СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ РЕЗИНОВОЙ КРОШКИ Российский патент 2000 года по МПК C08J11/04 C08J11/10 C08K5/17 C08K5/18 C08J11/10 C08L17/00 

Изобретение относится к технологии резиновой промышленности, а именно к модификации резиновой крошки, которая может быть использована в качестве ингредиента резиновых смесей для изделий резинотехнической промышленности.

Резиновая крошка получается при измельчении резин, представляющих собой отходы различных производств, или резиновых изделий, пришедших в негодность при эксплуатации.

Известно, что поверхностная модификация измельченной резиновой крошки (ИРК) позволяет повысить прочность и усталостные показатели резиновых смесей, содержащих ИРК [Н.Д.Захаров и др. Изв. ВУЗ: химия и химическая технология. 1989. т. 29. N1. С. 108-112]. Это расширяет области применения вторичного сырья как ингредиента резиновых смесей. Модификацию поверхности ИРК осуществляют путем обработки химически активным модификатором: нитрозоароматическим соединением, метафениленбисмалеинимидом, резорцин-уротропином [Химическая модификация резин. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1985].

В результате сложных механохимических и термоокислительных реакций с участием модификаторов на поверхности частиц ИРК образуются радикалы, обладающие высокой реакционной способностью [Н.М.Эмануэль и др. Химическая физика старения и стабилизации полимеров, М.: Наука, 1982]. В дальнейшем, в процессе вулканизации они принимают участие в реакциях межфазного взаимодействия, образуя прочные ковалентные связи "каучук-частица ИРК", что обеспечивает улучшение физико-механических свойств вулканизатов. Однако концентрация радикалов на поверхности частиц ИРК должна быть оптимальной: при малых концентрациях число межфазных связей недостаточно и не обеспечивает рост механических показателей, при больших - материал теряет эластичность, относительное удлинение падает, меняется механизм разрушения.

В большинстве способов модификации ИРК ее обработку химически активными соединениями проводили после завершения измельчения [В.М.Марков и др. Использование амортизованных шин и отходов производства резиновых изделий. Л.: Химия, 1986] . В этом случае процесс модификации состоял из двух стадий: 1. измельчение; 2. модификация. Поверхность частиц ИРК при этом в процессе измельчения окислялась, и количество реакционных центров уменьшалось.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения модифицированной резиновой крошки, включающий упругодеформационное измельчение резины и введение химически активного модификатора резины (метафениленбисмалеинимид, резорцин-уротропин) в измельчающее устройство до начала измельчения [О.Г.Поляков и др. Производство и использование эластомеров. 1993, N5, с. 22-26. - прототип].

В известном способе [О. Г. Поляков и др. Производство и использование эластомеров. 1993, N 5, с. 22-26. - прототип], когда модификацию проводили в ходе измельчения, модификатор взаимодействовал со свежеобразованными реакционными центрами. При этом получали большое количество активных модифицированных центров на поверхности, и при введении такой модифицированной ИРК в резиновую смесь у материала уменьшалась предельная деформация при растяжении, и он охрупчивался.

Задачей предлагаемого изобретения является создание более эффективного способа получения модифицированной ИРК, что позволит получать резиновые смеси с повышенными физико-механическими характеристиками и приведет к расширению областей использования ИРК.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым способом получения модифицированной резиновой крошки путем измельчения резины в присутствии химически активного модификатора резины, в котором химически активный модификатор вводят в процессе измельчения в момент времени, составляющий от 0,15 до 0,35 от общего времени измельчения, в количестве от 0,5 до 2,5 мас.ч. на 100 мас.ч. измельчаемой резины.

В предлагаемом способе в качестве измельчаемой резины можно использовать отработанную резину.

В предлагаемом способе в качестве химически активного модификатора можно использовать нитрол - N(2-метил-2- нитрозопропил)-п-4-нитрозоанилин, метафениленбисмалеинимид или резорцин-уротропин.

Как уже упоминалось выше, концентрация радикалов на поверхности модифицированной ИРК должна быть оптимальной. При разработке предлагаемого способа было неожиданно экспериментально обнаружено, что возможно регулирование количества реакционных центров на поверхности резиновой крошки путем введения химически активного модификатора в определенные моменты измельчения.

Найдено, что при введении химически активных модификаторов в количестве от 0,5 до 2,5 мас.ч на 100 мас.ч. резины во время измельчения в момент времени от 0,15 до 0,35 от общего времени измельчения получают модифицированную резиновую крошку, которая повышает физико-механические характеристики резиновых материалов (таблица).

Модифицированную ИРК по предлагаемому способу получают измельчением нашпальных резиновых прокладок или других отработанных резин роторным, валковым или упругодеформационным методами. В процессе измельчения в измельчающее устройство вводят нитрол - N(2-метил-2- нитрозопропил)-п-4- нитрозоанилин, метафениленбисмалеинимид, резорцин-уротропин через время t=0,15-0,35 τ , где τ - общее время измельчения.

С использованием полученной модифицированной резиновой крошки готовят резиновые композиции для нашпальных резиновых прокладок (НРП) на вальцах или в резиносмесителе. Время смешения 25 мин. Из композиции готовят стандартные пластины и вулканизуют в прессе при температуре 140^oC и давлении 60 МПа в течение 20 мин. Затем проводят испытания механических свойств согласно ГОСТ [М. М. Резниковский и др. Механические испытания каучука и резины. М.-Л.: Химия, 1964] . Измеряют условную прочность при растяжении ( σ_p ), относительное удлинение при разрыве ( ε_p ), твердость по Шору (H). Требования к этим характеристикам для резиновых композиций НРП следующие: σ_p = 7,3 МПа, ε_p = 200%, H = 57-72 усл.ед.

Как видно из таблицы, механические характеристики композиции с модифицированной ИРК, полученной по предлагаемому способу, превосходят соответствующие показатели композиции с модифицированной ИРК, изготовленной по прототипу [О.Г.Поляков и др. Производство и использование эластомеров. 1993, N5, с. 22-26 - прототип] и по известному способу [В.М.Марков и др. Использование амортизованных шин и отходов производства резиновых изделий. Л.: Химия, 1986].

Изобретение относится к модификации резиновой крошки и может быть использовано в изделиях резинотехнической промышленности. Проводят модификацию резиновой крошки в процессе ее измельчения. В качестве химически активного модификатора используют нитрол-N(2-метил-2-нитрозопропил)-п-4-нитрозоанилин, метафениленбисмалеинимид или резорцин-уротропин. Модификатор вводят в момент времени, составляющий от 0,15 до 0,35 от общего времени измельчения, в количестве от 0,5 маc.ч. до 2,5 маc.ч. на 100 маc.ч. измельчаемой резины. Резиновые смеси с модифицированной крошкой имеют высокие физико-механические характеристики. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения модифицированной резиновой крошки путем измельчения резины в присутствии химически активного модификатора резины, отличающийся тем, что в качестве химически активного модификатора используют нитрол-N(2-метил-2-нитрозопропил)-п-4-нитрозоанилин, метафениленбисмалеинимид или резорцин-уротропин, при этом модификатор вводят в процессе измельчения в момент времени, составляющий 0,15 - 0,35 от общего времени измельчения, в количестве 0,5 - 2,5 мас.ч. на 100 мас.ч. измельчаемой резины. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве резины используют отработанную резину.