Вулканизуемая резиновая смесь на основе дивинилстирольного каучука

 

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{u)988838 Союз Советских

Социалистических

Республйк (61) Дополнительное к ввт. свид-ву(22) Заявлено ЗЫ381 (21) 3266533/23-05

1$ М. К .з

С 08 Е 9/06

С 08 К 5/01 с присоединением заявки М—

Государственный комитет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет—

Опубликовано.159183. Бюллетень М 2

t$3) УДК 678. 7 (088. 8) Дата опубликования описания 150183 .э < ":

В.В. Легачева и Л.В. Федотова,7 ; с:4,";.Р) -„. (72) Авторы изобретения

Ф ° ъ У д,>

Ж44

Воронежский технологический ин (71) Заявитель (54 ) ВУЛКЛНИЗУЕИАЧ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ HA ОСНОВЕ

ДИВИН ИЛОВ ИРОЛЬНОГО КЛУЧУКЛ

Изобретение относится к технологи получения синтетических каучуков, в частности дивинилстирольного маслонаполненного, и может быть использовано в нефтехимической промышленности.

Известно использование в каче.стве пластификаторов каучука различ-. .ных продуктов нефтяного, растительного происхождения, или получаемых, при переработке каменного угля (1 3 и (23.

Однако резины йэ данной смеси имеют неудовлетворительные физикомеханические свойства.

Наиболее близкой K изобретению является вулканизуемая резиновая! смесь на основе дивинилстирольного каучука, наполненного пластификатором на стадии.коагуляции латекса, в котором в качестве пластификатора используют ароматизированное нефтяное масло ПН-б 31, с содержанием ароматических углеводородов 20-30В.

Однако известный дивинилстирольный каучук характеризуется относи:тельно невысокими показателями прочностных, адгезионных и усталостных свойств.

Целью изобретения является улучшение прочностных, адгеэионных и усталостных свойств резин иэ данной смеси, а также снижение их стоимости.

Поставленная цель достигается тем, что вулканизуемая резиновая смесь на основе дивинилстирольного каучука, включающая пластификатор, последняя содержит в качестве пласти фикатора кубовой остаток ректификации врытых фракций сырого бензола с температурой кипения 250-300оС или смесь его с нефтяным маслом (НН-б ), содержащим 20-30 вес.% ароматическйх углеводородов при соотношении по ве)су 50-99 : 1-50 в количестве 1525 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.

Кубовые остатки ректификации мятых Фракций сырого бензола (КОРЕ) представляют собой сМесь ароматических -соединений и являются отходом коксобенэольного производства и сжигаются как топливо. Часть КОРБ используется для получейия инденкумароновых смол (ИКС ), которые являются ценным модификатором каучуков, улучшающим адгеэионные и усталостйые свойства. Использование КОРБ в каче стве пластификатора введением их г-З0 каучук .на стадии синтеза резин не988838

1,18

3,51

11,5

40 осуществимо из-за высокой сульфатной зольности и влажности продукта, приводящей к пористости вулканизатов. В случае.. введения КОРБ в латекс на стадии коагуляции повышенное содержание сульфата натрия и влаги не имеет значения, поскольку и влага, и хорошо растворимый в воде Na,50» удаляются при коагуляции и промывки каучука. При этом ценные HI".С, содержащиеся в КОРБ в растворенном состо- 10 янин в количестве примерно 20Ъ, хорошо диспергируются в каучуке и при,цают ему повышенные показатели адгезионных свойств. Высокое содержание сульфатной золы в КОРБ обусловлено технологией сернокислотной очистки мытых фракций сырого бенэола и приводит к засорению форсунок при сжигании этого отхода.

КОРБ различных заводов имеют показатели в пределах:

Плотность, кг/см 1,10-1,18

Содержание воды,Ъ 0,1-4,0

Содержание золы,Ъ 0,4-12

Кинематическая вязкость при 80 С, сСт 1,5-50

Содержание серы свободной,Ъ 0,04-0,90 связанной,Ъ 4-5

В предлагаемой смеси в качестве пластификатора цивиннлстирольного каучука используют КОРБ с характеристикой:

Плотность, кг/cM

Содержание воды,Ъ 35

Содержание золы,Ъ

Вязкость при 80 С, сСт 1,62

Содержание серы,Ъ: свободной 0,24 связанной 4,44

Пример 1 Дивинилстирольный латекс и I:ÎÐÁ смешивают в соотношении, обеспечивающем содержание наполнителя 15 мас.ч. на каучук. 45

После коагуляции латекса, промывки, отжима, сушки и брикетирования каучука готовят стандартную резиновую смесь на его основе состава, мас.ч. на 100 мас.ч. маслонаполненного каучука: каучук 100,0; стеарин 2,0; оксид цинка 5,0; альтакс 1,5; дифенилгуанидин 0,3; сера 2,0. Приготавливают также резиновую смесь на основе маслонаполненного дивинилстирольного каучука, содержащего 15мас.ч

-масла ПН-б (прототип).

Опытный каучук имеет более высокие значения сопротивления разрыву и эластичности по отскоку.

Результаты испытаний представлены в табл. 1.

Пример 2. Дивинилстирольный латекс и смесь из КОРБ и нефтяного масла ПН-6, содержащую 50 и

75Ъ КОРБ, сме JHRa îò в количествах, 65 обеспечивающих содержание наполнителя 15 мас.ч. на каучук.

На основе опытных каучуков готовят стандартные резиновые смеси и прототип по примеру 1. Опытные каучуки обладают более высокими значениями сопротивления разрыву и эластичности по отскоку .

Данные исследований представлены в табл. 2.

Пример 3. Получают каучук по примеру 1. На его основе готовят протекторную резиновую смесь состава, мас.ч. на 100 мас. ч. каучука: каучук 100,0; сера 1,9; дифенилгуанидин 0,5; сульфенамид БТ 0,5; парафин .1,0; оксид цинка 3,0; канифоль

1,5; жирные кислоты 2,0; масло ПН-6И

11,0; фталевый ангидрид 0,5; сажа

ПМ-700 55,0. Готовят также резиновую смесь указанного состава на основе маслонаполненного каучука, содержащего 15 мас.ч. масла ПН-б (прототип).

Резины на основе опытного каучука имеют более высокие значения сопротивления разрыву, раздиру и усталостной выносливости. Данные представлены в табл. 3.

Пример 4. Получают каучуки по примеру 2. На их основе готовят резиновые смеси и прототип по примеру 3. Резины на основе опытных каучуков имеют более высокие значения разрыву и раэдиру. Результаты приведены в табл. 4.

Пример 5. Получают каучук по примеру 1. На его основе готовят протекторную резиновую смесь состава, мас.ч. на 100 мас.ч. каучука: каучук 100,0; сера 1,8; сантокюо 0,95; оксид цинка 3,0; стеарин 1,5 канифоль 2,0; масло ПН-6Ш 15,0; рубракс 3,0; продукт 4010 Л 1,0;

N- нитроэодифениламин 0,7; сажа ПМ-70

65,0. Готовят также резиновую смесь указанного состава на маслонаполненном каучуке, содержащем 15 мас.ч. масла ПН-б с введением 2,0 мас.ч.

ИКС дополнительно (прототип). Резина на основе опытного каучука обладает более высокими значениями модуля при 300Ъ удлинении, сопротивления разрыву, прочности связи резинарезина и усталостной выносливости при многократном растяжении. Данные указаны в табл. 5.

Определение прочности связи двух резин протекторной и брекерной (на основе каучука CKH-3) проводят по методу НИИШП, заключающемуся в многократном сжатии с частотой 500 циклов в минуту на машине ИРС-2 кубических образцов с диагональной (под углом 45 ) плоскостью стыка резин.

Слой брекерной резины толщиной 4 мм располагают между двумя одинаковыми по размерам частями протекторной резины. Резина на основе опытного ка988838

Изобретение способствует повышению эффективности общЕственного производства, так как нацелено на экономию сырьевых ресурсов путем использования отходов промышленности.

35 Проблема использования отходов связана с вопросами экологии, охраны окружающей среды от загрязнений промышленными выбросами, поэтому предлагаемое решение имеет большое

4Q народнохозяйственное значение.

Таблица 1

Показ атели

Модуль при ЗООЪ, удлинении, МПа

8,4

8,3

Сопротивление разрыву, МПа

25,8

24,4

Относительное удлинение,Ъ

680

655

Остаточное удлинение, Ъ

22

Эластичность по отскоку Ъ

27. учука обладает более высокими адгезионными свойствами, несмотря на то, что в нее не вводят агент, повышающий адгезию (инденкумароновую смолу ), и разрушение стыка происходит по брекерной резине.

Пример 6. Дивинилстироль- . ный латекс и КОРБ смешивают в соотношении, обеспечивающем содержание наполнителя 17 мас.ч. на каучук. На основе опытного каучука готовят резиновую смесь и прототип по примеру 5i

Резина на основе опытного каучука обладает более высокими значениями сопротивления раэдиру, тепловому старению, эластичности и усталостной выносливости при близких значениях пластоэластических показателей. Результаты приведены в табл. б.

Пример 7. Дивинилстирольный латекс и КОРБ смешивают в соотношениях, обеспечивающих содержание наполнителя 20 и 24 мас.ч. на каучук.

На основе опытных каучуков готовят резиновые смеси и прототип по примеру 3.

Опытные каучуки обладают более высокими показателями сопротивления разрыву, раздиру и усталостной выносливости. Результаты сведены в табл.7.

Иэ приведенных в табл. 1 — 7 данных видно, что дивинилстирольный каучук, содержащий КОРБ, обеспечивает повышение (в зависимости от типа резин и дозировки опытного пластификатора) прочности на 10-20%; сопротивление раздиру на 10-12Ъ; усталостной выносливости на 20-100%; прочности стыка резина — резина на ЗОВ; эластичности на 10%.

Экономический эффект от замены масла ПН-б на КОРБ только за счет снижения себестоимости составляет

1216000 руб/год.

Положительным эффектом изобретения является обеспечение повышения адгезионных свойств резин без дополнительного введения агентов, повышающих адгезию, какими являются твердые инденкумароновые смолы, получаемые из КОРБ. Предлагаемая смесь обеспечивает введение ИКС, содержащихся s

10 КОРБ в количестве 20%, непосредственно в каучук, т.е. исключает технологическую операцию их выделения в твердом виде и введения в резиновые смеси, что связано с экономией эиер)5 гетических ресурсов и трудовых затрат.

Технология получения дивинилстирольного каучука согласно изобретению не изменяется, пластификатор вводится на стадии коагуляции латек- са (так же как и масло ПН-6) последующие операции промывки, отжима, сушки, брикетирование проводятся

25 согласно принятой технологии. Таким образом, внедрение технического решения не связано с трудностями технологического порядка и может быть легко осуществлено.

988838

8,7

8,3

8,8

24,4

27,0

26,0

615

655

630

22

27

10,7

9,3

19,3

16,0

580

560

20

63.

Показатели

Модуль при 300% удлинении, МПа

Сопротивление разрыву, ИПа.

Относительное удлинение,Ъ

Остаточное удлинение,Ъ

Эластичность по отскоку,Ъ

Показатели

Модуль при 300% удлинении, МПа

Сопротивление разрыву, NIIa

Относительное удлинение,%

Остаточное удлинение,Ъ

Сопротивление раздиру, кгс/см

Усталостная выносливость (при многократном растяжении), тыс.циклов

Таблица 2

Таблица 3

1О

988838

9,1

9,0

9,3

16,0

577

550

560

20

69

63

29,5

8,0

7,4

14,6

15,3

580

580

56

24

291

227

По брекерной резине

По стыку.удлинении, МПа

Сопротивление разрыву, МПа

Относительное удлинение,%

Остаточное удлинение, В

Сопротивление раздиру, кгс/см

Усталостная выносливость (при многократном растяжении), тыс циклов 30 удлинении, МПа

Сопротивление разрыву, МПа

Относительное удлинение, Ъ Остаточное удлинение, Ъ

Сопротивление раздиру, кгс/см

Усталостная выносливость при многократном растяжении, тыс.циклов

Прочность стыка резина протекторная/резина брекерная,тыс.циклов

Характер разрушения

Таблица 4

18 8 . 19 2

Таблица 5

988838

0,25

0,27

1400

1390

16,0

15,4

380

410

36

10,1

7,5

230, 4

115,5

0,97

0,81

0,64

94

175

160

183

Показатель

Пластичность по 415-75,усл.ед.

Жесткость по

Дефо, rc

Сопротивление разрыву, NIIa

Сопротивление раздиру, кгс/см

Относительное удлинение, %

Эластичность по отскоку, %

Усталостная выносливость при многократном растяжении,тыс.циклов

Сопротивление разрастанию трения, тыс циклов

Коэффициент теплового старения, 100 C . 72 ч по сопротивлению разрыву по относительному удлинению

Показатели

Модуль при

300% удлийе нии, МПа

Сопротивление раэдиру, МПа

Т а б л и ц а 6

Таблица 7

13

9&8838

Продолжение табл. 7

Показатели

Относительное удлинение, Ъ

590

590

560

Остаточное удлинение, Ъ

22

Сопротивление раздиру, кгс/см

65

Усталостная выносливость (сопротивление разрастанию трещин), .тыс.цик.

36

Коэффициенты теплового старения (72 ч 100 С} по сопротивлению разрыву

0,89

0,89

0,86 по относительному удлинению

0,55

0,58

0,55

Составитель В. Островский

Редактор И. Митровка Техред Л.Пекарь Корректор С. Шекмар

Заказ 10986/32 Тираж 492

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Вулканизуемая резиновая смесь на основе дивинилстирольного каучука, включающая пластификатор, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения прочностных, адгезионных и усталостных свойств резин из данной смеси, последняя содержит в качестве пластификатора кубовый остаток ректификации мытых фракций сырого бензола с температурой кипения

250-300 С или смесь его с нефтяным маслом, содержащим 20-30 вес,Ъ ароматических углеводородов при cooTHQ шенин по весу 50-99 : 1-50 в количестве 15-25 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

45 1. Справочник резинщика, М., "Химия", 1971, с. 440.

2. Кирпичников П.A. и др. Химия и технология синтетического каучука.

М., 1970, с, 418-420.

3. Пластификатор — ароматизированное нефтяное масло ПН-6. ГОСТ

12861-67 (прототип).