ПРОТИВОСТАРИТЕЛЬ И МОДИФИКАТОР ДЛЯ РЕЗИН Российский патент 2007 года по МПК C08K5/18 C08L9/00 C08K13/02 

Изобретение относится к добавкам для эластомеров, а именно противостарителям и модификаторам, и может быть использовано в резиновой промышленности.

Известен модификатор для резин на основе 4-нитрозодифениламина и жирной кислоты (Авторское свидетельство СССР №788699, кл. С08L 9/00; Опубл. 30.03.85).

Однако данный модификатор имеет сложную технологию изготовления.

Известен модификатор на основе резотропина для резин, который дополнительно содержит углеводородный воск и минеральное масло (Авторское свидетельство СССР №697532, кл. С08L 9/00; Опубл. 15.11.79).

Однако данный модификатор имеет сложный состав.

Известен противостаритель и модификатор адгезии для резин, представляющий собой кубовый остаток, образующийся при дистилляции дифениламина (Патент РФ №2011663, кл. С08К 5/18; Опубл. 30.04.94).

Однако данный модификатор необходимо предварительно смешивать с различными наполнителями, что усложняет технологию изготовления резиновой смеси.

Наиболее близким к изобретению по назначению является N-фенил- N′-изопропил-п-фенилендиамин (диафен ФП) (ТУ 2492-002-05761637-99).

Однако получение данного противостарителя является сложным технологическим процессом и сопровождается образованием большого количества отходов. Кроме того, указанный противостаритель является дефицитным и не обеспечивает достаточно высоких физико-механических показателей вулканизатов на основе различных каучуков.

Задача: разработка противостарителя и модификатора для резин, обеспечивающего сохранение физико-механических показателей вулканизатов на основе различных каучуков, утилизация отхода производства анилина.

Техническим результатом является расширение ассортимента противостарителей и модификаторов для эластомеров, при сохранении их физико-механических показателей, улучшение адгезии при склеивании, стойкости к старению и утилизация отходов производства анилина.

Поставленный технический результат достигается тем, что противостаритель и модификатор для резин, представляет собой продукт взаимодействия при 150°С эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и кубовых отходов производства анилина с содержанием анилина 15-18 мас.ч. при их массовом соотношении 2:1.

При использовании в качестве указанного противостарителя и модификатора для резин продукта взаимодействия при 150°С эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и кубовых отходов производства анилина (КПА) в массовом соотношении 2:1 повышаются физико-механические свойства вулканизатов на основе различных каучуков. Это происходит за счет увеличения содержания полярных функциональных групп в результате введения в состав резиновой смеси предлагаемого модификатора. Указанные функциональные группы диффундируют к поверхности вулканизата, где проявляют свои защитные и адгезионные свойства.

При изменении соотношения компонентов противостарителя и модификатора для резин он становится вязким, что затрудняет его введение в резиновую смесь, при этом снижаются физико-механические свойства вулканизатов на основе резиновой смеси.

Противостаритель и модификатор для резин получают прямым взаимодействием эпоксидной диановой смолы ЭД-20 с кубовыми отходами производства анилина в массовом соотношении 2:1 при 150°С в течение 5 часов. Состав противостарителя и модификатора для резин приведен в таблице 1. Противостаритель и модификатор для резин 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 - 2-4, гидрооксид натрия - 1-3, дифениламин - 3-20, метафенилдиамин - 1-3, о-,n-аминофенол - 1-6, высокомолекулярные смолистые вещества - 6-45.

Свойства противостарителя и модификатора для резин приведены в таблице 2.

Противостаритель и модификатор для резин вводят в сырые резиновые смеси на основе синтетических каучуков, например в резиновые смеси на основе хдоропренового, полиизопренового и этиленпропилендиенового каучуков. Рецептуры резиновых смесей приведены в таблице 3. Могут быть использованы резиновые смеси на основе различных какучуков.

Пример приготовления резиновой смеси.

Резиновую смесь готовят на вальцах при температуре валков 65-70°С. Продолжительность смешения 25 минут. Затем проводят вулканизацию резиновой смеси при температуре 160°С в течение 30 минут.

В таблице 4 приведены физико-механические и адгезионные показатели вулканизатов на основе предлагаемых резиновых смесей и по прототипу.

Резины испытывают на стойкость к старению при температурах 100°С в течение 24 ч в соответствии с ГОСТ 9.024.-74. Физико-механические свойства - относительное удлинение, остаточное удлинение, условная прочность при растяжении определяют в соответствии с ГОСТ 270-75. Стойкость резин к действию озона определяют в соответствии с ГОСТ 9.026-74. Адгезию при клеевом креплении исследовали с помощью клея 88СА (ТУ 381051760-89). Прочность при сдвиге определяли в соответствии с ГОСТ 16971-71. Прочность при равномерном отрыве от Ст3 определяли в соответствии с ГОСТ 209-75.

Таблица 1Компонент противостарителя и модификатора для резинСодержание компонентов противостарителя и модификатора для резин, мас.ч.Эпоксидная диановая смола ЭД-20100,0Кубовые отходы производства анилина50,0

Таблица 2Наименование показателейДиафен ФПУказанный продуктТемпература плавления, °С, ГОСТ 18995.47177Массовая доля летучих, %0,200,11Массовая доля золы, %, ГОСТ 21119.100,250,20

Таблица 3Компоненты смесиСодержание компонентов смеси в композициях, мас.ч.123456Хлоропреновый каучук наирит ДП100,0100,0----Этиленпропилендионовый каучук СКЭПТ-40--100,0100,0--Полиизопреновый каучук СКИ-3----100,0100,0Сера1,31,32,02,01,31,3Тиурам ММ тетраметилтиурамдисульфид1,31,3----Олеиновая кислота----1,11,1Фталевый ангидрид----0,80,8Тиурам Д тетраметилтиурамдисульфид--1,51,5--Сульфенамид Ц----0,70,7ДФГ дифенилгуанидин1,31,3-- -Оксид магния3,53,5----Ацетонанил Н поли-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин2,02,0----Стеариновая кислота1,51,51,01,0--Пиропласт----3,53,5Церезнн-804,04,0----Оксид цинка4,54,55,05,04,54,5Технический углерод П-51462,062,0100,0100,0--Технический углерод Н-55----54,054,0ДБС дибутилсебацинат15,015,0----Масло ПМ5,05,0--3,53,5Каптакс меркаптобензтиазол--1,01,0--Воск ЗВ-11,71,7--3,13,1ДБФ дибутилфталат4,54,5----Диафен ФП(прототип)2,0-2,5-1,5-Противостаритель и модификатор для резин по предлагаемому изобретению-2,0-2,5-1,5

Таблица 4Наименование показателейРезультаты испытаний композиций123456Условная прочность, МПа14,814,618,020,025,027,0Относительное удлинение, %398353150240500650Твердость, ед. ИСО586482857075Сопротивление раздиру, кН/м39384668120140Изменение после старения ШРБ-4      (70°С, 72 ч), %      усл. прочности при растяжении-6,7-8,7-25,0-4,4-8,5-9,4твердости1039,0-60,0-35,712,710,1сопрот. раздиру-2,5-1,6-6,0-5,8-3,1-2,2Адгезия при клеевом креплении:      Прочность при сдвиге, МПа1,31,91,21,81,11,7Прочность при равномерном отрыве, МПа1,21,61,82,11,31,8

Технико-экономический эффект, полученный от применения предлагаемого противостарителя и модификатора для резин, заключается в том, что его применение позволяет заменить известный противостаритель Диафен ФП, не ухудшая при этом физико-механических свойств вулканизаюв. Кроме того, его применение позволяет использовать побочный продукт (отход) нефтехимического производства (анилина).

Изобретение относится к противостарителю и модификатору для резин, представляющего собой продукт взаимодействия при 150°С эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и кубовых отходов производства анилина, с содержанием анилина 15-18 мас.ч., при их массовом соотношении 2:1. Техническим результатом изобретения является расширение ассортимента противостарителей и модификаторов для эластомеров при сохранении их физико-механических показателей, улучшение адгезии при склеивании, стойкость к старению и утилизация отходов производства анилина. 4 табл.

Противостаритель и модификатор для резин, представляющий собой продукт взаимодействия при 150°С эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и кубовых отходов производства анилина с содержанием анилина 15-18 мас.ч. при их массовом соотношении 2:1.