РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ Российский патент 1997 года по МПК C08L9/02 C08K13/02 C08K13/02 C08K3/04 C08K3/06 C08K3/22 C08K5/3447 C08K5/47 

Изобретение относится к резиновой промышленности и касается разработки рецептур резиновых смесей на основе бутадиеннитрильного каучука с высокой технологичностью переработки, которая может найти применение при получении вулканизатов с повышенной прочностью при растяжении, сопротивлением раздиру, хорошими динамическими показателями и сопротивлением тепловому старению.

Наиболее близким техническим решением принятым за прототип является резиновая смесь на основе бутадиеннитрильного каучука СКН-26 содержащая, мас. ч. сера 0,7 2,1, ускоритель вулканизации каптакс 0,3 0,9, окись цинка 5 7, наполнитель технический углерод (марки ДГ-100) 40 120, которая для улучшения динамической выносливости и теплостойкости резины содержит торфяной воск (А.С.СССР N 1452817, МКИ C 08 L 9/00, 1989).

К причинам, препятствующим использованию данной смеси, относят недостаточное сопротивление раздиру, низкие показатели сопротивления тепловому старению и динамическим нагрузкам.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка рецептур резиновой смеси на основе бутадиеннитрильного каучука, вулканизаты которой могли бы быть использованы в качестве уплотнения, рукавов в условиях действия масел, растворителей при повышенных температурах.

При осуществлении предлагаемого изобретения достигается следующий технический результат: повышается прочность и относительно удлинение вулканизатов; повышается сопротивление к раздиру и динамическим нагрузкам, стойкость к тепловому старению.

Указанный технический результат достигается тем, что резиновая смесь на основе бутадиеннитрильного каучука, включающая серу, каптакс, оксид цинка и технический углерод, дополнительно содержит в качестве модификатора производное бензимидазола формулы:

при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Бутадиеннитрильный каучук СКН-26 100,0
Сера 1,4 1,6
Каптакс 0,7 0,9
Оксид цинка 4,6 5,2
Технический углерод 40 70
Производное бензимидазола 0,85 4,25
Сущность изобретения заключается в том, что бензимидазольное производное, введенное в состав электромерной композиции, взаимодействуя с активатором, ускорителем вулканизации, а также с нитрилом основной цепи каучука, приводит к образованию сложных комплексных соединений, реакционная способность которых много выше соединений, образованных ускорителем вулканизации и активаторов его отсутствии. Изменение процессов, протекающих при структурировании эластомерной матрицы, приводит к образованию более регулярной сетки с меньшей дефектностью, что и обусловливает повышение прочности при разрыве, относительного удлинения, увеличению сопротивления раздиру и динамических свойств вулканизации. Образование привитого аминного фрагмента в результате взаимодействия бензимидазольного производного и нитрила каучука, который способен связывать активный кислород, приводит к повышению сопротивления тепловому старению.

Резиновые смеси готовят на основе бутадиеннитрильного каучука на лабораторных вальцах. Произведенное бензимидазола предварительно измельчают в шаровой мельнице и вводят в резиновые смеси до введения вулканизующей системы. Вулканизацию проводят в гидравлическом прессе с электрообогревом. Испытания проводят по стандартным методикам.

Производное бензимидазола синтезируют методом сплавления фенилендиамина и олеионовой кислоты при 165^oC в присутствии каталитических количеств о-фосфорной кислоты. Продукт очищают методом переосаждения и анализируют ИК-спектрально и элементным анализом.

Пример синтеза производного бензимидазола, структурная формула которого приведена ниже:

141,2 г (0,5 моля) олеиновой кислоты и 53,0 (0,5 моля) о-фенилендиамина и 5% (от массы реагентов) о-фосфорной кислоты нагревали при 180 200^oC с течение 5 часов. Выделившуюся в процессе реакции воду собирали в насадке Дина-Старка. Выделено 171 г (97%) производного бензимидазола. Найдено, C - 83,56; H 8,77; N 7,67. Вычислено C 81,68; H 10,04; N 8,l27. Мол. масса вычислено 338,53.

Наличие в ИК-спектрах полученного производного бензимидазола характеристических полос в области 1500 и 1600 см^- отнесено к валентным колебаниям связей C N, C-N бензимидазольного цикла, полосы поглощения 1670 см^- отнесены к колебаниям C= C связей остатка олеиновой кислоты. Отсутствие характерных для N-H связей полос поглощения в области 3020 3350 см^- связано с вовлечением электронов в общую электронную систему бензимидазольного цикла.

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется следующим примером.

Пример. Изготовление резиновых смесей проводят на вальцах по стандартному режиму. На вальцы загружают бутадиеннитрильный каучук, затем вводят технический углерод ДГ-100 (по новой номенклатуре соответственно К-234), активатор оксид цинка, ускоритель каптакс, модификатор производное бензимидазола и серу. Полученную смесь оставляют для вылежки на 24 часа и затем вулканизуют. Вулканизацию проводят в гидравлическом прессе с электроподогревом при температуре 165^oC в течении времени, оптимальном для каждой смеси. Испытания проводились согласно ГОСТам:
оптимальное время вулканизации ГОСТ 12535-84;
условный предел прочности при растяжении ГОСТ 270-75;
относительное удлинение при разрыве ГОСТ 270-75;
сопротивление раздиру ГОСТ 262-79;
усталостная выносливость при многократном растяжении ГОСТ 261-79;
коэффициент сопротивления тепловому старению ГОСТ 9024-74.

Соотношение ингредиентов в резиновых смесях на 100 мас.ч. каучука приведены в таблице 1.

Рецепты 2 8 отражают мощность технического решения, в том числе характеризуют качественно и количественное соотношение компонентов модифицирующей добавки. Рецепты 9 12 касаются влияния дозировки стандартного вулканизующего агента, активатора и наполнителя на свойства вулканизатов с указанием соотношений используемых ингредиентов. Рецепт 1 характеризует прототип.

Физико-механические показатели полученных вулканизатов приведены в таблице 2.

Как видно из данных, приведенных в таблицах 1,2, резины из предлагаемых резиновых смесей по ряду физико-механических показателей превосходят резины, содержащие известный модификатор.

Введение бензимидазольного производного абиетиновой кислоты в количествах меньших 0,85 мас.ч. по ряду показателей уступает прототипу, а увеличение дозировок более 4,25 мас.ч. не позволяет получить вулканизаты, физико-механические свойства которых значительно бы отличались от свойств резины с оптимальным содержанием бензимидазольного производного (рецепт 6).

Так, введение производного бензимидазола позволяет увеличить прочность вулканизатов при разрыве на 11% динамические характеристики на 70% При этом не значительно повышается удлинение и сопротивление раздиру. Возрастает сопротивление тепловому старению по прочности на 70 80% и в 1,5 2 раза по остаточному удлинению.

Изобретение относится к резиновой промышленности и касается разработки рецептур резиновых смесей на основе бутадиен-нитрильного каучука с высокой технологичностью переработки, которая может найти применение при получении вулканизатов с повешенной прочностью при растяжении, сопротивлением раздиру, хорошими динамическими показателями и сопротивлением тепловому старению. При осуществлении предлагаемого изобретения достигается следующий технический результат: повышается прочность и относительное удлинение вулканизатов; повышается сопротивление к раздиру и динамическим нагрузкам, стойкость к тепловому старению. Указанный технический результат достигается тем, что резиновая смесь на основе бутадиеннитрильного каучука, включающая серу, каптакс, оксид цинка и технический углерод, дополнительно содержит в качестве модификатора производное бензимидазола формулы, приведенной в описании. 2 табл.

Резиновая смесь, включающая бутадиен-нитрильный каучук, серу, каптакс, оксид цинка и технический углерод, отличающаяся тем, что смесь дополнительно содержит в качестве модификатора производное бензимидазола формулы

при следующем соотношении компонентов:
Бутадиен-нитрильный каучук 100
Сера 1,4 1,6
Каптакс 0,7 0,9
Оксид цинка 4,6 5,2
Технический углерод 40 70
Производное бензимидазола 0,85 4,25о