НАПОЛНЕННАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2002 года по МПК C08L53/02 C08L9/06 C08K5/09 

Заявляемое изобретение относится к резиновой промышленности, а именно к области создания высокопрочных, высокотвердых композиций с низкими гистерезисными потерями на основе сополимеров бутадиена со стиролом с содержанием связанного стирола 29±2 мас.% и наполнителя - технического углерода с удельной геометрической поверхностью 15-100 м²/г.

Известен состав композиции на основе статистического сополимера бутадиена со стиролом с содержанием связанного стирола 29± 2 мас.%, наполнителя - технического углерода с удельной геометрической поверхностью 100 м²/г марки МРС, целевых добавок и модификатора усиления - N,N-динитрозо-N-метиланилина. Композиция имеет достаточно высокие показатели прочности при растяжении, пониженный гистерезис, повышенные значения твердости и модуля. Однако уровень снижения гистерезисных потерь невелик. Так, добавка промотора в количестве 0,33 маc.ч. на 100 маc.ч. сополимера вызывает снижение гистерезиса кручения (логарифмический декремент) с 0,222 до 0,18. Однако прочность при растяжении и относительное удлинение уменьшаются при введении промотора по сравнению с контрольной смесью, не содержащей промотора (прочность снижается с 26 до 23 МПа, а относительное удлинение с 520 до 400%.) [Дж. Харрис, Р.Уайт. Промоторы усиления эластомеров наполнителями /Усиление эластомеров. - М.: Химия, 1968, с.211-231].

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению по сущности и достижению положительного эффекта является наполненная полимерная композиция на основе линейного блок-сополимера бутадиена со стиролом с содержанием связанного стирола 29±2 маc. %, включающая наполнитель - технический углерод с удельной геометрической поверхностью 75- 100 м²/г в количестве 2-60 маc.ч. и модификатор - 2,5-бифенилдикарбоновую кислоту (БФФК) в количестве 0,2-1,5 маc.ч. [Пат. 2119510 РФ, БИ 27 от 27.09.98, МКИ 6 С 08 L 53/02, С 08 К 5/09. Наполненная полимерная композиция].

Эта композиция характеризуется высокой прочностью (22-28 МПа) и высокой твердостью (67-90 ед. Шор). Однако она имеет достаточно высокий гистерезис. Композиция аналогичного состава, но на основе статистического сополимера, также характеризуется высокой прочностью, но за счет снижения скорости вулканизации имеет пониженные значения модулей и повышенный гистерезис по сравнению с контрольным образцом, не содержащим модификатора.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание наполненных полимерных композиций на основе линейного сополимера бутадиена со стиролом с содержанием связанного стирола 29±2 мас.% при блочном или статистическом расположении звеньев и наполнителя - технического углерода, обладающих высокой прочностью, высокой твердостью (модулем) и пониженным гистерезисом.

Для достижения указанного технического решения используется наполненная полимерная композиция на основе линейного блоксополимера бутадиена со стиролом с содержанием связанного стирола 29±2 мас.%, включающая наполнитель - технический углерод и модификатор, причем в качестве модификатора она содержит гексагидрофталевую кислоту, а в качестве наполнителя - технический углерод с удельной геометрической поверхностью 15-100 м²/г при следующем соотношении компонентов, маc.ч.:
Линейный блок-сополимер бутадиена со стиролом с содержанием связанного стирола 29±2 маc.% - 100,0
Указанный технический углерод - 2,0-60,0
Гексагидрофталевая кислота - 0,2 - 3,0
или наполненная полимерная композиция на основе линейного сополимера бутадиена со стиролом с содержанием связанного стирола 29±2 мас.%, включающая наполнитель - технический углерод и модификатор, причем она содержит в качестве линейного сополимера линейный сополимер бутадиена со стиролом с содержанием связанного стирола 29±2 мас.% при статистическом распределении звеньев бутадиена и стирола в макромолекуле, в качестве наполнителя - технический углерод с удельной геометрической поверхностью 15-100 м²/г, а в качестве модификатора - гексагидрофталевую кислоту и дополнительно содержит вулканизующую группу при следующем соотношении компонентов, маc.ч.:
Указанный линейный сополимер бутадиена со стиролом с содержанием связанного стирола 29±2 мас.% - 100,0
Указанный технический углерод - 2,0 - 60,0
Гексагидрофталевая кислота - 0,2 - 3,0
Вулканизующая группа - 9,0
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Предлагаемая наполненная полимерная композиция содержит линейный блок-сополимер с содержанием связанного стирола 29±2 мас.% марки ДСТ-30, технический углерод с удельной геометрической поверхностью 100 м²/г марки П - 234 или технический углерод с удельной геометрической поверхностью 15 м²/г марки П-803 и модификатор - гексагидрофталевую кислоту. Составы композиций по изобретению, по прототипу и контрольные приведены в таблице 1.

Композиции готовят на лабораторных вальцах Лб 320 160/160 с регулируемым зазором между валками и фрикцией 1:1,269 при температуре 30±5^oС по следующему режиму.

По изобретению и по прототипу
1. Посадка ДСТ-30 на валок на 0 минуте.

2. Введение технического углерода и модификатора на 2 минуте.

3. Снять с вальцов в виде листа на 10 минуте.

Контрольные
1. Посадка блок-сополимера на валок на 0 минуте.

2. Введение технического углерода на 2 минуте.

3. Снять с вальцов в виде листа на 10 минуте.

Полученные листы формуют в прессе при температуре плит 143^oС в виде пластин и шайб в течение 30 минут в формах с замками, затем перегружают в пресс с температурой плит 20^oС, где выдерживают в течение одного часа и вынимают из форм.

У формованных пластин и шайб определяют свойства по соответствующим ГОСТам.

Свойства наполненных полимерных композиций приведены в таблице 2.

Пример 2.

Предлагаемая наполненная полимерная композиция содержит линейный статистический сополимер с содержанием связанного стирола 29±2 мас.% марки СКМС-30 АРК, технический углерод с удельной геометрической поверхностью 15 м²/г марки П-803 или технический углерод с удельной геометрической поверхностью 100 м²/г марки К-354 или технический углерод с удельной геометрической поверхностью 100 м²/г марки П-234, модификатор - гексагидрофталевую кислоту и вулканизующую группу, состоящую из серы, ускорителя, белил цинковых и стеарина. Составы композиций по изобретению, по прототипу и контрольные приведены в таблице 3.

Композиции готовят на лабораторных вальцах Лб 320 160/160 с регулируемым зазором между валками и фрикцией 1:1,269 при температуре 30±5^oС по следующему режиму
По изобретению и по прототипу
1. Посадка СКМС-30 АРК на валок на 0 минуте.

2. Введение технического углерода и модификатора на 2 минуте.

3. Введение ускорителя, белил цинковых, стеарина на 15 минуте.

4. Введение серы на 17 минуте.

5. Снять с вальцов в виде листа на 25 минуте.

Контрольные
1. Посадка СКМС-30 АРК на валок на 0 минуте.

2. Введение технического углерода на 2 минуте.

3. Введение ускорителя, белил цинковых, стеарина на 15 минуте.

4.Введение серы на 17 минуте.

5. Снять с вальцов в виде листа на 25 минуте.

Полученные листы формуют в прессе при температуре плит 143^oС в виде пластин и шайб в течение 30 минут в формах с замками или без замков, затем по истечение времени вынимают из форм и охлаждают до комнатной температуры.

У формованных пластин и шайб определяют свойства по соответствующим ГОСТам.

Свойства наполненных полимерных композиций приведены в таблице 4.

Изобретение относится к резиновой промышленности. Наполненная полимерная композиция содержит линейный сополимер бутадиена со стиролом с содержанием связанного стирола 29±2 мас.% при блочном или статистическом распределении звеньев бутадиена и стирола в макромолекуле 100 мас.ч., наполнитель - технический углерод с удельной геометрической поверхностью 15-100 м²/г 2,0-60,0 мас.ч., модификатор - гексагидрофталевую кислоту 0,2-3,0 мас.ч., а в случае статистического сополимера композиция дополнительно содержит вулканизующую группу 9,0 мас.ч. Композиции обладают высокой прочностью и твердостью и характеризуются пониженным гистерезисом. 2 с.п. ф-лы, 4 табл.

1. Наполненная полимерная композиция на основе линейного блок-сополимера бутадиена со стиролом с содержанием связанного стирола 29±2 мас. %, включающая наполнитель - технический углерод и модификатор, отличающаяся тем, что в качестве модификатора она содержит гексагидрофталевую кислоту, а в качестве наполнителя - технический углерод с удельной геометрической поверхностью 15-100 м²/г при следующем соотношении компонентов, мас. ч. :
Линейный блок-сополимер бутадиена со стиролом с содержанием связанного стирола 29±2 мас. % - 100,0
Указанный технический углерод - 2,0-60,0
Гексагидрофталевая кислота - 0,2-3,0
2. Наполненная полимерная композиция на основе линейного сополимера бутадиена со стиролом с содержанием связанного стирола 29±2 мас. %, включающая наполнитель - технический углерод и модификатор, отличающаяся тем, что она содержит в качестве линейного сополимера линейный сополимер бутадиена со стиролом с содержанием связанного стирола 29±2 мас. % при статистическом распределении звеньев бутадиена и стирола в макромолекуле, в качестве наполнителя - технический углерод с удельной геометрической поверхностью 15-100 м²/г, а в качестве модификатора - гексагидрофталевую кислоту и дополнительно содержит вулканизующую группу при следующем соотношении компонентов, мас. ч. :
Указанный линейный сополимер бутадиена со стиролом с содержанием связанного стирола 29±2 мас. % - 100,0
Указанный технический углерод - 2,0-60,0
Гексагидрофталевая кислота - 0,2-3,0
Вулканизующая группа - 9,0