РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ НА ОСНОВЕ ЭТИЛЕНПРОПИЛЕНДИЕНОВОГО КАУЧУКА Российский патент 2007 года по МПК C08L23/16 C08K13/02 C08K5/524 C08K3/04 C08K3/06 C08K3/20 C08K5/09 C08K5/40 C08K5/47 

Изобретение относится к резиновой промышленности и касается разработки состава резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука с повышенной адгезионной прочностью, которая может найти применение при изготовлении композиционных материалов.

Известна резиновая смесь, включающая этиленпропилендиеновый каучук, наполнитель, пластификатор и адгезионную добавку, с целью повышения адгезионной способности, в качестве адгезивной добавки смесь содержит продукт термического разложения этиленпропиленового или этиленпропилендиенового каучука с мол. в. продукта 400-3000 (Авт.св. СССР №765307, кл. С08L 23/16, опубл. 23.09.80).

Данная резиновая смесь обладает хорошей адгезией к стеклоткани.

Известна резиновая смесь на основе ненасыщенного каучука, содержащая адгезионную добавку - металлоорганическое соединение (органический лиганд) - никель (-анион). (Патент №572207, кл. С08L 9/00, опубл. 05.09.77).

При использовании в качестве модификатора адгезии металлорганических соединений получают вулканизованные резиновые смеси с необходимой адгезионной прочностью к металлу, однако данные соединения имеют сложную структуру, и существуют определенные трудности в технологии синтеза, а именно сложное аппаратурное оформление и условия синтеза.

Наиболее близкой к заявленному изобретению по технической сущности является резиновая смесь на основе этиленпропилендиенового каучука, включающая серу, каптакс, тиурам, стеариновую кислоту, оксид цинка, технический углерод (Справочник резинщика. Материалы резинового производства. / Под ред. Захарченко П.И. и др. - М.: Химия, 1971 - с.110).

К причине, препятствующей достижению технического результата, относится недостаточная адгезия к металлам.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, которая характеризуется повышенной адгезией к металлу.

При осуществлении предлагаемого изобретения достигается следующий технический результат: повышается качество крепления резин к металлической поверхности при изготовлении композиционных материалов.

Указанный технический результат достигается тем, что резиновая смесь на основе этиленпропилендиенового каучука, включающая серу, каптакс, тиурам, стеариновую кислоту, оксид цинка, технический углерод, дополнительно содержит в качестве модификатора адгезии основную соль метилфосфита кальция формулы

при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Этиленпропилендиеновый каучук СКЭПТ-40100,0Сера2,0Каптакс0,5Тиурам1,5Стеариновая кислота1,0Оксид цинка5,0Технический углерод ПМ 7550,0Указанный модификатор адгезии1,0-5,0

Сущность изобретения заключается в том, что основная соль метилфосфита кальция, введенная в состав резиновой смеси, взаимодействуя с активатором, ускорителем вулканизации, а также с двойной связью каучука, приводит к образованию сложных комплексных соединений, реакционная способность которых много выше соединений, образованных ускорителем вулканизации и активатором в его отсутствии. Изменение процессов, протекающих при структурировании эластомерной матрицы, приводит к образованию матрицы с регулярной структурой, с меньшей дефектностью, что и обуславливает повышение адгезионной прочности к металлу.

Основную соль метилфосфита кальция получают при взаимодействии диметилфосфита и гидроксида кальция при повышенной температуре.

Пример синтеза основной соли метилфосфита кальция. В одногорлую колбу, снабженную насадкой с термометром и прямым холодильником, загружают 7,4 г (0,1 моль) гидроксида кальция и 11,0 г (0,1 моль) диметилфосфита. Нагревают реакционную массу при температуре 150-160°С в течение 5 часов до полной отгонки метилового спирта. Порошкообразный продукт извлекают из колбы, растирают в ступке и экстрагируют ацетоном в аппарате Сокслета в течение четырех часов, а затем сушат при температуре 100°С при атмосферном давлении до постоянного веса. Получают 14,3 г основной соли метилфосфита кальция. Выход 96,9%.

Структура полученной соли подтверждена данными элементного анализа и ИК-спектральных исследований. Найдено: С 7,87; Н 3,28; Р 20,39. Вычислено: С 7,87; Н 3,28; Р 20,39. CH₅O₄PCa. Мол. масса вычислено 152. ИК-спектры солей сняты в вазелиновом масле на приборе «Spekord-М82» в области 400-4000 см^-1. В спектрах идентифицированы полосы поглощения с максимумами 2248 см^-1, 1250 см^-1, 1072 см^-1 и 740 см^-1, характерные для группировок Р-Н, Р=О, Р-О-С соответственно.

Этиленпропилендиеновый каучук СКЭПТ-40 (ТУ 38.103252-92);

Сера - вулканизующее вещество (ГОСТ 127-93);

Каптакс - ускоритель вулканизации (ГОСТ 739-74);

Тиурам - ускоритель вулканизации (ГОСТ 740-76);

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

Оксид цинка - активатор вулканизации (ГОСТ 10262-73);

Технический углерод ПМ 75 - наполнитель (ГОСТ 7885-77).

Пример приготовления резиновой смеси.

Изготовление резиновой смеси проводят на вальцах. На вальцы загружают этиленпропилендиеновый каучук, затем вводят 50% технического углерода ПМ 75, активатор оксид цинка, ускорители каптакс и тиурам, стеариновую кислоту, оставшиеся 50% технического углерода ПМ 75, указанный модификатор адгезии, основную соль метилфосфита кальция, предварительно измельченныую в шаровой мельнице, и серу. Полученную смесь оставляют для вылежки на 24 часа и затем вулканизуют. Вулканизацию проводят в гидравлическом прессе с электроподогревом при температуре 165°С в течение 10 минут.

Соотношение ингредиентов в резиновых смесях на 100 мас.ч. каучука приведены в таблице 1.

Для проведения сравнительных испытаний было приготовлено 5 вариантов смесей (по способу, описанному в примере) и резиновая смесь по прототипу.

Испытания проводились согласно ГОСТам: прочность связи резины с металлом при отрыве ГОСТ 209-75; определение упругопрочностных свойств при растяжении ГОСТ 270-75.

Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Заявленные пределы модификатора адгезии 1-5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука обусловлены тем, что при увеличении или уменьшении указанных дозировок адгезионная прочность к металлу снижается.

Установлено, что наиболее оптимальным является содержание указанного модификатора адгезии 5 мас.ч., при введении которого адгезионная прочность достигает 1,17 МПа.

Такие показатели, как прочность при разрыве и относительное удлинение, от содержания модификатора в рецептуре резиновой смеси не зависят и остаются в норме.

Таблица 1Наименование ингредиентовСодержание компонентов резиновой смеси, мас.ч.Прототип12345СКЭПТ-40100,0100,0100,0100,0100,0100,0Сера2,02,02,02,02,02,0Каптакс0,50,50,50,50,50,5Тиурам1,51,51,51,51,51,5Стеариновая кислота1,01,01,01,01,01,0Оксид цинка5,05,05,05,05,05,0Технический углерод ПМ7550,050,050,050,050,050,0Модификатор адгезии-12345Таблица 2ПоказателиПрототип12345Разрывная прочность, МПа9,11010,3111111,3Относительное
удлинение, %226236240256312325Адгезионная прочность, МПа0,961,011,051,091,131,17

Технико-экономический эффект, полученный от применения резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, заключается в, том, что ее применение позволяет повысить качество крепления резин к металлической поверхности при изготовлении композиционных материалов.

Изобретение относится к резиновой промышленности и касается разработки рецептур резиновых смесей на основе этиленпропилендиенового каучука с повышенной адгезионной прочностью, которая может найти применение при изготовлении композиционных материалов. Резиновая смесь на основе 100 мас.ч. этиленпропилендиенового каучука включает, мас.ч.: серу - 2, каптакс - 0,5, тиурам - 1,5, стеариновую кислоту - 1, оксид цинка - 5, технический углерод ПМ75 - 50, модификатор адгезии - основную соль метилфосфита кальция формулы

Технический результат состоит в повышении адгезии резины к металлу. 2 табл.

Резиновая смесь на основе этиленпропилендиенового каучука, включающая серу, каптакс, тиурам, стеариновую кислоту, оксид цинка, технический углерод, отличающаяся тем, что смесь дополнительно содержит модификатор адгезии - основную соль метилфосфита кальция формулы

при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

этиленпропилендиеновый каучук СКЭПТ-40100,0сера2,0каптакс0,5тиурам1,5стеариновая кислота1,0оксид цинка5,0технический углерод ПМ 7550,0указанный модификатор адгезии1,0-5,0