РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ НА ОСНОВЕ НЕНАСЫЩЕННОГО КАРБОЦЕПНОГО КАУЧУКА Российский патент 2007 года по МПК C08L21/00 C08K13/02 C08K3/22 C08K5/09 C08K5/3415 C08L7/00 C08L9/06 

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к составу резиновой смеси на основе гомополимера в виде ненасыщенного карбоцепного каучука, и может быть использовано для изготовления резинотехнических изделий в различных отраслях промышленности.

Известна резиновая смесь на основе ненасыщенного карбоцепного каучука, включающая вулканизующую группу, наполнитель, оксид цинка и стеарин технический и противостаритель [патент РФ 2009152 С1, 15.03.1994], выбранная в качестве прототипа.

Недостатками данной резиновой смеси являются малая эффективность противостарителя в качестве замедлителя преждевременной вулканизации резиновых смесей.

Известна резиновая смесь на основе ненасыщенного карбоцепного каучука, включающая вулканизующую группу, наполнитель, оксид цинка и стеарин технический [см. Корнев А.Е. Технология эластомерных материалов: Учеб. для вузов / Корнев А.Е., Буканов А.М., Шевердяев О.Н. - М.: «Эксим», 2000. - 288 с.стр.28-34].

В данной резиновой смеси в качестве замедлителя преждевременной вулканизации используют N-нитрозодифениламин, который не является стабилизатором окисления, т.е. не защищает каучуки и вулканизаты резиновых смесей от окисления. Его также нельзя применять для изготовления светлых изделий, так как он вызывает сравнительно сильное окрашивание резин. N-нитрозодифениламин при изготовлении резиновых смесей может разлагаться, что приводит к получению пористых вулканизатов.

Перед разработчиками была поставлена задача: создать резиновую смесь, в том числе светлую, обеспечивающую вулканизатам высокую стойкость к окислению, а также обладающую высокой стойкостью к преждевременной вулканизации в процессе изготовления. В качестве добавок необходимо использовать доступные ингредиенты резиновых смесей, обеспечивающие расширение сырьевой базы резиновой промышленности.

Цель изобретения - повышение стойкости вулканизатов резиновых смесей к окислению.

Цель достигается путем использования резиновой смеси на основе ненасыщенного карбоцепного каучука, включающей вулканизующую группу, наполнитель, оксид цинка, стеарин технический, стабилизатор окисления и замедлитель преждевременной вулканизации, отличающейся тем, что в качестве ненасыщенного карбоцепного каучука она содержит натуральный или бутадиен-метилстирольный каучук, в качестве вулканизующей группы - серу и тиурам или серу, каптакс и дифенилгуанидин, в качестве наполнителя - технический углерод или мел, в качестве стабилизатора окисления и замедлителя преждевременной вулканизации - имид 2-сульфобензойной кислоты при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.: ненасыщенный карбоцепной каучук 100,0; вулканизующая группа 2,4-4,0; наполнитель 40,0-50,0; оксид цинка 5,0-30,0; стеарин технический 1,0-1,5; имид 2-сульфобензойной кислоты 0,5-2,0.

Введение имида 2-сульфобензойной кислоты в резиновую смесь на основе ненасыщенного карбоцепного каучука повышает стойкость вулканизатов, в том числе светлых, к окислению, кроме того, снижает скорость преждевременной вулканизации резиновых смесей.

Имид 2-сульфобензойной кислоты известен как сульфобензимид или сахарин.

По предлагаемому решению была изготовлена резиновая смесь на основе ненасыщенного карбоцепного каучука, включающая вулканизующую группу, наполнитель, оксид цинка, стеарин технический, стабилизатор окисления и замедлитель преждевременной вулканизации, при этом в качестве стабилизатора окисления и замедлителя преждевременной вулканизации в резиновую смесь вводят имид 2-сульфобензойной кислоты.

В качестве ненасыщенного карбоцепного каучука используют бутадиенметилстирольный каучук или натуральный каучук.

В качестве вулканизующей группы используют серу и тиурам или серу, каптакс и дифенилгуанидин в определенных соотношениях.

В качестве наполнителя используют технический углерод П514 или мел технический.

Пример 1. На вальцах обычным способом готовят резиновую смесь, в которой в качестве ненасыщенного карбоцепного каучука используют бутадиенметилстирольный каучук или натуральный каучук. Состав смесей приведен в табл.1, смесь 1 - по прототипу, смеси 2-14 - по предлагаемому техническому решению.

Определение способности к преждевременной вулканизации производили на сдвиговом ротационном вискозиметре типа Муни в соответствии с ГОСТ 10722-76, для резиновых смесей определялись время начала преждевременной вулканизации (τ₅) и скорость преждевременной вулканизации (Δτ).

Смеси 1-2 вулканизовали при температуре 143°С в течение 30 минут, смеси 3-14 в течение 10 минут. Физико-механические свойства определяли в соответствии с ГОСТ 270-75.

Испытание резин на ускоренное тепловое старение в воздушной среде проводили в соответствии с ГОСТ 9.0224-74 при температуре 125°С в течение 24 часов для резин 1-8 и при температуре 100°С в течение 24 часов для резин 9-14.

Свойства резиновых смесей и вулканизатов приведены в табл.2.

Таблица 1Состав резиновых смесейИнгредиентСостав, мас.ч.1234567891011121314Каучук СКМС-30 АРКМ-1595,095,0100,0100,0100,0100,0100,0100,0------Каучук СКД5,05,0------------Каучук натуральный--------100,0100,0100,0100,0100,0100,0Стеарин технический1,51,51,51,51,51,51,51,51,01,01,01,01,01,0Оксид цинка5,05,05,05,05,05,05,05,030,030,030,030,030,030,0Технический углерод П51485,085,050,050,050,050,050,050,0------Мел технический--------40,040,040,040,040,040,0Тиурам--------0,40,40,40,40,40,4Каптакс1,51,51,51,51,51,51,51,5------Дифенилгуанидин0,50,50,50,50,50,50,50,5---- -Сера2,02,02,02,02,02,02,02,02,02,02,02,02,02,0N-нитрозодифениламин0,5-------------Парафин2,02,0------------Ионол1,0-1,5-----1,5-----Имид 2-сульфобензойной кислоты-1,5-0,20,51,02,03,0-0,20,51,02,03,0

Таблица 2Свойства резиновых смесей и вулканизатовПоказательСмесь1234567891011121314Стойкость к подвулканизации при 130°С, мин 
 
τ₅ 
 
11,0 
 
12,0 
 
6,0 
 
6,0 
 
9,0 
 
10,0 
 
13,5 
 
23,0 
 
- 
 
- 
 
- 
 
- 
 
- 
 
- Δτ7,57,52,51,52,54,54,55,0------Стойкость к подвулканизации при 110°С, мин 
 
τ₅ 
 
- 
 
- 
 
- 
 
- 
 
- 
 
- 
 
- 
 
- 
 
17,0 
 
17,0 
 
19,0 
 
21,0 
 
25,0 
 
43,0 Δτ--------2,02,03,04,06,06,0Напряжение при удлинении 100%, МПа5,13,93,63,73,43,43,1Смесь не вулканизовалась0,60,60,70,60,5Смесь не вулканизоваласьНапряжение при удлинении 300%, МПа--16,716,415,315,613,91,91,82,01,91,7Условная прочность при растяжении, МПа14,512,218,618,218,917,817,311,311,211,911,811,5Относительное удлинение при разрыве, %210250380390480480490660650660660670Остаточное удлинение, % 51014141414152632303033Коэффициент теплового старения по прочности при 100°С в течение 24 ч.  
 
- 
 
- 
 
- 
 
- 
 
- 
 
- 
 
- 
 
0,58 
 
0,62 
 
0,59 
 
0,55 
 
0,56Коэффициент теплового старения по прочности при 125°С в течение 24 ч. 
 
0,20 
 
0,05 
 
0,14 
 
0,17 
 
0,06 
 
0,06 
 
0,05 
 
- 
 
- 
 
- 
 
- 
 
-

По данным табл.2 видно, что предлагаемые резиновые смеси более стойки к преждевременной вулканизации, а вулканизаты на их основе более стойки к ускоренному тепловому старению, чем известные.

Вводить предлагаемую добавку менее 0,5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука нецелесообразно, так как у резиновых смесей с меньшей дозировкой предлагаемой добавки нет преимуществ по сравнению с известными. Вводить предлагаемую добавку более 2,0 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука нецелесообразно, так как резиновые смеси с большей дозировкой не вулканизуются.

Пример 2. На вальцах обычным способом в каучук СКМС-30 АРК вводят имид 2-сульфобензойной кислоты. Параллельно готовят смесь с известным стабилизатором ионолом. Добавки стабилизаторов вводят в количестве 1 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.

Эффективность добавки в качестве стабилизатора оценивают по смещению экзотермического пика дифференциального термического анализа (ДТА) в сторону больших температур. Исследования проводят на дериватографе типа Паулик-Паулик-Эрдей при скорости нагрева 10°С в минуту. Результаты исследования приведены в табл.3.

Таблица 3Температура, соответствующая экзотермическому пику на кривой ДТАКаучукБез добавкиДобавкаИонол (известная)Имид 2-сульфобензойной кислоты (предлагаемая)СКМС-30 АРК172191196

По данным табл.3 видно, что введение предлагаемой добавки в каучук приводит к более значительному смещению экзотермического пика в сторону больших температур, чем известной, следовательно, предлагаемая добавка более эффективна в качестве стабилизатора, чем известная.

Таким образом, в решении использован доступный ингредиент резиновых смесей, обеспечивающий расширение сырьевой базы резиновой промышленности, введение которого в резиновую смесь придает вулканизатам высокую стойкость к окислению и обеспечивает высокую стойкость резиновой смеси к преждевременной вулканизации в процессе изготовления.

Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано для изготовления резинотехнических изделий в различных отраслях промышленности. Резиновая смесь содержит, мас.ч.: ненасыщенный карбоцепной каучук - натуральный или бутадиен-метилстирольный 100, вулканизующую группу - серу и тиурам или серу, каптакс и дифенилгуанидин 2,4-4,0, наполнитель - технический углерод или мел 40-50, оксид цинка 5-30, стеарин технический 1,0-1,5, стабилизатор окисления и замедлитель преждевременной вулканизации - имид 2-сульфобензойной кислоты 0,5-2,0. Технический результат состоит в повышении стойкости к окислению вулканизатов резиновой смеси, в том числе светлых. 3 табл.

Резиновая смесь на основе ненасыщенного карбоцепного каучука, включающая вулканизующую группу, наполнитель, оксид цинка, стеарин технический, стабилизатор окисления и замедлитель преждевременной вулканизации, отличающаяся тем, что в качестве ненасыщенного карбоцепного каучука она содержит натуральный или бутадиен-метилстирольный каучук, в качестве вулканизующей группы - серу и тиурам или серу, каптакс и дифенилгуанидин, в качестве наполнителя - технический углерод или мел, в качестве стабилизатора окисления и замедлителя преждевременной вулканизации - имид 2-сульфобензойной кислоты при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.:

ненасыщенный карбоцепной каучук 100вулканизующая группа 2,4-4,0наполнитель 40-50оксид цинка 5-30стеарин технический 1,0-1,5имид 2-сульфобензойной кислоты 0,5-2,0