СОСТАВ АГЕНТА ДЛЯ ВУЛКАНИЗАЦИИ КАУЧУКОВ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК C08K3/00 C01B17/10 C08L7/00 C08K3/00 C08K3/06 C08K3/20 C08K3/36 

Изобретение относится к резинотехнической и шинной промышленности, в частности к производству тонкодисперсной серы, являющейся ингредиентом резиновых смесей, эбонита и других композиций на основе вулканизирующихся каучуков. Тонкодисперсная сера в этих композициях является агентом для вулканизации каучуков.

Изобретение может быть использовано также в химической, металлургической, фармацевтической, электронной промышленности для получения дисперсий твердых веществ в шаровых роторных и струйных мельницах, дезинтеграторов различных типов.

Известен способ получения чистой тонкодисперсной серы с размерами частиц менее 1 мкм, включающий погружение серы в дисперсионную среду и облучение ультразвуком в режиме кавитации (1).

Недостаток известного способа-высокая энергоемкость и стоимость растворителей, а также невозможность получения тонкодисперсной серы в сухом состоянии, т.к. в процессе сушки и удаления растворителя происходят и процессы коагуляции и слипания частиц серы с образованием монолитных кусков и агломератов. Кроме того, сильное поглощение ультразвука дисперсными частицами позволяет осуществить данный процесс только с небольших микрообъемах и не представляет практического интереса в серийном производстве тонкодисперсной серы в качестве агента для вулканизации каучуков, где требуется многотоннажное производство.

Известны способы получения дисперсной серы механическим измельчением на устройствах различного типа: щековых и конусных дробилках, валиковых истирателях, стержневых, шаровых, коллоидных и вибрационных мельницах (2). Возможности этих устройств по величине среднего размера частиц серы приведены в таблице.

Недостатком известного способа является невозможность получения тонкодисперсной серы с максимальным размером частиц менее 0,1 мм, малая производительность и высокая энергоемкость процесса измельчения серы, налипание серы на внутренние поверхности устройств, что не позволяет использовать получаемый продукт в качестве агента для вулканизации каучуков.

Наиболее близким к предлагаемому составу и способу получения агента для вулканизации каучука на основе тонкодисперсной серы является состав, состоящий из тонкодисперсной серы с размером частиц до 0,14 мм и способ его получения, включающий предварительное измельчение серы, помол в шаровой мельнице при температуре 35-47^оС в течение 2-6 ч и посев сквозь сито 0,14 мм (3)-прототип.

Недостатком описанных агента и способа его получения является невозможность получения тонкодисперсной серы без остатка на сите 0,14 мм, длительность и высокая энергоемкость процесса, налипание серы на рабочие поверхности машины и длительная разгрузка. Кроме того, при длительном помоле серы температура процесса повышается до 45-47^оС, что может привести к взрыву.

Задачей изобретения является интенсификация процесса помола серы в мельницах, уменьшение максимального размера частиц, повышение взрывобезопасности при помоле, уменьшение налипания серы при хранении, и обеспечение возможности использования получаемой серы в качестве агента для вулканизации каучуков.

Поставленная задача решается составом агента для вулканизации каучуков на основе тонкодисперсной серы, который дополнительно содержит гидрофобизированную добавку порошка, выбранного из группы: оксид кремния, оксид титана, перлит, белая сажа, тальк, диатолит, трепел, каолит, при следующем соотношении компонентов, мас.

Гидрофобизиро-
ванная добавка 0,1-2,0
Тонкодисперсная
сера Остальное
Поставленная задача решается также способом получения агента для вулканизации каучуков на основе тонкодисперсной серы, включающим предварительное измельчение и помол серы, в котором перед помолом в серу добавляют гидрофобизированный порошок оксид кремния, или оксид титана, или перлита, или белой сажи, или талька, или диатолита, или трепела, или каолина, а помол осуществляют в структурной, роторной или шаровой мельнице до размера частиц продукта не более 0,14 мм в течение 10-30 мин.

В качестве гидрофобизирующих порошков оксиды металлов и природных минералов, предварительно обработанные кремнеорганическими соединениями.

Методика приготовления гидрофобизированных порошков включает: загрузку 10 кг исходного порошкообразного материала, предварительную активацию поверхности перемешивания порошка с каучуковой содой в количестве 100 г в течение 10 мин и алкоксилирование путем обработки парами алкилхлорсилана на решетке из меди или латуни.

Гидрофобность добавок, получаемых указанным образом, составляет по данным спектроскопии 0,92-0,99. Добавка препятствует агломерации частиц серы в мельнице, снижает теплопроводность системы и приводит к появлению неочевидного положительного эффекта интенсификации помола и сокращению времени выгрузки серы из мельниц.

В качестве исходной тонкодисперсной серы используют серу с размером частиц 45 мм, которую получают в процессе Клауса при переработке сернистых природных газов.

П р и м е р 1. Берут полученную описанным методом исходную элементарную серу описанным методом с размером частиц 8 мм, 25 кг серы в виде "крупки" загружают в роторную мельницу, добавляют 25 г гидрофобизированного по ТУ 2169-001-040-693-93 порошка перлита, что составляет 0,1 мас. от количества серы. Помол ведут с контролем температуры в мельнице при 22(+/-2)^оС в течение 30 мин.

Серу выгружают из мельницы в течение 15 мин. Качество помола проверяют рассевом 100 г порошка на сите 0,14 мм. Остаток на сите отсутствует, что свидетельствует о высоком качестве помола.

Для сравнения получают тонкодисперсную серу известным способом без добавки гидрофобного порошка. Остаток на сите 0,14 мм после помола в роторной мельнице в течение 240 мин составляет 0,5% Время выгрузки 120 мин. Температура в мельнице в процессе помола 45^оС.

П р и м е р 2. Берут элементарную серу тонкодисперсную серу с размером частиц менее 3 мм. 5 кг исходной газовой серы в виде "крупки" подают в струйную мельницу типа МСПК-0,608. Добавляют 15 г гидрофобизированного каолина, что составляет 0,3 мас. от количества серы. Помол ведут в течение 10 мин при 14^оС. Остаток на сите 0,14 мм отсутствует. При выдержке серы во влажности 70-90% при температуре 0-20^оС в течение месяца тонкодисперсная сера не слеживается.

Для сравнения: помол серы в струйной мельнице без добавки по настоящему изобретению осуществить невозможно ввиду ее налипания на рабочие поверхности мельницы.

П р и м е р ы 3-7. Получают тонкодисперсную серу по примеру 1, но загружают 0,1; 0,2; 0,5; 1,0 и 2,0 мас. гидрофобизированного порошка аэросила, белой сажи, талька, диатомита и оксида титана (соответственно по примерам). Помол ведут при 25^оС в течение 20 мин в шаровой мельнице типа "Каминор". Время выгрузки 2 мин. Налипание порошков на поверхности мельницы отсутствует.

При хранении тонкодисперсной серы, полученной по предлагаемому способу на открытом воздухе при относительной влажности 70% и более в течение 2 мес сера сохранила первоначальную сыпучесть и неслеживаемость. В аналогичных условиях хранения сера, измельченная по известному способу образовывает монолитные куски.

Полученный по примерам 1-3 состав агента для вулканизации каучуков подвергали испытаниям в процессе вулканизации натурального каучука по следующей методике:
П р и м е р 4. Резиновая смесь состава, (мас.ч.):
Натуральный каучук 100
Газовая сажа 70
Оксид цинка 9
Антиоксидант-
(N-диметил-1,3-бутил-
N¹-фенил-П-фени-
лендиамин) 1
Стеариновая кислота 0,5
Агент для вулкани-
зации на основе дис-
персной серы с гид-
рофобизированной
добавкой 7
N-оксидиэтилен-2-
бензотиазол-суль-
фенамид 0,6
Ацетилецетонат
никеля 2,0
Состав наносится на испытуемый образец, в который входит 1 см стальной проволоки, покрытой латунью, диаметр этой проволоки вместе с ее наружной частью 1,3 мм. Испытуемый образец вулканизируют при 140^оС в течение 60 мин.

Использование предлагаемого состава агента для вулканизации каучуков и способа его получения позволяет обеспечить следующие преимущества:
высокую эффективность процессов вулканизации;
отсутствие слеживаемости серы при хранении;
отсутствие прилипания серы к внутренним поверхностям аппаратов при использовании состава по изобретению.

Использование: производство тонкодисперсной серы, являющейся агентом для вулканизации каучуков. Сущность изобретения: агент для вулканизации каучуков содержит гидрофобизированную добавку порошка, выбранного из группы, содержащей оксид кремния, оксид титана, перлит, белую сажу, тальк, диатомит, трепел, каолин 0,1 - 2,0%, тонкодисперсную серу - остальное, также в том, что перед помолом в серу добавляют гидрофобизированный порошок оксида кремния, оксида титана или каолина, а помол осуществляют в струйной, роторной или шаровой мельнице до размера частиц продукта не более 0,14 мм в течение 10 - 30 мин. Характеристики агента: отсутствие прилипания к внутренним поверхностям аппаратов, отсутствие слеживаемости при хранении, высокая эффективность процесса вулканизации. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. Состав агента для вулканизации каучуков на основе тонкодисперсной серы, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гидрофобизирующую добавку порошка, выбранного из группы, содержащей оксид кремния, оксид титана, перлит, белую сажу, тальк, диатомит, трепел, коалин при следующем соотношении компонентов, мас.

Указанная гидрофобизирующая добавка 0,1 2,0
Тонкодисперсная сера Остальное
2. Способ получения агента для вулканизации каучуков на основе тонкодисперсной серы, отличающийся тем, что перед помолом в серу добавляют гидрофобизированный порошок оксида кремния, оксида титана или каолина, а помол осуществляют в струйной, роторной или шаровой мельнице для размера частиц продукта не более 0,14 мм в течение 10 30 мин.