АКТИВАТОР-ДИСПЕРГАТОР РЕЗИНОВЫХ КОМПОЗИЦИЙ Российский патент 1995 года по МПК C08K5/00 C08K5/00 C08K5/09 C08K5/17 C08L9/00 

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к активаторам-диспергаторам резиновых смесей.

Активаторы-диспергаторы, участвуя во всех стадиях процесса образования поперечных связей в присутствии вулканизующих агентов и ускорителей вулканизации, оказывают влияние на структуру вулканизаторов и соответственно на физические, механические и эксплуатационные свойства вулканизатов, причем влияние это весьма разнообразно. Поэтому разработка новых активаторов, расширение их ассортимента в значительной мере способствуют решению задачи получения вулканизатов с заданными свойствами.

Известно применение в составах резиновых смесей в качестве активатора-диспергатора олеиновой кислоты. Олеиновая кислота, улучшающая диспергирование порошкообразных ингредиентов и технологические свойства резиновых смесей, не обеспечивает в достаточной мере высоких эксплуатационных свойств резин, а также имеет высокую стоимость [1]
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является активатор-диспергатор смесь высших жирных кислот, в которой содержание стеариновой и олеиновой кислот достигает 50% а другими компонентами являются пальмитиновая, линолевая и другие кислоты. Это окрашенные жидкости или твердые вещества, т. пл. 34-59^оС, кислотное число 180-230 мг КОН/г [2] Такая смесь обеспечивает активацию процесса вулканизации, улучшает обрабатываемость резиновых смесей, однако степень диспергирования оказывается недостаточной. Кроме того, данный активатор-диспергатор не обеспечивает достаточно высоких физико-механических свойств резин, в частности динамическую выносливость.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является улучшение степени диспергирования ингредиентов резиновой смеси, а также повышение скорости вулканизации и динамической выносливости резин.

Поставленная техническая задача решается тем, что предлагаемый активатор-диспергатор на основе смеси высших жирных кислот в качестве последней содержит продукт гидролиза и дистилляции соапстоков хлопкового масла, представляющий собой смесь олеиновой и пальмитиновой кислот в массовом соотношении (50-70): (30-50) соответственно, характеризующийся кислотным числом 170-200 мг КОН/г продукта, и дополнительно содержит моноэтаноламиновые или диэтаноламиновые, или триэтаноламиновые соли указанных кислот и синтетические жирные кислоты фракции С₂₁-С₂₅ при следующем соотношении компонентов, мас.

Продукт гидролиза и
дистилляции соапс-
токов хлопкового масла
смесь олеиновой и паль-
митиновой кислот в мас-
совом соотношении (50-70):
(30-50) соответственно,
характеризующийся кис-
лотным числом 170-200 мг КОН/г продукта 55-97
Моноэтаноламиновые или
диэтаноламиновые, или
триэтаноламиновые соли указанных кислот 1-15
Синтетические жирные кислоты фракции С₂₁-С₂₅ 2-30
Продукты гидролиза соапстоков хлопкового масла отходов производства хлопкового масла получают гидролизом соапстоков в автоклаве при температуре 220-225^оС и давлении 20-25 атм до максимальной степени гидролиза. Образующаяся смесь олеиновой и пальмитиновой кислот и фосфатидов подвергают дистилляции при температуре 210-270^оС, остаточном давлении 1-10 мм рт.ст. Получают продукт жидкость от светло-желтого до темно-корич- невого цвета, содержащую смесь олеиновой (50-70%) и пальмитиновой (30-50%) кислот. Кислотное число 170-200 мг КОН/г продукта. Выход составляет около 90% от содержания жирных кислот.

Моноэтаноламиновые, диэтаноламиновые или триэтаноламиновые соли получают обработкой полученного продукта расчетным количеством моноэтаноламина ТУ 6-02-515-84, диэтаноламина ТУ 6-09-2652-77 или триэтаноламина ТУ 6-09-2448-72.

В качестве синтетических жирных кислот используют выпускаемые отечественной промышленностью синтетические жирные кислоты (СЖК) фракции С₂₁-С₂₅ ТУ 38.407358-87.

Введение предлагаемой композиции в состав резиновых смесей обеспечивает высокую скорость вулканизации, позволяет улучшить их переработку, повысить степень диспергирования ингредиентов резиновой смеси, а также обеспечивает повышение динамической выносливости резин.

Одновременно решается задача расширения ассортимента активаторов-диспергаторов, а также вопросы утилизации отходов производства.

Содержание компонентов в составе активатора в указанных пределах является оптимальным.

Активатор готовят следующим образом.

К расчетному количеству смеси олеиновой и пальмитиновой кислот (продукту гидролиза и дистилляции соапстоков хлопкового масла) добавляют расчетное количество моноэтаноламина (или диэтаноламина, или триэтаноламина) и после окончания реакции солеобразования к смеси добавляют расчетное количество СЖК фракции С₂₁-С₂₅.

По приведенной методике был получен ряд составов нового активатора-диспергатора.

П р и м е р 1. В реактор емкостью 0,75 л, снабженный мешалкой, при комнатной температуре загружают 275 г смеси олеиновой и пальмитиновой кислот (соотношение 70: 30) (продукта гидролиза и дистилляции соапстока хлопкового масла), затем при перемешивании и температуре 80-90^оС добавляют 11,12 г моноэтаноламина. Реакцию ведут в течение 40-60 мин до практически полного израсходования моноэтаноламина. Затем добавляют 150 г расплавленных синтетических жирных кислот фракции С₂₁-С₂₅ и перемешивают в течение 10-20 мин до достижения однородности продукта. Получают 436 г продукта, содержащего 55% смеси олеиновой и пальмитиновой кислот в соотношении 70:30, 15% моноэтаноламиновых солей этих кислот и 30% синтетических жирных кислот фракции С₂₁-С₂₅. Выход 102,5% в пересчете на смесь олеиновой и пальмитиновой кислот и СЖК.

П р и м е р 2. Аналогично примеру 1 загружают 275 г продукта гидролиза и дистилляции соапстока хлопкового масла смеси олеиновой и пальмитиновой кислот (в соотношении 70: 30) и 4,83 г моноэтаноламина и ведут синтез. После окончания синтеза добавляют при перемешивании 53,30 г синтетических жирных кислот фракции С₂₁-С₂₅. Получают 331,1 г продукта, содержащего 76% исходных кислот, 8% их моноэтаноламиновых солей и 16% синтетических жирных кислот фракции С₂₁-С₂₅. Выход 101,4% в пересчете на исходное сырье.

П р и м е р 3. Аналогично примеру 1 загружают 275 г продукта гидролиза и дистилляции соапстоков хлопкового масла смеси олеиновой и пальмитиновой кислот (соотношение 70:30) и 0,51 г моноэтаноламина и ведут синтез. После окончания синтеза добавляют при перемешивании 5,62 г СЖК фракции С₂₁-С₂₅. Получают 281,3 г продукта, содержащего 97% смеси исходных кислот, 1% их моноэтаноламиновых солей и 2% СЖК фракции С₂₁-С₂₅. Выход составляет 102,3% в пересчете на исходное сырье.

П р и м е р 4. Аналогично примеру 1 загружают 275 г продукта гидролиза и дистилляции соапстоков хлопкового масла смеси олеиновой и пальмитиновой кислот (в соотношении 70: 30) и 7,44 г диэтаноламина и ведут синтез. После окончания синтеза добавляют при перемешивании 53,86 г СЖК фракции С₂₁-С₂₅. Получают 376 г продукта, содержащего 76% исходных кислот, 8% их диэтаноламиновых солей и 16% СЖК фракции С₂₁-С₂₅. Выход 122% в пересчете на исходное сырье.

П р и м е р 5. Аналогично примеру загружают 275 г продукта гидролиза и дистилляции соапстоков хлопкового масла смеси олеиновой и пальмитиновой кислот (в соотношении 70:30) и 9,94 триэтаноламина и ведут синтез. После окончания синтеза добавляют при перемешивании 54,27 г СЖК фракции С₂₁-С₂₅. Получают 339 г продукта, содержащего 76% исходных кислот, 8% их триэтаноламиновых солей и 16% СЖК фракции С₂₁-С₂₅. Выход 123,2% в пересчете на исходное сырье.

П р и м е р 6. Аналогично примеру 1 загружают 275 г продукта дистилляции и гидролиза соапстоков хлопкового масла смеси олеиновой и пальмитиновой кислот (в соотношении 50:50) и 4,90 г моноэтаноламина и ведут синтез. После окончания синтеза добавляют при перемешивании 53,3 г СЖК фракции С₂₁-С₂₅. Получают 333 г продукта, содержащего 76% исходных кислот, 8% их моноэтаноламиновых солей и 16% СЖК фракции С₂₁-С₂₅. Выход 121% в пересчете на исходное сырье.

П р и м е р 7. Аналогично примеру 1 загружают 275 г продукта гидролиза и дистилляции соапстоков хлопкового масла смеси олеиновой и пальмитиновой кислот (в соотношении 50:50) и 10,02 г триэтаноламина и ведут синтез. После окончания синтеза добавляют при перемешивании 54,27 г СЖК фракции С₂₁-С₂₅. Получают 338,5 г продукта, содержащего 76% смеси олеиновой и пальмитиновой кислот, 8% их триэтаноламиновых солей и 16% СЖК.

В примерах 1-7 использовали смесь олеиновой и пальмитиновой кислот, характеризующуюся кислотным числом 170-200 мл КОН/г продукта.

Характеристика полученных продуктов приведена в табл.1.

Резиновые смеси изготавливали в двухлитровом лабораторном резиносмесителе в две стадии. На первой стадии изготавливали маточную смесь (без серы и ускорителя-сульфенамида М) при скорости вращения роторов 40 об/мин, температуре выгрузки 140^оС и времени смешения 4 мин. На второй стадии смешивали маточную смесь с серой и ускорителем при скорости вращения роторов 30 об/мин, температуре выгрузки 105^оС и времени смешения 2 мин. Рецептуры резиновых смесей приведены в табл.2.

Для испытаний приготовлена также резиновая смесь, содержащая в качестве активатора-диспергатора смесь высших жирных кислот, принятую в качестве прототипа, и испытаны ее свойства.

Резиновые смеси для изготовления образцов пропускали через вальцы и вулканизовали на вулканизационных прессах при 153^оС в оптимуме вулканизации 15 мин. Скорость вулканизации резиновых смесей и характеристики вулканизатов определяли по ГОСТ 12535-84 "Смеси резиновые. Метод определения вулканизационных характеристик на вулканометре".

Результаты испытаний приведены в табл.3.

Представленные в табл.3 данные показывают, что введение в состав резиновых смесей предлагаемого активатора-диспергатора позволяет увеличить скорость вулканизации и повысить степень дисперги- рования компонентов резиновой смеси. Вулканизаты, содержащие в качестве активатора-диспергатора предлагаемую композицию, по своим физико-механическим характеристикам не уступают вулканизатам, содержащим известные активаторы-диспергаторы, а по динамической выносливости в значительной мере их превосходят.

Одновременное использование предлагаемой композиции позволяет расширить ассортимент активаторов-диспергаторов и способствует решению вопроса утилизации отходов производства.

Использование: в резиновой промышленности. Сущность изобретения: активатор-диспергатор содержит, мас.%: продукт гидролиза и дистилляции соапстоков хлопкового масла - смесь олеиновой и пальмитиновой кислот в массовом соотношении (50 - 70) : (30 - 50) соответственно, характеризующийся кислотным числом 170 - 200 мг КОН/г продукта, 55 - 97; моноэтаноламиновые или диэтаноламиновые или триэтаноламиновые соли указанных кислот 1 - 15 и синтетические жирные кислоты фракции C₂₁-C₂₅ 2 - 30. Использование нового активатора-диспергатора обеспечивает повышение степени диспергирования ингредиентов резиновой смеси, увеличение скорости вулканизации и динамической выносливости резин. Также решаются задачи расширения ассортимента активаторов-диспергаторов и вопрос утилизации отходов производства. 3 табл.

АКТИВАТОР-ДИСПЕРГАТОР РЕЗИНОВЫХ КОМПОЗИЦИЙ, включающий смесь высших жирных кислот, отличающийся тем, что в качестве смеси высших жирных кислот активатор-диспергатор содержит продукт гидролиза и дистилляции соапстоков хлопкового масла смесь олеиновой и пальмитиновой кислот в массовом соотношении 50 70 30 50 соответственно, характеризующийся кислотным числом 170 200 мг КОН/г продукта, и дополнительно содержит моноэтаноламиновые, или диэтаноламиновые, или триэтаноламиновые соли указанных кислот и синтетические жирные кислоты фракции C₂₁ - C₂₅ при следующем соотношении компонентов, мас.

Продукт гидролиза и дистилляции соапстоков хлопкового масла смесь олеиновой и пальмитиновой кислот в массовом соотношении 50 70 30 50 соответственно, характеризующийся кислотным числом 170 200 мг КОН/г продукта 55 97
Моноэтаноламиновые, или диэтаноламиновые, или триэтаноламиновые соли указанных кислот 1 15
Синтетические жирные кислоты фракции C₂₁ C₂₅ - 2 30