РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ Российский патент 2003 года по МПК C08L27/20 C08K13/02 C08K13/02 C08K3/04 C08K3/22 C08K3/24 C08K5/134 C08K5/5317 

Изобретение относится к области получения резиновых смесей на основе фторкаучука СКФ-26, используемых для изготовления резинотехнических изделий (кольца, прокладки, манжеты, сальники), а также сильфонов, диафрагм, мембран и др., работающих в условиях воздействия воздуха при повышенных температурах до 200^oС, и может быть использовано в автомобильной промышленности.

Известно, что снижение вязкости, улучшение диспергируемости компонентов резиновой смеси на основе фторкаучуков с высокой вязкостью и жесткостью можно достичь использованием следующих химикатов:
стеариновая кислота (Новицкая С.П., Нудельман З.Н., Донцов А.А. Фторэластомеры. - М.: Химия, 1988. -c.116),
полиэтилен низкомолекулярный (Новицкая С.П., Нудельман З.Н., Донцов А.А. Фторэластомеры. -М.: Химия, 1988. -с.132, 166),
Struktol WB 16 фирмы "Schill + Seilacher", амид "жирной" кислоты RC(O)NHR и кальциевая соль "жирной" кислоты Ca(COOR)₂ ("Schill + Seilacher", Paper 15),
Struktol WS 280 фирмы "Schill + Seilacher", производное "жирной" кислоты, модифицированное органосиланами общей формулы CH₃(CH₂)_n-CO-R-0-SiMe₂)_x-("Schill + Seilacher, Information 63),
Aflux 54 (тетрастеарат пентаэритрита) фирмы "Rhein Chemie" (Hendbuch fur die Gummi-Industrie, Bayer, 1991. -p. 592; Новицкая С.П., Нудельман З.Н., Донцов А.А. Фторэластомеры. - М.: Химия, 1988. -с.117),
галогенпроизводные карбоновых кислот С₈-C₂₄ (Новицкая С.П., Нудельман З. Н., Донцов А.А. Фторэластомеры. - М.: Химия, 1988. -с.116).

Известна резиновая смесь на основе высокомолекулярного каучука СКФ-26 и низкомолекулярного СКФ-260 НМ, содержащая наполнитель, вулканизующий агент и оксид двухвалентного металла (Прохоров Л.И. и др. Производство шин. РТИ, АТИ, 1976, 6, с.29-31).

Известна также резиновая смесь на основе высокомолекулярного и низкомолекулярного сополимеров винилиденфторида с гексафторпропиленом, содержащая углеродный (технический углерод) или минеральный (сульфат бария, фторид кальция) наполнитель, сшивающий агент ди(4-оксифенил)диметилметан, оксид двухвалентного металла, гидроксид кальция, катализатор в виде четвертичной аммониевой или фосфониевой соли, диспергатор воск или низкомолекулярный полиэтилен (Патент РФ 2097393 С1, 27.11.1997).

Ближайшим аналогом является резиновая смесь на основе сополимера винилиденфторида с гексафторпропиленом, включающая технический углерод, сшивающий агент, оксид магния, гидроксид кальция, катализатор (А.с. SU 1464446 А1, 19.11.1986 - прототип).

Резины из этой смеси достаточно технологичны, однако нуждаются в снижении вязкости и повышении диспергируемости.

Цель изобретения - снижение вязкости, улучшение диспергируемости компонентов резиновой смеси.

Поставленная цель достигается использованием в составе резиновой смеси анилида перфторпеларгоновой кислоты или анилида 9-хлорперфторпеларгоновой кислоты:
F(CF₂)₈-C(O)-NHC₆H₅,
Cl(CF₂)₈-C(O)-NHC₆Н₅.

В табл. 1 приведен базовый состав резиновой смеси, близкий составу по а. с. SU 1464446, с целью выбора наилучшего диспергатора в интересах снижения вязкости.

В качестве диспергаторов в резиновой смеси использовались анилид перфторпеларгоновой кислоты (1), анилид 9-хлорперфторпеларгоновой кислоты (2), перфторпеларгоновая кислота по ТУ 301-14-90 (3), полиэтилен низкомолекулярный по ТУ 6-05-1837-82 (4).

Пример 1. Синтез анилида перфторпеларгоновой кислоты.

В трехгорлую круглодонную колбу, снабженную обратным холодильником, капельной воронкой и мешалкой, помещают 186 г (2М) анилина, растворенного в 400 мл абсолютного бензола. Затем при перемешивании и охлаждении (8...10^oС) прикалывают 482,5 г (1M) хлорангидрида перфторпеларгоновой кислоты. После окончания прикапывания перемешивают при комнатной температуре 30 мин. Выпавший осадок отфильтровывают, остаток упаривают и затем выдерживают при пониженном давлении (10 мм рт.ст.) и комнатной температуре 15...20 мин, получают 457,3 г (выход 85%) анилида перфторпеларгоновой кислоты в виде сероватого аморфного порошка с температурой плавления 105...107^oС. Найдено, %С 33,71; %Н 0,94; %N 2,88; С₁₅H₅F₁₇NO. Вычислено, %С 33,46; %Н 0,93; %N 2,60.

Пример 2. Синтез анилида 9-хлорперфторпеларгоновой кислоты.

В трехгорлую круглодонную колбу, снабженную обратным холодильником, капельной воронкой и мешалкой, помещают 186 г (2М) анилина, растворенного в 400 мл абсолютного бензола. Затем при перемешивании и охлаждении (8...10^oС) прикапывают 499 г (1М) хлорангидрида 9-хлорперфторпеларгоновой кислоты. После окончания прикапывания перемешивают при комнатной температуре 30 мин. Выпавший осадок отфильтровывают, остаток упаривают и затем выдерживают при пониженном давлении (10 мм рт. ст.) и комнатной температуре 15...20 мин, получают 444,4 г (выход 88%) анилида 9-хлорперфторпеларгоновой кислоты в виде сероватого аморфного порошка с температурой плавления 120...123^oС. Найдено, %С 32,12; %Н 1,24; %N 2,67. С₁₅Н₆F₁₆ClNO. Вычислено, %С 32,40; %Н 1,08; %N 2,52.

Пример 3. Анализ резиновых смесей.

Смеси готовят на вальцах по следующему режиму: вальцуют каучуки СКФ-26 (ГОСТ 18376-79) и СКФ-26 OHM (ТУ 6-05-1652-88) в течение 1 мин, затем вводят в каучуки последовательно оксид магния (ГОСТ 844-79, 5 мин), гидроокись кальция (ТУ 6-18-75-75, 7 мин), сульфат бария (ГОСТ 3158-75, 5 мин), технический углерод Т900 (ГОСТ 7885-86, 6 мин), бисфенол АФ или бисфенол А (ГОСТ 12138-86, 5 мин), катализатор ТЭБАХ или триэтилбензилфосфонийхлорид (ТУ 6-09-14-1522-73, 6 мин) и диспергатор (5 мин).

Смесь смешивают на вальцах и 3...4 раза пропускают через зазор 0,5...0,8 мм между валками.

Готовую смесь снимают с вальцов толщиной листа 3 мм и вулканизуют в образцы резины прессовым методом в электропрессе при температуре 160^oC и давлении 150 кг/см² в течение 10 мин (1 стадия вулканизации).

После вулканизации в прессе образцы резин прогревают в термостате при 200^oС в течение 24 ч (2 стадия вулканизации).

Кинетические характеристики вулканизации резиновых смесей 1Р...4Р с использованием диспергаторов 1...4 соответственно приведены в табл. 2.

Сравнение кинетических характеристик вулканизации с использованием диспергаторов 1 и 2 показывает на снижение вязкости резиновой смеси в сравнении с диспергаторами 3 и 4. При этом имеет место некоторое увеличение скорости вулканизации.

Косвенно вязкость и диспергируемость образцов 1Р...4Р оценивалась по растекаемости на пресс-формах при давлении 125 атм в течение 10 мин при температуре 180^oС. Результаты испытаний представлены в табл.3.

Анализ представленных данных показывает, что наибольшее влияние на растекание резиновой смеси оказывает анилид 2.

Исследованию подвергались фторкаучуки согласно примеру 1. В качестве диспергатора использовался анилид 2. Составы испытанных резиновых смесей приведены в табл.4. Результаты испытаний приведены в табл.5.

Изобретение относится к резиновой смеси на основе фторкаучука СКФ-26 и может быть использовано для изготовления колец, прокладок, манжет, сальников и изделий, работающих при температурах до 200^oC. Резиновая смесь имеет состав, мас. ч. : СКФ-26 66-68, низкомолекулярный СКФ-26 OHM 32-34, оксид магния 6-10, сульфат бария 26-30, гидроокись кальция 5-7, технический углерод Т-900 20-26, ди-(4-оксифенил)диметилметан 0,8-1,0, трифенилбензилфосфонийхлорид 0,2-0,4, диспергатор 0,15-0,25. В качестве диспергатора смесь содержит анилид перфторпеларгоновой или 9-хлорперфторпеларгоновой кислоты. Технический результат состоит в снижении вязкости, улучшении диспергируемости компонентов смеси. 5 табл.

Резиновая смесь, включающая сополимер винилиденфторида с гексафторпропиленом СКФ-26, сшивающий агент, катализатор, активаторы вулканизации - оксид магния и гидроокись кальция, наполнитель - технический углерод Т-900, отличающаяся тем, что смесь содержит в качестве сшивающего агента ди-(4-оксифенил)диметилметан, в качестве катализатора - трифенилбензилфосфонийхлорид и дополнительно содержит сополимер винилиденфторида с гексафторпропиленом - низкомолекулярный СКФ-26 OHM, сульфат бария и диспергатор - анилид перфторпеларгоновой или 9-хлорперфторпеларгоновой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Сополимер винилиденфторида с гексафторпропиленом СКФ-26 - 66-68
Сополимер винилиденфторида с гексафторпропиленом низкомолекулярный СКФ-26 OHM - 32-34
Оксид магния - 6-10
Сульфат бария - 26-30
Гидроокись кальция - 5-7
Технический углерод Т-900 - 20-26
Ди-(4-оксифенил)диметилметан - 0,8-1,0
Трифенилбензилфосфонийхлорид - 0,2-0,4
Указанный диспергатор - 0,15-0,25е