РЕЗИНОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1999 года по МПК C08L9/00 C08K13/02 C08K13/02 C08K3/04 C08K3/06 C08K3/22 C08K5/09 C08K5/17 

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке антиоксидантов для резиновых композиций.

Известны композиции на основе бутадиен-нитрильного, бутадиен-метилстирольного каучука, содержащие серу, ускоритель вулканизации, оксид цинка, стеариновую кислоту, технический углерод, антиоксидант аминного типа фенил-β-нафтиламин (нафтам-2) [Англ.патент 1046353, 1966]. Нафтам-2 из-за примесей в нем β-нафтиламина является канцерогенным продуктом.

Также известны композиции, в состав которых в качестве антиоксиданта входит ВТС-150Б, получаемый алкилированием дифениламина α-метилстиролом [Каучуки эмульсионной полимеризации. Свойства и применение. Сборник 1 Всесоюзной конференции. Воронеж, 1982, с. 47-54]. ВТС-150Б - эффективный стабилизатор для бутадиен-нитрильных каучуков [Производство и использование эластомеров. 1991, N 10, с. 10]. Вулканизаты, содержащие в качестве антиоксиданта ВТС-150Б, имеют невысокую термоокислительную стойкость, и, кроме того, из-за высокой вязкости этого продукта усложняется процесс его дозирования.

Наиболее близкой резиновой композицией того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является резиновая композиция на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающая также вулканизующий агент, оксид цинка, стеариновую кислоту, технический углерод с удельной геометрической поверхностью 75 - 100 м²/г и антиоксидант нафтам-2 (авторское свидетельство SU N 256226, кл. С 08 L 9/02, 1969). Ввиду токсичности, больших затрат ручного труда, экологических трудностей при производстве нафтама-2 проблема полного его исключения остро стоит в отечественной промышленности.

Изобретение решает задачу производства эффективного аминного антиоксиданта для резиновой композиции по простой и надежной технологии.

Технический результат заключается в повышении термоокислительной стабильности резиновой композиции.

Указанный технический результат достигается тем, что резиновая композиция, включающая каучук, ускоритель вулканизации, оксид цинка, стеариновую кислоту, технический углерод, антиоксидант, содержит в качестве антиоксиданта смесь на основе бутиламинов, получаемых в процессе реакции алкилирования анилина н-бутиловым спиртом, дополнительно содержит серу, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
каучук - 100
сера - 1,25-1,5
ускоритель вулканизации - 0,8-3,0
оксид цинка - 5,0
стеариновая кислота - 1,5
технический углерод - 40-45
смесь на основе бутиламинов, полученных алкилированием анилина н-бутанолом - 1,0 -2,5
Смесь бутиламинов получают алкилированием анилина н-бутиловым спиртом при температуре 200^oC и давлении 3 МПа. После отгонки избытка анилина, н-бутанола и п-бутиланилина оставшуюся смесь используют в качестве стабилизатора. В состав смеси побочных продуктов реакции алкилирования анилина входят N,4 дибутиланилин - 41%, дифениламины - 18%, 2,4 дибутиланилин - 15%, фенолы и простые эфиры фенолов - 2,6 - 5%, неароматические производные бутанола 1 - 21 - 23,4%.

Исследования стабилизирующего действия смеси показали, что использование смеси бутиламинов в качестве антиоксиданта повышает термоокислительную стойкость вулканизатов.

Пример 1.

В качестве примера был использован промышленный каучук СКН-40АСМ, из которого промышленные антиоксиданты были отмыты методом дробной экстракции (для чистоты эксперимента).

Резиновую смесь готовят на вальцах по следующему рецепту: СКН-40АСМ - 100 м.ч., тиурам Д - 3 м.ч., оксид цинка 5,0 м.ч., стеариновая кислота - 1,0 м.ч., технический углерод П 324 - 60 м.ч. Смесь бутиламинов в количестве 1,0 - 2,5 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука вводят вначале цикла смешения.

Пример 2.

Для сравнения приготавливают резиновую смесь по прототипу, антиоксидант нафтам-2 вводят в резиновую смесь в количестве 2,0 мас.ч.

Полученные резиновые смеси примеров 1 и 2 вулканизуют в прессе с электрообогревом 155 + 1^oC при удельном давлении 25 кгс/см².

Вулканизационные характеристики резиновых смесей снимают на реометре " Монсанто", оценивают физико-механические свойства каучуков и вулканизатов. Эффективность стабилизаторов при тепловом старении оценивают по коэффициенту изменения прочности и удлинения (термоокислительное старение в атмосфере воздуха при температуре 100^oC).

Коэффициент изменения показателей рассчитывают по формуле
K = (A₀-A₁)/A₀ 100, [%]
где A₀, A₁ - показатели до и после старения соответственно.

Результаты исследований приведены в таблице 1 (табл. 1-3, см. в конце описания).

Для доказательства стабилизирующего действия смеси на основе бутиламинов, получаемых в процессе алкилирования анилина н-бутиловым спиртом, в качестве антиоксиданта на других каучуках в качестве примера были использованы резиновые композиции на основе каучуков СКМС-30 РПК и СКИ-3, в которых промышленные антиоксиданты были также отмыты методом дробной экстракции.

Пример 3.

Резиновые смеси приготавливают на вальцах аналогично примеру 1 по следующему рецепту: каучук СКМС-30 РПК - 100 м.ч., сера - 1,25 м.ч., сульфенамид Ц - 1,0 м.ч., оксид цинка - 5,0 м.ч., стеариновая кислота 1,25 м.ч., технический углерод П 324 - 40 м.ч., антиоксидант - смесь на основе бутиламинов - 1,5 м.ч.

Пример 4.

Резиновые смеси приготавливают на вальцах аналогично примеру 1 по следующему рецепту: каучук СКМС-30 РПК - 100 м.ч., сера - 1,25 м.ч., сульфенамид Ц - 1,0 м.ч., оксид цинка - 5,0 м.ч., стеариновая кислота 1,25 м.ч., технический углерод П 324 - 40 м.ч., антиоксидант - смесь на основе бутиламинов - 2,5 м.ч.

Пример 5.

Для сравнения была приготовлена резиновая композиция на основе каучука СКМС-30 РПК по следующему рецепту: каучук - 100 м.ч., сера - 1,25 м.ч., сульфенамид Ц - 1,0 м.ч., оксид цинка - 5,0 м.ч., стеариновая кислота - 1,25 м.ч., технический углерод П 324 - 40 м.ч., антиоксидант-нафтам-2 -1,5 м.ч.

Полученные резиновые смеси примеров 3-5 вулканизуют в прессе с электрообогревом 143 + 1^oC при удельном давлении 25 кгс/см². Методы испытаний проводят но методам испытаний примера 1. Результаты исследований приведены в таблице 2.

Пример 6.

Резиновую смесь приготавливают на вальцах аналогично примеру 1 по следующему рецепту (мас.ч.): каучук СКИ-3 - 100, оксид цинка - 5,0, сера - 2,0, сульфенамид Ц - 0,8, стеариновая кислота - 1,0, технический углерод П 514 - 40,0, антиоксидант - смесь на основе бутиламинов - 2,0.

Пример 7.

Для сравнения была приготовлена резиновая композиция следующего состава (мас.ч.): каучук СКИ-3 - 100, оксид цинка - 5,0, сера - 2,0, сульфенамид Ц - 0,8, стеариновая кислота - 1,0, технический углерод П 514 - 40,0, антиоксидант - нафтам-2 - 2,0.

Полученные резиновые смеси примеров 6 и 7 вулканизуют в прессе с электрообогревом 143 + 1^oC при удельном давлении 25 кгс/см². Результаты исследований приведены в таблице 3.

Как видно из приведенных данных, смесь на основе бутиламинов, получаемая в процессе алкилирования анилина н-бутанолом, входящая в резиновые композиции на основе каучуков бутадиен-нитрильного, бутадиен-метилстирольного, цис-1,4-полиизопренового, позволяет сохранить пластоэластические свойства при переработке и повышает термоокислительную стойкость композиции.

Изобретение относится к резиновой промышленности, к резиновой композиции с антиоксидантами. Резиновая композиция включает, мас.ч.: каучук - 100, серу - 1,25-1,5, ускоритель вулканизации - 0,8-1,0, оксид цинка - 5,0, стеариновую кислоту - 1,5, технический углерод - 40-45, смесь на основе бутиламинов 1,0-2,5. В качестве антиоксиданта используют смесь на основе бутиламинов. Последнюю получают алкилированием анилина н-бутиловым спиртом. Композиция обладает повышенной термоокислительной стабильностью. 3 табл.

Резиновая композиция, включающая каучук, ускоритель вулканизации, оксид цинка, стеариновую кислоту, технический углерод и антиоксидант, отличающаяся тем, что она содержит в качестве антиоксиданта смесь на основе бутиламинов, полученных алкилированием анилина н-бутиловым спиртом, дополнительно содержит серу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Каучук - 100
Сера - 1,25 - 1,5
Ускоритель вулканизации - 0,8 - 1,0
Оксид цинка - 5,0
Стеариновая кислота - 1,5
Технический углерод - 40 - 45
Указанная смесь на основе бутиламинов - 1,0 - 2,5