МОДИФИКАТОР РЕЗИН Российский патент 1998 года по МПК C08L61/14 C08K5/3467 C08L9/00 

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к модификации резин для повышения их твердости и прочностных характеристик, и может быть использовано в шинной и резино-технической промышленности.

Одним из перспективных способов улучшения физико-механических свойств резин является модификация их химически активными добавками - модификаторами [1].

Известно использование в резиновых смесях модифицирующей композиции, состоящей из термопластичной фенолформальдегидной смолы в количестве 10 - 15 мас.ч. и 1 - 2 мас.ч. отвердителя для повышения твердости вулканизатов [2].

В качестве фенолформальдегидной смолы применяют фенольную СФ-0112 А, алкилрезорциновую СФ-281 или алкилрезорциновую эпоксидированную АРЭ смолы. Отвердитель представляет собой гексаметилентетрамин или модификатор РУ (эквимолярный комплекс резорцина с гексаметилентетрамином).

Однако данная модифицирующая композиция не обеспечивает необходимый уровень твердости и прочностных характеристик резин.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение достаточно высокого уровня твердости и прочностных характеристик резин.

Поставленная задача решается благодаря использованию в резиновых смесях модификатора АГ-666, полимерной реакционноспособной составляющей которого является смола Олифамид.

Модификатор АГ-666 представляет собой композицию, которая состоит из смолы Олифамид и отвердителя - комплекса гексахлорпараксилола с гексаметилентетрамином при их молярном соотношении 1 : 2, соответственно, при следующем соотношении компонентов модификатора, мас.%:
Смола Олифамид (Компонент К-1) - 50 - 90
Комплекс гексахлорпараксилола с гексаметилентетрамином при их молярном соотношении 1 : 2 соответственно (Компонент К-2) - 10 - 50
Смола Олифамид представляет собой новолачную фенолформальдегидную смолу, модифицированную ε-капролактамом и/или олигомернолактамным концентратом, и имеет следующие технические характеристики:
1. Внешний вид определяется визуально - Порошок, крошка, чешуйки или куски неопределенной формы от светло-желтого до темно-коричневого цвета
2. Плотность смолы - 1,1 - 1,3 г/см³
3. Температура плавления или каплепадения - 90 - 120^oC
Определяется по ГОСТ 16.388-70
4. Содержание азота - 5 - 6 мас.%
5. Массовая доля летучих примесей и влаги при прогреве образца в термостате в течение 2-х часов при температуре 105^oC - 0,5 - 1,5 мас.%
Определяется по ГОСТ 11736-78
6. Массовая доля нерастворимых олигомеров, не более - 0,2 мас.%
Смола Олифамид растворяется в ацетоне и других кетонах, в одноатомных спиртах, эфире, в смесях эфиров с ароматическими углеводородами. Не растворяется в неполярных растворителях.

Исходные продукты для получения Олифамида:
1. Новолачные фенолформальдегидные смолы марок
СФ-011, СФ-010 ГОСТ 18694-80
2. ε-капролактам ГОСТ 7850-86
3. Олигомерно-лактамный концентрат является сборным технологическим отходом при производстве поли-ε-капроамида и образуется на стадиях полимеризации ε-капролактама и регенерации использованного ε-капролактама (продукты отгона, кубовый остаток, шлам). Олигомерно-лактамный концентрат содержит 10 - 30 мас.% ε-капролактама, остальное составляет линейные и циклические олигомеры ε-капролактама. Температура плавления олигомернолактамного концентрата 70 - 90^oC.

Смолу Олифамид получают при взаимодействии новолачной фенолформальдегидной смолы с азотсодержащими продуктами ε-капролактамом и/или олигомерно-лактамным концентратом в соотношении, мас.%:
новолачная фенолформальдегидная смола - 70 - 90
ε-капролактам и/или олигомерно-лактамный концентрат - 10 - 30
Синтез смолы Олифамид проводят при температуре 140 - 190^oC в течение 3 - 5 часов в аппаратуре, имеющей перемешивающее, гомогенизирующее устройство. Давление при синтезе составляет 50 - 780 мм рт. ст.

Комплекс гексахлорпараксилола с гексаметилентетрамином при молярном соотношении компонентов 1:2 получают механо-химическим синтезом при температуре 20 - 60^oC в течение 1 - 3 часов в аппаратуре, имеющей перемешивающее, перетирающее устройство.

Полученный комплекс (Компонент К-2) представляет собой белый порошок, имеющий насыпной объем 1,65 ± 0,2 см³/г и массовую долю веществ, растворимых в воде 45 ± 2%.

Способ изготовления модификатора АГ-666 заключается в совместном механическом измельчении и перетирании в закрытом аппарате (дезинтегратор, центробежная дробилка, шаровая мельница и др.) в условиях производственных помещений смолы Олифамид и комплекса гексахлорпараксилола с гексаметилентетрамином до среднего размера частиц, не превышающего 200 мкм.

Модификатор АГ-666 используют в резиновых смесях на основе карбоцепных каучуков в количестве 6 - 20 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.

Основа рецептуры резиновой смеси при использовании модификатора АГ-666 (мас. ч. ): натуральный или синтетический карбоцепной каучук 100,0, сера 3 - 6, сульфонамидный ускоритель вулканизации 0,8 - 1,2, оксид цинка 2 - 4, технический углерод 30 - 50, минеральный наполнитель 20 - 50, модификатор АГ-666 6 - 20 и другие ингредиенты целевого назначения.

Конкретный состав резиновых смесей приведен в таблице 1.

Резиновые смеси готовят в резиносмесителе в две или три стадии по обычно принятым режимам. Вулканизацию резиновых смесей проводят при 155^oC в течение 25 мин.

Физико-механические свойства резин представлены в таблице 2.

Изобретение позволяет достичь высокой (до 95 ед.) твердости резин при небольшом (до 3 - 6 мас.ч.) содержании серы и ускорителя вулканизации (0,8 - 1,2 мас.ч.) в резиновых смесях, что обеспечивает также хорошую температуростойкость резин.

Полученные данные свидетельствуют о том, что новая модифицирующая система представляет большой практический интерес. Взаимоусиливающий эффект компонентов новой модифицирующей системы на основе смолы Олифамид придает резинам ценные технические свойства.

Использование: модификация резин для повышения твердости и прочностных характеристик. Сущность изобретения: модификатор резин содержит, мас.%: новолачную фенолформальдегидную смолу, модифицированную ε -капролактамом и/или олигомерно-лактамным концентратом 50 - 90, и отвердитель - комплекс гексахлорпараксилола с гексаметилентетрамином при их молярном соотношении 1:2 соответственно 10 - 50. Характеристика смолы: плотность 1,1 - 1,3 г/см³, температура плавления 90 - 120^oC, содержание азота 5 - 6 мас.%, массовая доля нерастворимых олигомеров - не более 0,2%. Технические свойства резин: сопротивление разрыву 12 - 14 МПа, удлинение при разрыве 175 - 225%, твердость 87 - 95 усл. ед. , эластичность при 20^oC 20 - 23%, при 100^oC 43 - 46%. 2 табл.

Модификатор резин, включающий фенолформальдегидную смолу и отвердитель, отличающийся тем, что в качестве фенолформальдегидной смолы модификатор включает новолачную фенолформальдегидную смолу, модифицированную ε- капролактамом и/или олигомерно-лактамным концентратом, характеризующуюся плотностью 1,1 - 1,3 г/см³, температурой плавления 90 - 120^oC, содержанием азота 5 - 6 мас. %, массовой долей нерастворимых олигомеров не более 0,2%, а в качестве отвердителя модификатор содержит комплекс гексахлорпараксилола с гексаметилентетрамином при их мольном соотношении 1 : 2 соответственно при следующем соотношении компонентов модификатора, мас.%:
Указанная фенолформальдегидная смола - 50 - 90
Комплекс гексахлорпараксилола с гексаметилентетрамином при их мольном соотношении 1 : 2 соответственно - 10 - 50л