РЕЗИНОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ С ВЫСОКИМИ ДИНАМИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ Российский патент 2001 года по МПК C08L9/02 C08K13/02 C08K13/02 C08K3/04 C08K3/06 C08K3/22 C08K5/09 C08K5/10 C08K5/13 C08K5/5353 

Предлагаемое изобретение относится к резиновой промышленности, а именно к получению маслостойкой резиновой композиции, обладающей высокими динамическими характеристиками.

Наиболее близкой к заявляемой композиции по техническим требованиям и по составу является патент RU 94011853 A1, C 08 L 9/02 (АО "Техноинт") 20.01.96. Данная композиция на основе бутадиеннитрильного каучука, включающая в себя: серу, альтакс, цинковые белила, стеарин, дибутилфталат, (ДБФ), технический углерод, пластификаторы, альдоль, диафен, нафтам, дифенилгидразин в указанных количествах.

Недостатком данной резиновой композиции является ее неудовлетворительная динамическая выносливость как при повышенной так и при нормальной температурах.

Изобретение направлено на увеличение теплостойкости и динамической выносливости резины.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемой резиновой композицией на основе бутадиеннитрильного каучука, содержащей серу, альтакс, N-циклогексилбензотиазол сульфенамид-2 (сульфенамид "Ц"), стеарин, инденкумароновую смолу, цинковые белила, мягчители - дибутилсебацинат или дибутилфталат, в зависимости от диапазона температур, предъявляемых к изделиям, а также технический углерод, термостабилизаторы: олигомер 2,2,4 триметил-1,2 дигидрохинолина (ацетонанил), дианилид (4-фениламинофенил)тиофосфоновой кислоты (Б-25), и 2,4,6 три(дибутиламинометил) фенол (М-9) при следующих соотношениях ингредиентов в массовых частях:
Бутадиеннитрильный каучук - 100
Сера - 1.8-2.0
Альтакс - 1.3-1.5
N-циклогексилбензотиазол сульфенамид-2 - 3.0-3.5
Стеарин, - 1.2-1.5
Инденкумароновая смола - 3.0-3.5
Цинковые белила - 3-5
Дибутилсебацинат или дибутилфталат - 12-15
Технический углерод - 50-55
Олигомер 2,2,4 триметил-1,2 дигидрохинолина - 1.0
Дианилид (4-фениламинофенил) тиофосфоновой кислоты - 0.5-1.0
2,4,6 три(дибутиламинометил)фенол - 0.5-1.0
Отличительным признаком предлагаемой композиции является введение в ее состав дополнительных ингредиентов: дибутилсебацината или дибутилфталата, в качестве ускорителя вулканизации - N-циклогексилбензотиазол сульфенамид-2, в качестве пластификатора, повышающего обрабатываемость смесей и их формуемость - инденкумароновую смолу, в качестве термостабилизатора - олигомер 2,2,4 триметил-1,2 дигидрохинолина и 2,4,6 три(дибутиламинометил)фенол), в качестве противоутомителя - термостабилизатор (дианилид (4-фениламинофенил)тиофосфоновой кислоты (патент Российской Федерации N 1326582 от 10.01.93) в указанных выше соотношениях. Использование предлагаемых отличительных признаков приводит к увеличению теплостойкости и динамической выносливости резин.

Введение нового специально разработанного полифункционального термостабилизатора M-9 - 2,4,6 три(дибутиламинометил)фенола, позволяет не только обрывать цепи окисления, но и разрушать пероксиды и, тем самым, значительно тормозить образование кислородосодержащих групп при окислительных процессах в каучуках. При исследовании термоокислительной деструкции бутадиеннитрильного каучука, стабилизированного как промышленными ингибиторами, так и новым М-9 методами термогравиметрии и ИК-спектроскопии было установлено следующее. При исследовании процессов окисления каучука, стабилизированного нафтамом-2, диафеном ФП и М-9 в течение 240 минут при температуре 140^oC методом ИК-спектроскопии было установлено, что концентрация кислородосодержащих групп (карбонильных) возрастает в 4.5, 2.1 и 0.5 раза соответственно. При изучении процессов термоокислительной деструкции в изотермическом режиме при температурах от 100 до 140^oC методом термогравиметрии наблюдали уменьшение массы каучука, стабилизированного М-9 в 3-7 раз меньше по сравнению с каучуком, стабилизированным нафтамом-2 и диафеном ФП.

Синтез 2,4,6 три(дибутиламинометил)фенола осуществляют по следующей методике. К фенолу, помещенному в стакан емкостью 500 мл, приливают дибутиламин, реакция сопровождается разогреванием. Реакционную смесь помещают в трехгорлую колбу с мешалкой, термометром и капельной воронкой. Смесь охлаждают до температуры 25-30^oC и при охлаждении прибавляют по каплям формалин в течение 30 минут, а затем в течение 1 часа перемешивают реакционную массу. В дальнейшем проводят нагревание на кипящей водяной бане с обратным холодильником при температуре 90^oC в течение 2 часов. После охлаждения смесь разделяют в делительной воронке и верхний слой прогревают в стакане с термометром до температуры 150^oC до прекращения газовыделения, Получают 180 г темно-желтой подвижной жидкости. Выход 85%.

Элементный состав для C₃₃H₆₃ON₃:
вычислено, %: C 76.59; Н 12.19; N 8.12.

найдено, %: C 76.12; H 11.93; N 7.85.

В ИК-спектрах поглощения имеются полосы в областях 3600-3590, 1410 и 1200 см^-1, характерные для OH-групп фенола, 2850 см^-1 - волновые колебания CH₂-группы, 1600-1560 см^-1 - колебания ароматического кольца.

Молекулярная масса вещества - 517, температура кипения - 130^oC, n_D²⁰ = 1.4750, d₄²⁰ = 0.890.

Введение нового, термостабилизатора позволяет существенно повысить теплостойкость и динамическую выносливость резин не только на воздухе, но и в маслах и топливах, так как новый ингибитор М-9 и противоутомитель Б-25 не вымываются из резин под действием агрессивных сред и не выпотевают на поверхность под действием динамических нагрузок. В табл. 1 и 2 приведены составы резиновых смесей и их физико-механические характеристики до и после старения на воздухе и масле СЖР-1 как при нормальной температуре, так и при температурах окисления до 140^oC. Оптимум вулканизации определяли на реометре "Monsanto". Резиновые смеси исследовали на пластичность (ГОСТ 415-75), вязкость по Муни (ГОСТ 10722-76), скорчинг. Вулканизаты исследовали на условную прочность, относительное и остаточное удлинение (ГОСТ 270-75), сопротивление раздиру, твердость по Шор А (ГОСТ 263-75) и ИСО (ГОСТ 20403-75), температурный предел хрупкости (СТ СЭВ 2050-79). Определялись динамические характеристики резин, такие как теплообразование на флексометре Гудрича (ГОСТ 266-78), усталостная выносливость при многократном растяжении (ГОСТ 261-79) при ε_стат.0% и ε_дин.100%. Старение резин проводили в воздушном термостате с пятикратным воздухообменом и в стандартной жидкости СЖР-1 при температуре 140^oC в течение 144 часов.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый состав резиновых композиций, отличающийся от прототипа введением ряда дополнительных ингредиентов приводит к резкому улучшению физико-механических характеристик до и после старения резин (см. табл. 2). Динамическая характеристика у заявляемых резиновых композиций до старения превосходит прототип более чем в 10 раз, а после старения в СЖР-1 более чем в 14 раз. При старении на воздухе в течение 144 часов при температуре 140^oC заявляемая резина превосходит прототип по сохранению прочности почти в 1.7 раза.

Изобретение относится к резиновой промышленности. Малостойкую резиновую композицию получают смешиванием ингредиентов, мас.ч.: бутадиеннитрильный каучук 100, сера 1,8-2,0, альтакс 1,3-1,5, N-циклогексилбензотиазол сульфенамид-2 3,0-3,5, стеарин 1,2-1,5, инденкумароновая смола 3,0-3,5, цинковые белила 3-5, дибутилсебацинат или дибутилфталат 12-15, технический углерод 50-55, олигомер 2,2,4 триметил-1,2 дигидрохинолина 1,0, дианилид (4-фениламинофенил)тиофосфоновой кислоты 0,5-1,0, 2,4,6-три-(дибутиламинометил)фенол 0,5-1,0. Композиция по изобретению обладает высокой теплостойкостью и динамической выносливостью. 2 табл.

Маслостойкая резиновая композиция на основе бутадиеннитрильного каучука, включающая серу, альтакс, цинковые белила, стеарин, технический углерод, термостабилизаторы, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит N-циклогексилбензотиазол сульфенамид-2, инденкумароновую смолу, дибутилсебацинат или дибутилфталат, в качестве термостабилизаторов - олигомер 2,2,4 триметил-1,2 дигидрохинолина, дианилид(4-фениламинофенил) тиофосфоновой кислоты и 2,4,6 три(дибутиламинометил)фенол при следующих соотношениях ингредиентов в массовых частях:
Бутадиеннитрильный каучук - 100
Сера - 1,8 - 2,0
Альтакс - 1,3 - 1,5
N-циклогексилбензотиазол-сульфенамид-2 - 3,0 - 3,5
Стеарин - 1,2 - 1,5
Инденкумароновая смола - 3,0 - 3,5
Цинковые белила - 3 - 5
Дибутилсебацинат или дибутилфталат - 12 - 15
Технический углерод - 50 - 55
Олигомер 2,2,4 триметил-1,2 дигидрохинолина - 1,0
Дианилид (4-фениламинофенил) тиофосфоновой кислоты - 0,5 - 1,0
2,4,6 три(дибутиламинометил)фенол - 0,5 - 1,0