ЭЛАСТОМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2001 года по МПК C08L9/00 C08L21/00 C08K3/22 C08L21/00 C08L57/02 C08L61/14 

Изобретение относится к химической, нефтехимической, резиновой, пластмассовой, авиационной и др. отраслям промышленности, перерабатывающими и применяющими каучуки и пластмассы, а конкретнее к эластомерным композициям на основе ненасыщенного каучука.

Известные эластомерные композиции на основе ненасыщенных каучуков, содержащие синтетические смолы, имеют недостаточную скорость вулканизации и низкую адгезию (Шварц А.Г., Ронкин Г.М. Пластики и синтетические смолы в резиновых смесях. М., 1968. с. 51-63, 81-85).

Известна эластомерная композиция (авт.св. СССР 526636, 1976 г.), содержащая ненасыщенный каучук, алкилфенолформальдегидную смолу, окись цинка, стеарин, сажу и хлорированный, бромированный, хлорбромированный и хлорсульфированный полимер, в качестве которого использован хлорированный, бромированный, хлорбромированный и хлорсульфированный этиленпропиленовый сополимер с содержанием 3-30% галогена и 0,6% серы при следующем соотношении компонентов (мас.ч.):
Ненасыщенный каучук - 100
Алкилфенолформальдегидная смола - 5 - 15
Окись цинка - 2 - 30
Стеарин - 1
Галогенсодержащий или галогенсульфосодержащий полимер - 2 - 15
Сажа - 50 - 60
Недостатком данной композиции является ее недостаточно высокая скорость вулканизации и недостаточная адгезия.

Задачей предлагаемого изобретения является создание такой эластомерной композиции на основе ненасыщенного каучука, которая обладала бы повышенной скоростью вулканизации и улучшенными адгезивными свойствами.

Поставленная задача решается предложенной эластомерной композицией, включающей ненасыщенный каучук, алкилфенолформальдегидную смолу, окись цинка, стеарин, сажу и галогенсульфосодержащий полимер, в качестве которого она содержит галогенсульфированную нефтеполимерную смолу с содержанием связанного галогена 14-70% и связанной серы 0,5-3,9% при следующем соотношении компонентов (мас.%):
Ненасыщенный каучук - 100
Алкилфенолформальдегидная смола - 5 - 15
Окись цинка - 1 - 30
Стеарин - 1
Галогенсульфированная нефтеполимерная смола - 1 - 15
Сажа - 50 - 60
В качестве галогенсульфированной нефтеполимерной смолы предложенная композиция может содержать хлорсульфированную, бромсульфированную, иодсульфированную или фторсульфированную нефтеполимерную смолу.

Предложенная эластомерная композиция отличается от известной тем, что в качестве галогенсульфосодержащего полимера она содержит галогенсульфированную нефтеполимерную смолу с содержанием связанного галогена 14-70% и связанной серы 0,5 - 3,9% при следующем соотношении компонентов:
Ненасыщенный каучук - 100
Алкилфенолформальдегидная смола - 5 - 15
Окись цинка - 1 - 30
Стеарин - 1
Галогенсульфированная нефтеполимерная смола - 1 - 15
Сажа - 50 - 60
При этом в качестве галогенсульфированной нефтеполимерной смолы эластомерная композиция может содержать хлорсульфированную или бромсульфированную нефтеполимерную смолу.

Указанное отличие позволяет достичь повышенной скорости вулканизации и улучшения адгезивных свойств эластомерных композиций на основе ненасыщенного каучука. Нефтеполимерные, галогенированные и галогенсульфированные нефтеполимерные смолы - известные промышленные вещества, получаемые из продуктов переработки нефти и ее фракций методом полимеризации (Алиев В.С., Альтман Н. Б. Синтетические смолы из нефтяного сырья. Л.: Химия, 1965, с. 102) и последующего галогенирования (Ронкин Г.М. Галоидированные полимеры. М., НИИТЭХИМ, 1980, с. 61).

Характеристика нефтеполимерных смол, взятых для галогенирования, приведена в табл. А.

Хлорсульфирование и хлорбромирование нефтеполимерных смол проводили на установке, состоящей из круглодонного реактора объемом 2 л, снабженного барботером для подачи из баллонов газообразных хлора и сернистого ангидрида, мешалкой, конденсатором, соответствующей арматуры и коммуникаций. Абгазы нейтрализовали в поглотительной колонне. При бромсульфировании жидкий бром вводили непосредственно в реактор, сернистый ангидрид подавали из баллонов через барботер.

По окончании реакций галогенсульфирования растворы полимеров отдували азотом от кислых газов, полимеры высаживали этанолом и сушили в вакуумсушильном шкафу при 40-60^oC до содержания летучих продуктов не более 0,3%.

В качестве ненасыщенного каучука используют бутилкаучук (БК), бутадиенстирольный каучук (СКМС-30 АРКМ), стереорегулярный цис-1,4-полибутадиеновый каучук (СКД) и др. Эластомерную композицию готовят по общепринятому для указанных каучуков режиму смешения на вальцах при нормальных условиях, затем вулканизуют в прессе при 150-170^oC и давлении 100-120 атм.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Готовят эластомерную композицию на основе бутилкаучука непредельности 2,05 мол. %, марка 2045, с вязкостью по Муни при 100^oC - 47 ед., содержащую на 100 мас.ч. каучука, мас. ч.: сажа ПМ-100-60, стеарин - 1,0, окись цинка - 1,0, алкилфенолальдегидная смола октафор - 5 и разные дозировки хлорсульфированных нефтеполимерных смол, содержащих 16,0, 49,3 и 68,0% хлора и соответственно 0,50, 1,81 и 3,80% связанной серы. Смола с 16,0% хлора получена хлорсульфированием нефтеполимерной смолы с температурой размягчения 128^oC, 49,3% - из смолы с температурой размягчения 89^oC и 68% - из смолы с температурой размягчения 46^oC. Композицию готовят на вальцах 160х320 мм за 27 мин, вулканизуют в электропрессе ВП-9024М при 163^oC и давлении 110±5 атм. Образцы для адгезии крепят к стали-3 клеем "Лейконат" по ГОСТ 209-75.

Пример 2.

Готовят эластомерную композицию по примеру 1, но содержание окиси цинка составляет 15 мас.ч., алкилфенолфомальдегидной смолы - 10 мас.ч.; дозировки хлорсульфированных нефтеполимерных смол - 5 мас.ч. Вулканизацию осуществляют по примеру 1.

Пример 3.

Готовят эластомерную композицию по примеру 1, но содержание окиси цинка составляет 30 мас. ч., алкилфенолформальдегидной смолы - 15 мас. ч.; дозировки хлорсульфированных смол - 15 мас. ч. Вулканизацию осуществляют по примеру 1.

Свойства композиций по 8-ми примерам приведены в табл. 1.

Пример 4.

Готовят эластомерную композицию на основе бутадиенстирольного каучука СКМС-30 АРКМ, а также на основе стереорегулярного цис-1,4-полибутадиенового каучука (СКД), содержащую на 100 мас. ч. каучука, мас.ч.: сажа ПМ-100-50, окись цинка 5; стеарин 1; алкилфенолформальдегидная смола 10 мас.ч. и хлорсульфированные смолы 10 мас.ч. Готовят композицию по режиму примера 1, вулканизацию проводят по режиму примера 1. Свойства композиции приведены в табл. 2.

Пример 5.

Готовят эластомерную композицию по примеру 1 с введением различных дозировок бромсульфированных смол, содержащих 14,2, 45,4 и 69,7% брома и соответственно 0,41, 1,93 и 3,86% связанной серы (табл. 3).

Смола с 14,2% брома получена бромсульфированием нефтеполимерной смолы с температурой размягчения 128^oC, 45,4% из смолы с температурой размягчения 89^oC и 69,7% - из смолы с температурой размягчения 46^oC.

Пример 6.

Готовят эластомерную композицию с бромсульфированными смолами по примеру 2.

Пример 7.

Готовят эластомерную композицию с бромсульфированными смолами по примеру 3.

Пример 8.

Готовят эластомерную композицию на основе бутадиенстирольного каучука СКМС-30-АРКМ, а также на основе стереорегулярного цис-1,4-полибутадиенового каучука (СКД) с бромсульфированными смолами по примеру 4.

Скорость вулканизации предложенных композиций и их адгезия по сравнению с известными повышается в среднем в 1,2-1,8 раз.

Изобретение относится к химической, нефтехимической, резиновой, авиационной и др. отраслям промышленности. Эластомерная композиция по изобретению состоит, мас. ч. : ненасыщенный каучук 100; алкилфенолформальдегидная смола 5-15; окись цинка 1-30; галогенсульфированная нефтеполимерная смола 1-15; стеарин 1; сажа 50-60. Нефтеполимерная смола содержит 14-70% связанного галогена и 0,5 - 3,9% связанной серы. Она может быть хлорсульфированной или бромсульфированной. Композиция по изобретению имеет высокую скорость вулканизации и высокие адгезионные свойства. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Эластомерная композиция, включающая ненасыщенный каучук, алкилфенолформальдегидную смолу, окись цинка, стеарин, сажу и галогенсульфосодержащий полимер, отличающаяся тем, что она содержит в качестве галогенсульфосодержащего полимера галогенсульфированную нефтеполимерную смолу с содержанием 14 - 70% связанного галогена и 0,5 - 3,9% связанной серы при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Ненасыщенный каучук - 100
Алкилфенолформальдегидная смола - 5 - 15
Окись цинка - 1 - 30
Галогенсульфированная нефтеполимерная смола с содержанием 14 - 70% связанного галогена и 0,5 - 3,9% связанной серы - 1 - 15
Стеарин - 1
Сажа - 50 - 60
2. Эластомерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве галогенсульфированной нефтеполимерной смолы она содержит хлорсульфированную или бромсульфированную нефтеполимерную смолу.