ВУЛКАНИЗУЮЩЕЕ ВЕЩЕСТВО И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК C08G75/14 C08L9/00 

Изобретение относится к вулканизующим веществам для диеновых каучуков, вулканизуемых серой, и может быть использовано в шинной и резинотехнической промышленности.

Известно вулканизующее вещество для каучуков, вулканизуемых серой, получаемое взаимодействием серы с ненасыщенным углеводородом, например дициклопентадиеном, при температуре 130-144^oС в мас. соотношении (32-59): (68-41) с последующим охлаждением на воздухе и смешиванием с наполнителем ( SU патент 1735316, МПК 5 С 08 G 75/14, С 08 L 9/00, 1990 г.).

Наиболее близким по технической сущности является вулканизующее вещество для каучуков, вулканизуемых серой, получаемое взаимодействием серы с дициклопентадиеном в мас. соотношении (65-70):(35-30) с дополнительным введением после полного превращения дициклопентадиена в реакционную смесь серной кислоты в количестве 0,1-0,15% от ее массы (RU патент 2136706, МПК 6 С 08 G 75/14, С 078 L 9/00, 1998 г.).

Недостатком этого вулканизующего вещества является то, что его применение в резинах на основе диеновых каучуков не обеспечивает требуемый уровень прочности связи этих резин с латунированным металлокордом, особенно после старения при повышенной температуре и влажности.

Технической задачей предлагаемого изобретения является вулканизующее вещество, позволяющее дополнительно увеличить прочность связи резин с латунированным металлокордом и стабильность связи при повышенной температуре и влажности и способ получения такого вещества.

Поставленная задача решается тем, что вулканизующее вещество включает в себя природную или газовую серу и дициклопентадиен, дополнительно содержит метакриловую или акриловую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Природная или газовая сера - 80 - 95
Дициклопентадиен - 4,5 - 15
Метакриловая или акриловая кислота - 0,5 - 5
Применяются следующие вещества:
- сера молотая, природная или газовая ГОСТ 127,1-93;
- дициклопентадиен ТУ 2416-024-05766801-94;
- метакриловая кислота;
- акриловая кислота.

Способ получения вулканизующего вещества заключается во взаимодействии серы, дициклопентадиена, метакриловой или акриловой кислоты при температуре 130-140^oC до полного превращения дициклопентадиена с последующим охлаждением продукта реакции на воздухе.

Вулканизующее вещество по данному изобретению по вулканизационным характеристикам и выцветаемости серы при хранении смесей и резинометаллокордных заготовок брекерных резин, а также по упруго-прочностным свойствам не уступает прототипу, а по прочности связи металлокорд-резина и стабильности в процессе старения превосходит его на 10-40%.

Способ получения нового вулканизующего вещества прост в исполнении, не требует специальных режимов, а последовательность действий заменена на совместный процесс, что значительно сократило время всего взаимодействия компонентов.

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 (прототип). В реактор помещают 65 г молотой или расплавленной серы и 35 г дициклопентадиена (мас. соотношение 65:35). При перемешивании температуру повышают до 130-135^oС, и реакцию ведут при этой температуре до полного превращения дициклопентадиена. Контроль осуществляется хроматографическим анализом газовой фазы над реакционной смесью. Затем в реактор вводят 0,1 г концентрированной серной кислоты (0,1 мас.% от массы реакционной смеси). Продукт реакции охлаждают на воздухе и измельчают до частиц размером не более 0,2 мм.

Пример 2 (по заявляемому объекту). В реактор помещают 80 г молотой или расплавленной природной или газовой серы, 15 г дициклопентадиена и 5 г метакриловой кислоты (мас. соотношение 80:15:5). При перемешивании температуру повышают до 130-140^oС, и реакцию ведут до полного превращения дициклопентадиена и метакриловой кислоты. Контроль осуществляют хроматографическим анализом газовой фазы над реакционной смесью. Продукт реакции охлаждают на воздухе, затем измельчают до частиц размером не более 0,2 мм.

Пример 3 аналогичен примеру 2, с тем отличием, что реакционная смесь содержит 85 г серы, 12 г дициклопентадиена и 3 г метакриловой кислоты.

Пример 4 аналогичен примеру 2, с тем отличием, что реакционная смесь содержит 90 г серы, 9 г дициклопентадиена и 1 г метакриловой кислоты.

Пример 5 аналогичен примеру 2, с тем отличием, что реакционная смесь содержит 95 г серы, 4,5 г дициклопентадиена и 0,5 г метакриловой кислоты.

Пример 6 аналогичен примеру 2, с тем отличием, что реакционная смесь содержит 90 г серы, 9 г дициклопентадиена и 1 г акриловой кислоты.

Состав вулканизующего вещества и результаты анализа на содержание общей и связанной серы представлены в таблице 1.

Вулканизующие вещества, полученные по примерам 1-6, были испытаны в составе типовой брекерной резиновой смеси на основе натурального и изопренового каучука СКИ-3, рецептура которой представлена в таблице 2. Содержание вулканизующего вещества было выбрано таким образом, чтобы общее содержание серы в резиновой смеси оставалось постоянным.

Порядок ввода ингредиентов и продолжительность смешения соответствовали режиму, принятому для изготовления брекерной резины в производстве шин. Вулканизация проводилась в гидравлическом прессе с паровым обогревом в течение оптимального времени согласно ГОСТ 12535-84. Физико-механические испытания проводились в соответствии со следующими стандартами:
ГОСТ 12535-84. Метод определения вулканизационных характеристик на вулкаметре.

ГОСТ 270-75. Метод определения упруго-прочностных свойств при растяжении.

ГОСТ 282-79. Метод определения сопротивления раздиру.

ГОСТ 14863-79. Метод определения прочности связи резина-корд.

При хранении резиновых смесей, применяемых для обрезинивания металлокорда в шинной промышленности, и резинометаллокордных заготовок возможно выцветание серы на поверхность, что ухудшает условия сборки покрышек и качество готовых шин. Поэтому определялась продолжительность хранения резиновых смесей до начала выцветания серы на их поверхность. Готовую резиновую смесь обрабатывали на лабораторных вальцах в течение 15 мин при температуре 100^oС, вальцованную смесь хранили в тканевой прокладке и каждые сутки наблюдали за состоянием поверхности, фиксируя время появления налета серы. Характеристика резиновых смесей и вулканизатов, содержащих вулканизующие вещества по примерам 1-6, приведена в таблице 3.

Из таблицы 3 следует, что вулканизующее вещество по данному изобретению по вулканизационным характеристикам и выцветаемости серы при хранении смесей и резинометаллокордных заготовок брекерных резин, а также по упруго-прочностным свойствам не уступает прототипу, а по прочности связи металлокорд-резина и стабильности в процессе старения связи металлокордрезина превосходят его на 10-40%.

Изобретение относится к вулканизующим веществам для диеновых каучуков, вулканизуемых серой, и может быть использовано в шинной и резинотехнической промышленности. Вулканизующее вещество состоит из природной или газовой серы 80-95 мас.%, дициклопентадиена 4,5-15 мас.%, метакриловой или акриловой кислоты 0,5-5%. Получают вулканизующее вещество взаимодействием серы, дициклопентадиена, метакриловой или акриловой кислоты при температуре 130-140^oС до полного превращения дициклопентадиена с последующим охлаждением продукта реакции на воздухе. Вулканизующее вещество позволяет дополнительно увеличить прочность связи резин с латунированным металлокордом и стабильность связи при повышенной температуре и влажности. Технический результат способа состоит в упрощении получения вулканизующего вещества. 2 с.п.ф-лы, 3 табл.

1. Вулканизующее вещество, состоящее из природной или газовой серы и дициклопентадиена, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит метакриловую или акриловую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Природная или газовая сера - 80 - 95
Дициклопентадиен - 4,5 - 15
Метакриловая или акриловая кислота - 0,5 - 5,0
2. Способ получения вулканизующего вещества путем нагревания серы и дициклопентадиена при температуре 130-140^oС до полного превращения дициклопентадиена с последующим охлаждением продукта реакции на воздухе, отличающийся тем, что серу и дициклопентадиен нагревают совместно с метакриловой или акриловой кислотой.