СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕЗИНОВОЙ СМЕСИ НА ОСНОВЕ ХЛОРОПРЕНОВОГО КАУЧУКА Российский патент 2007 года по МПК C08J11/00 C08J3/28 C08K13/02 C08K3/04 C08K3/22 C08K5/09 C08K5/18 

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к способу получения резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, которая характеризуется повышенными адгезионными показателями.

Известен способ получения резиновой смеси смешением хлоропренового каучука с ускорителем вулканизации, противостарителем, вулканизующей группой, пластификаторами, диспергатором, модификатором, активными наполнителями и волокнистым наполнителем в резиносмесителе с последующей обработкой смеси на вальцах и вулканизацией (Авторское свидетельство СССР №1063809, кл. С08J 3/28; Опубл. 30.12.83).

Однако данный способ требует обработку резиновой смеси на вальцах в поле импульсного электромагнитного разряда, что усложняет технологию, а вулканизаты, полученные данным способом, характеризуются низкими физико-механическими показателями.

Известен способ получения резиновой смеси смешением хлоропренового каучука с сажей с последующим разбавлением полученной композиции полимером и введением компонентов резиновой смеси (Авторское свидетельство СССР №979399, кл. С08J 3/22; Опубл. 07.12.82).

В данном способе обеспечивается достижение физико-механических показателей за счет введения в резиновую смесь бутадиенстирольного термоэластопласта, что связано с определенными сложностями в технологии.

Известен способ получения резиновой смеси на основе ненасыщенного каучука смешением каучука с модификатором на вальцах и введением целевых добавок (Авторское свидетельство СССР №956498, кл. С08J 3/20; Опубл. 07.09.82).

Однако в данном способе повышаются энергозатраты за счет измельчения смеси однократным пропуском через молотковую дробилку, что усложняет технологию, а вулканизаты, полученные данным способом, характеризуются низкими физико-механическими показателями.

Известен способ получения резиновой смеси для оболочек кабеля смешением хлоропренового качука, меркаптобензтиазола, стеариновой кислоты, парафина, фенил-β-нафтиламина, дибутилфталата, мела, каолина, технического углерода, оксида магния и оксида цинка (Авторское свидетельство СССР №1608198, кл. С08J 3/28; Опубл. 23.11.90).

Однако в данном способе необходимо оксид цинка и оксид магния до смешения обрабатывать лазерным излучением, что усложняет технологию, а вулканизаты, полученные данным способом, характеризуются низкими физико-механическими показателями.

Наиболее близким является способ получения резиновой смеси на основе хлоропренового каучука смешением хлоропренового каучука с оксидом цинка, оксидом магния, стеариновой кислотой и техническим углеродом (Кошелев Ф.Ф. и др. Общая технология резины. М.: Химия. - 1978, с.85).

Однако при таком способе получения резиновой смеси вулканизаты на ее основе имеют низкие физико-механические показатели.

Задача: разработка способа получения резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, вулканизаты на основе которой характеризуются улучшенными физико-механическими показателями и повышенной адгезией к металлу.

Техническим результатом является разработка способа получения резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, вулканизаты на основе которой характеризуются улучшенными физико-механическими показателями и повышенной адгезией к металлу, утилизация отхода нефтехимического производства (анилина).

Поставленный технический результат достигается тем, что способ получения резиновой смеси на основе хлоропренового каучука включает смешение оксида магния, оксида цинка, стеариновой кислоты и технического углерода, причем в процессе смешения дополнительно вводят модификатор, предварительно полученный в результате взаимодействия эпоксидной диановой смолы ЭД-20 с кубовыми отходами производства анилина в массовом соотношении 2:1 при 150°С в течение 5 часов, при этом кубовые отходы содержат 15-18 мас.ч. анилина, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: хлоропреновый каучук - 100,0, оксид магния - 5,0-9,0, оксид цинка - 3,0-7,0, стеариновая кислота - 0,5, технический углерод - 50,0-60,0, эпоксидная диановая смола ЭД-20 - 1,67-6,66, кубовые отходов производства анилина - 0,83-3,34.

В качестве хлоропренового каучука используют каучук серного регулирования наирит ДП (ТУ-6-01-1319-85).

Вулканизующая группа: оксид цинка (белила цинковые ГОСТ 202-84) и оксид магния (жженная магнезия ГОСТ 844-79).

Стеариновая кислота - активатор вулканизации (ГОСТ 6484-96).

Технический углерод П-145 - наполнитель (ГОСТ 7885-86).

Модификатор предварительно получают прямым взаимодействием эпоксидной диановой смолы ЭД-20 с кубовыми отходами производства анилина (КПА) в массовом соотношении 2:1, при 150°С в течение 5 часов. Модификатор представляет собой хрупкие гранулы неправильной формы и является дешевым веществом, так как КПА являются отходами, образующимися при производстве анилина (ТР производства анилина ЗАО "Оргсинтез" г.Волжский, стадия выделения товарного анилина). КПА представляют собой (мас.ч.): анилин - 15-18, циклогексиламин - 0-10, толуидин (растворитель) - 2-4, гидрооксид натрия (наполнитель) - 1-3, дифениламин - 3-20, метафенилдиамин - 1-3, o-,n-аминофенол - 1-6, высокомолекулярные смолистые вещества (реагенты, взаимодействующие с каучуком) - 6-45.

Установлено, что причиной повышения адгезионных показателей вулканизатов является увеличение содержания полярных функциональных групп за счет введения в состав резиновой смеси предлагаемого модификатора.

При использовании в качестве модификатора эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и кубовых отходов производства анилина в массовом соотношении 2:1 улучшаются физико-механические и адгезионные свойства вулканизатов на основе предлагаемой резиновой смеси. При изменении соотношения компонентов модификатора он становится вязким, что затрудняет его введение в резиновую смесь, при этом снижаются адгезионные свойства вулканизатов на основе резиновой смеси.

Пример приготовления резиновой смеси.

Резиновую смесь на основе хлоропренового каучука, включающую оксид магния, оксид цинка, стеариновую кислоту и технический углерод, готовят на вальцах при температуре валков 65-70°С. Продолжительность смешения 25 минут. Причем в процессе смешения на вальцах дополнительно вводят модификатор, предварительно полученный в результате взаимодействия эпоксидной диановой смолы ЭД-20 с кубовыми отходами производства анилина в массовом соотношении 2:1 при 150°С в течение 5 часов, при этом кубовые отходы содержат 15-18 мас.ч. анилина. Затем проводят вулканизацию резиновой смеси при температуре 143°С в течение 30 минут.

Получают резиновые смеси 1-10, составы которых приведены в таблице 1.

В таблице 2 приведены физико-механические показатели вулканизатов на основе предлагаемых резиновых смесей и по прототипу.

Технология склеивания образцов следующая. Одноразовое нанесение клея на подготовленную поверхность, сушка клеевой пленки при комнатной температуре (20°С) в течение 1-2 минут, после чего производилось плотное прижатие склеиваемых поверхностей. Адгезию при сдвиге определяли на разрывной машине МРС-250 (ГОСТ 16971-71).

В таблице 3 приведены прочностные показатели вулканизатов на основе предлагаемых резиновых смесей и по прототипу при склеивании их друг с другом хлоропреновым клеям марки 88СА. Предлагаемые вулканизаты исследовались на адгезионную прочность при сдвиге, достигаемую при выдерживании под грузом 2 кг, при комнатной температуре (20°С) в течение 24 часов. Данные представлены в таблице 3, из которой видно, что наилучшие результаты получены при использовании состава композиций 8 и 10.

Заявленные пределы модификатора - 2,5-10,0 обусловлены тем, что при увеличении или уменьшении указанных дозировок адгезионная прочность при склеивании вулканизатов друг с другом снижается.

В дальнейших исследованиях использовалась композиции 1, 6, 8 и 10, у которых были получены наилучшие результаты.

Также были проведены испытания клеевого крепления вулканизатов к стали (Ст.3) (таблица 4). Адгезию определяли методом отрыва. Прочность при равномерном отрыве определяли на измерителе адгезии ПСО МГ4 (ТУ 4271-005-12585810-01).

Сравнительные испытания прочностных свойств состава композиций 1, 6, 8, 10 и прототипа представлены в таблице 4, из которой видно, что вулканизаты на основе композиции 1, 6, 8 и 10 обеспечивают увеличение прочностных свойств клеевых соединений по сравнению с прототипом. Так, прочность при отрыве клеевого шва при креплении вулканизованной резины по прототипу к стали (Ст 3) клеем 88СА составляет 1,26 МПа, а при креплении вулканизованной резины по композиции 8 к стали (Ст 3) составляет 1,54 МПа.

Таблица 1Компоненты смесиСодержание компонентов смеси в композициях, мас.ч.Прототип12345678910Хлоропреновый каучук100,0100,0100,0100,0100,0100,0100,0100,0100,0100,0100,0Оксид цинка5,05,05,05,05,05,03,03,07,07,07,0Оксид магния7,07,07,07,07.07,09,09,05,05,05,0Стеариновая кислота0,50,50,50,50,50.50,50,50,50,50,5Технический углерод40,060,060,050,050,050,050,050,060,060,060,0Эпоксидная диановая смола ЭД-20 3,336,671,673,335,01,673,331,673,335,0Кубовые отходы производства анилина, с содержанием анилина 15-18 мас.ч.-1,673,330,831,672,50,831,670,831,672,5

Таблица 2Наименование показателейРезультаты испытаний композицийПрототип12345678910Условная прочность, МПа16,521,221,221,721,521,421,021,722,222,722,0Относительное удлинение, %420200210260270260260240180170190Твердость, ед. Шор А6982858283848081878687Сопротивление раздиру, кгс/см6972588388837391636579

Таблица 3Марка клеяПоказатель для композицииПрототип12345678910Прочность при сдвиге, МПа88СА1,291,751,561,381,461,301,801,471,831,432,11

Таблица 4Марка клеяПоказатель для композицииПрототип16810Прочность при равномерном отрыве, МПа88СА1,261,411,381,541,40

Технико-экономический эффект, полученный от применения предлагаемой резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, заключается в том, что его применение позволяет значительно повысить прочность крепления изделий из вулканизованной резины на основе хлоропренового каучука и при их креплении к металлической поверхности, улучшить физико-механические свойства вулканизатов. Кроме того, его применение позволяет использовать побочный продукт (отход) нефтехимического производства (анилина).

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к способу получения резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, которая характеризуется повышенными адгезионными показателями. Получение резиновой смеси на основе хлоропренового каучука включает смешение оксида магния, оксида цинка, стеариновой кислоты и технического углерода, причем в процессе смешения дополнительно вводят модификатор, предварительно полученный в результате взаимодействия эпоксидной диановой смолы ЭД-20 с кубовыми отходами производства анилина в массовом соотношении 2:1 при 150°С в течение 5 часов, при этом кубовые отходы содержат 15-18 мас.ч. анилина. Вулканизаты резиновой смесь на основе хлоропренового каучука характеризуются улучшенными физико-механическими показателями и повышенной адгезией к металлу. Способ позволяет утилизировать отход нефтехимического производства (анилина). 4 табл.

Способ получения резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, включающий смешение оксида магния, оксида цинка, стеариновой кислоты и технического углерода, отличающийся тем, что в процессе смешения дополнительно вводят модификатор, предварительно полученный в результате взаимодействия эпоксидной диановой смолы ЭД-20 с кубовыми отходами производства анилина в массовом соотношении 2:1 при 150°С в течение 5 часов, при этом кубовые отходы содержат 15-18 мас.ч. анилина при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Хлоропреновый каучук 100,0Оксид магния 5,0-9,0Оксид цинка 3,0-7,0Стеариновая кислота 0,5Технический углерод 50,0-60,0Эпоксидная диановая смола ЭД-20 1,67-6,66Кубовые отходы производства анилина 0,83-3,34