптака (n = 5, R = 2 и коэффициент нестехиометрии = 0,72), получая 14-ный водный раствор. Далее в лабораторный смеситель-гранулятор, снабженный 10 рубашкой для обогрева и оборудованный пальцевым ротором, пальцы которого расположены в виде двухзаходной винтовой линии (длина гранулятора 420 мм, диаметр 120 мм), загружают 300 г пы- 15 лящей сажи ПМ-50, туда же добавляют

300 мл приготовленного раствора связующей добавки (соотношение пылящей сажи и 1!-ного водного раствора синтака 1:1).

В смесителе-грануляторе за счет вращения пальцев ротора со скоростью

380 об/мин при температуре 75оС в течение 2 мин образуются влажные гранулы, которые сушат затем в атмосфере 25 воздуха при нормальном давлении и температуре 1450С до остаточной влаги не более 10,5/.

Опыт повторяют, изменяя соотношение пылящей сажи и 1 -ного водного 30 раствора сиптака на 1:0,9 и 1:1,3.

Для сравнения получают известную модифицированную гранулированную сажу путем смешения пылящей сажи ПМ-50 с 14-ным водным раствором этоксили- 35 рованного этаноламида синтетических жирных кислот фракции С о-С 1ь ("синСажа

"Синтамид 5"

Опытные сажи при весовом соотношении сажи, водного раствора и сиптака

Показатели

1:0,9 1:1 1:1,3

Свойства саж

Насыпная плотность, г/1000 см

418 395

352

372

15,6

21,8 18,9

17,7

6,3

52,8

12 4

3,4 4,8

60,3 58,1

21,8 17,6

5,6

57., 1

16,4

0,5 1 мм

1-1,5 мм

Прочность массы сухих гранул к комкованию, кг

Количество фракции с размером гранул, й:

Менее 0,25 мм

92 6 тамид 5") в соотношении 1:1 ° Опреде ляют насыпную плотность полученных гранулятов по ГОСТ 7885-77, а также производят их рассев на Фракции с помощью набора сит.

Прочность гранул к комкованию определяют на приборе конструкции

ВНИИТУ, принцип действия которого основан на способности гранул к уплотнению под действием определенной нагрузки. Анализируемую пробу гранул загружают в стакан прибора до полного заполнения и сжимают с помощью пневмоцилиндра. Если сажа не спрессовалась, после сжатия она вываливается из цилиндра, и опыт повторяют с более высоким давлением. 3а показа" тель прочности принимают наименьшую сжимающую нагрузку в кг, при которой в стакане образуется "мостик" из спрессованных гранул.

С применением полученных гранулятов готовят стандартные резиновые смеси состава, мас.ч.: бутадиен-метилстирольный каучук 100; стеариновая кислота 2; окись цинка,5; алтакс 2; сера 2 и модифицированная сажа 40. Смеси испытывают на вискозиметре Муни при температуре 130 С по

ГОСТ 10722-76 и вулканизуют в прессе при температуре 143 С в течение 60 мин.

Вулканизаты смесей испытывают по

ГОСТ 270-75.

Результаты испытания гранулированных саж, а также полученных с их применением резиновых смесей и вулканизатов приведены в таблице.

937492

Продолжение таблицы

Опытные сажи при весовом соотношении сажи, водного раствора и сиптака

Сажа

"Синтамид 5"

Показатели

1:0,9 1:I 1:1,3

Свойства резиновых смесей и вулканизатов

14

Напряжение при 300 удлинении,, кгс/см

165

171 162

168

Прочность при разрыве, кгс/см

247

255 248

480 500

244

490

Относительное удлинение, Ф 490

Как следует из таблицы, гранулированная сажа, полученная по предлагаемому способу имеет на 5-163 более высокую насыпную плотность, на 12366 более высокую прочность массы гранул к комкованию и меньшее содержание мелких гранул rlo cpaBHeHHe c известной сажей. Резиновые смеси с сажей по предлагаемому способу аналогичны контрольной, смеси по скорости вулканизации, а резины аналогичны контрольным по прочностным свойствам.

Формула изобретения

Способ получения модифицированной гранулированной сажи, включающий смешение пылящей сажи с 0,1-53-ным водным раствором этоксилированного производного амидов жирных кислот при весовом соотношении сажи и раствора

1:0,9-1,3 и последующую сушку влажных гранул, отличающийся тем, что, с целью повышения насыпной плотности и прочности к комкованию гра45

Ист очи и ки и нформа цнии, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании и 1286862, кл. С 09 С 1/58, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР .по заявке М 2713873/26, кл. С 09 С 1/58, 16.01.79 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 4375/33 Тираж 661 Подписное

Филиал ППЯ "Патент", г.,ужгород, ул.Проектная, 4

Время- начала вулканизации смеси, мин

Скорость подвулканизации смеси, мин, нул, в качестве производного амидов жирных кислот используют продукт взаимодействия. этоксилированных алкилоламидов жирных кислот с мочевиной общей формулы (К-СОИН-К„о(СН -СН О)„Н1x ((СО(МН 1) 1) - (0,7-0,8) п1 где к - углеводородный остаток жирных кислот фракции С 1у-С, Й„- метиловый, пропиловый, этиловый или бутило вый радикал; и равно 1-7, m - число атомов углерода, азота и кислорода в главной структурной цепи этоксилированного алкилоламида жирной кислоты.