ПРОМОТОР АДГЕЗИИ РЕЗИНЫ К МЕТАЛЛУ Российский патент 2005 года по МПК C08L9/00 C08K3/22 

Изобретение относится к области производства резинометаллических изделий, в частности резинометаллокордных шин.

В данной области широкое применение находят соединения различных металлов (оксиды и соли жирных кислот), используемых в качестве промоторов адгезии резины к металлу [Салыч Г.Г., Сахарова Е.В. Совершенствование качества резинометаллокордных изделий путем применения промоторов адгезии. М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1988. - 72 с.]

Наиболее близким по достигаемому результату и физико-химическим характерстикам является соединение железа (III), a именно оксид, в виде тонкодисперсного порошка, использующийся в качестве промотора адгезии резин к металлической поверхности [Жеребков С.К. Крепление резины к металлам. М.: Химия, 1966. - 281 с.].

Однако все применяемые на современном этапе развития промышленности промоторы адгезии резины к металлу являются продуктами природного или синтетического происхождения, что обуславливает их высокую стоимость и исчерпаемость сырья для их получения.

Задачей данного изобретения является расширение ассортимента веществ используемых для усиления прочности крепления резин на основе изопреновых каучуков к металлу, с целью удешевления производства резинометаллических изделий, в частности резинометаллокордных шин, за счет использования физико-химических свойств соединений, входящих в состав гальваношлама.

Одновременно при внедрении данного изобретения будет решаться вопрос утилизации отходов - гальваношламов II-III класса опасности (токсичности).

Указанная задача решается использованием ферритового порошка, полученного из гальваношлама, в качестве промотора адгезии резины к металлической поверхности.

Переработка гальваношлама для получения промотора адгезии резины к металлу (ПАРМ) включает в себя удаление водорастворимых соединений путем отмывки, обезвоживание до влажности 25-80%, сушку до влажности 1% и прокаливание в интервале температур 600-900°С с последующим измельчением.

Состав гальваношлама, используемого для получения ПАРМ, следующий (мас.%):

Fe₂O_з30-80CaO0-16BaO0-16ZnO2-20Cr₂О₃2-20NiO0-6CuO0-8

Полученный таким образом продукт представляет собой тонкодисперсный (высокодисперсный) порошок (полный просев через сито 50 мкм).

По своему химическому составу ПАРМ представляет собой смесь комплексных оксидов (ферритов) металлов (nFe₂O₃·mMe_xO_y). Поэтому при введении в резиновую смесь ПАРМ, последний будет оказывать модифицирущее действие на такое свойство резин, как прочность их крепления к металлу.

Способность ПАРМ увеличивать прочность крепления резины к металлу была исследована в процессе лабораторных испытаний.

В качестве объекта исследования была использована серийная брекерная резиновая смесь на основе каучука СКИ-3.

Были исследованы три вида резиновых смесей.

Смесь 1 - серийная (контрольная). Где в качестве промотора применялся нафтенат кобальта (1 м.ч. на 100 м.ч. каучука).

Смеси 2, 3, 4 - (опытные) с полной заменой нафтената кобальта на

ПАРМ (1 м.ч. на 100 м.ч. каучука).

Смесь №2 с ПАРМ состава I.

Смесь №3 с ПАРМ состава II.

Смесь №4 с ПАРМ состава III.

Таблица 1.
Составы ПАРМ для лабораторных испытаний Состав IСостав IIСостав IIIFe₂O₃805630СаО01116ВаО1680ZnO21220Cr₂O₃2820NiO036CuO028

Контрольная и опытные резиновые смеси и их вулканизаты были исследованы на ряд пластоэластических, физико-механических характеристик, а также на прочность крепления резины к металлокорду Н-методом.

Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Из результатов можно сделать следующие выводы:

1. Условное напряжение при 300% удлинении у вулканизатов опытных смесей имеет значение, близкое к серийной смеси.

2. Условная прочность при растяжении и относительное удлинение при разрыве также остаются на уровне серийной.

3. Резины, полученные с применением ПАРМ, более стойки к воздействию высоких (100°С) температур.

4. Показатели сопротивления тепловому старению у опытных образцов практически не отличаются от аналогичных характеристик контрольного.

5. Динамический модуль и модуль внутреннего трения также являются сходными у всех исследуемых вулканизатов.

6. Показатели прочности крепления резины к металлу для опытной резины №2 превзошли характеристики крепления для серийной смеси.

7. Результаты испытаний при температуре 100°С наиболее соответствуют условиям эксплуатации крепления резина - металлокорд (автомобильная покрышка) и прочность крепления к металлокорду при 120°С у опытных образцов выше, чем у контрольного.

Таким образом, вулканизат №2 по физико-механическим характеристикам, показателям термостойкости превзошел контрольный образец, сопротивление тепловому старению на уровне контрольного. Имея близкие по значению показатели с образцами №№3, 4 вулканизат №2 превосходит его, как и образец №1 в прочности крепления к латунированному металлокорду как при 20°С, так и при 100°С, т.е. ПАРМ состава I более предпочтителен в качестве промотора адгезии.

Таблица 2.
Пластоэластические и физико-механические показатели резиновых смесейНаименование показателейНомер смеси №1№2№3№4123451.Условное напряжение при удлинении 300%, Мпа17,817,217,317,52. Условная прочность при растяжении, Мпа22,222,322,322,33. Относительное удлинение при разрыве, %390,0410,0417,0420,04. Сопротивление раздиру, кН/м111,0113,0113,0114,05. Твердость по Шору, у.е.:    а) при 20°С78,075,074,075,0б)при 100°С74,072,072,072,06. Эластичность, у.е.:    а) при 20°С42,042,042,043,0б) при 100°С51,054,054,053,07. Коэффициент термостойкости по условной прочности0,600,650,670,678. Коэффициент термостойкости по относительному удлинению0,820,970,991,009. Коэффициент сопротивления тепловому старению по условной прочности:    а) старение 100°С - 24 ч0,360,380,370,37б) старение 100°С - 48 ч0,300,270,260,24в) старение 100°С - 72 ч0,250,220,220,22Продолжение таблицы 21234510. Коэффициент сопротивления тепловому старению по относительному удлинению:    а) старение 100°С - 24 ч0,260,270,270,27б) старение 100°С - 48 ч0,150,180,180,17в) старение 100°С - 72 ч0,130,120,120,1211. Прочность крепления к металлокорду (относительная величина), %:    а) при 20°С100106,599,585,2б) при 120°С100106,3106,0104,212. Динамический модуль при знакопеременном изгибе, МПа6,846,876,907,0413. Модуль внутреннего трения при знакопеременном изгибе, МПа2,011,921,971,96

Изобретение относится к области производства резинометаллических изделий в частности резинометаллокордных шин. Объектом изобретения является промотор адгезии резины на основе изопренового каучука к металлу, в виде тонкодисперсного порошка соединений железа. В качестве соединений железа используют ферриты - смесь комплексных оксидов железа с другими металлами, являющимися компонентами гальваношлама, следующего химического состава: Fe₂О₃ - 30-80 мас.%, СаО - 0-16 мас.%, ВаО - 0-16 мас.%, ZnO - 2-20 мас.%, Cr₂О₃ - 2-20 мас.%, NiO - 0-6 мас.%, CuO - 0-8 мас.%. Технический результат состоит в усилении прочности крепления резин на основе изопреновых каучуков к металлу, в удешевлении производства резинометаллических изделий, в утилизации отходов - гальваношламов II-III класса опасности. 2 табл.

Промотор адгезии резины на основе изопренового каучука к металлу, в виде тонкодисперсного порошка соединений железа, заключающийся в том, что в качестве соединений железа используют ферриты - смесь комплексных оксидов железа с другими металлами, являющимися компонентами гальваношлама, следующего химического состава, мас.%:

Fe₂O₃30-80CaO 0-16BaO 0-16ZnO 2-20Cr₂О₃2-20NiO 0-6CuO 0-8