РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ НА ОСНОВЕ ХЛОРОПРЕНОВОГО КАУЧУКА Российский патент 2007 года по МПК C08L11/00 C08K3/22 C08K5/09 C08K3/04 C08K13/02 

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, резина из которой характеризуется повышенной адгезией к металлу.

Известна резиновая смесь на основе полихлоропренового каучука, включающая окись кобальта, хлористый кобальт, минеральный наполнитель, технологические добавки n-хинондиоксим (Авторское свидетельство СССР №670585, кл. С08L 11/00; Опубл. 30.06.79).

Однако данная резиновая смесь обладает хорошей адгезией к серебру.

Известна вулканизуемая резиновая смесь на основе хлоропренового каучука, включающая пластификатор - гексилдекалиловый эфир 1,2-циклогександиуксусной кислоты (Авторское свидетельство СССР №804667, кл. С08L 11/00; Опубл. 15.02.81).

Однако данная резиновая смесь обладает низкими прочностными показателями.

Известна резиновая смесь на основе хлоропренового каучука, включающая ускоритель вулканизации - отход производства морфолина (Авторское свидетельство СССР №992536, кл. С08L 11/00; Опубл. 30.01.83).

Однако данная резиновая смесь обладает низкими прочностными показателями.

Известна резиновая смесь на основе хлоропренового каучука для изготовления шланговых оболочек кабеля, содержащая оксид цинка, оксид магния, ускоритель вулканизации, противостаритель, пластификатор, минеральный и органический наполнители (Патент РФ №2064698, кл. Н01В 3/23; Опубл. 27.07.96).

Однако данная резиновая смесь имеет сложный состав и обладает низкими физико-механическими показателями.

Наиболее близким является резиновая смесь на основе хлоропренового каучука серного регулирования, включающая оксид магния, оксид цинка, стеариновую кислоту и технический углерод ПМ-15 (Кошелев Ф.Ф. и др. Общая технология резины. М.: Химия, - 1978, с.86).

Однако данная резиновая смесь после вулканизации отличается невысокими физико-механическими и адгезионными показателями при креплении резины к металлу (достигаемая прочность при равномерном отрыве не превышает 1,26 МПа).

Задача: разработка резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, которая характеризуется повышенной адгезией к металлу.

Техническим результатом является разработка резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, которая характеризуется повышенной адгезией к металлу с использованием хлоропренового клея марки 88СА, улучшенными физико-механическими показателями, утилизация отхода нефтехимического производства (анилина).

Поставленный технический результат достигается тем, что резиновая смесь на основе хлоропренового каучука марки наирит ДП, включающая оксид магния, оксид цинка, стеариновую кислоту и наполнитель - технический углерод, причем в качестве наполнителя она содержит технический углерод марки П-145 и дополнительно модификатор, предварительно полученный в результате взаимодействия при 150°С 1,66-6,68 мас.ч. эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и 0,83-3,34 мас.ч. кубовых отходов производства анилина, с содержанием анилина 15-18 мас.ч., в массовом соотношении 2:1 соответственно, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: хлоропреновый каучук марки наирит ДП - 100,0, оксид магния - 5,0-9,0, оксид цинка - 3,0-7,0, стеариновая кислота - 0,5, технический углерод П-145 - 50,0-60,0, модификатор 2,5-10,0.

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).

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 (КПА) 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.

Модификатор 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. 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 - 2-4, гидрооксид натрия - 1-3, дифениламин - 3-20, метафенилдиамин - 1-3, о-, n-аминофенол - 1-6, высокомолекулярные смолистые вещества - 6-45.

Пример приготовления резиновой смеси.

Резиновую смесь (смесь хлоропренового каучука наирита ДП, оксида магния, оксида цинка, стеариновой кислоты, технического углерода П-145 и модификатора) готовят на вальцах при температуре валков 65-70°С. Продолжительность смешения 25 минут. Затем проводят вулканизацию резиновой смеси при температуре 143°С в течение 30 минут.

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

Состав модификатора приведен в таблице 2.

В таблице 3 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.

В таблице 4 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. Из таблицы 4 видно, что наилучшие результаты получены при использовании состава композиций 1, 6, 8 и 10. Так прочность при сдвиге при склеивании вулканизованной резины по прототипу клеем 88СА составляет 1,29 МПа, при склеивании вулканизованной резины по рецепту композиции 10 составляет 2,11 МПа.

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

Адгезию при сдвиге определяли на разрывной машине МРС-250 (ГОСТ 16971-71). В дальнейших исследованиях использовались композиции 1, 6, 8 и 10, у которых были получены наилучшие результаты.

Также были проведены испытания клеевого крепления вулканизатов к стали (Ст3) (табл.5). Адгезию определяли методом отрыва. Прочность при равномерном отрыве определяли на измерителе адгезии ПСО МГ4 (ТУ 4271-005-12585810-01).

Из табл.5 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 (Ст3) клеем 88СА составляет 1,26 МПа, а при креплении вулканизованной резины по композиции 8 к стали (Ст3) составляет 1,54 МПа.

Таблица 1Компоненты смесиСодержание компонентов смеси в композициях, мас.ч.Прототип12345678910Хлоропреновый каучук наирит ДП100,0100,0100,0100,0100,0100,0100,0100,0100,0100,0100,0Оксид 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 углерод ПМ-1540,0----------Технический углерод П-145-60,060,050,050,050,050,050,060,060,060,0Модификатор-5,010,02,55,07,52,55,02,55,07,5

Таблица 2Компоненты модификатораСодержание компонентов модификатора для резин12345678910Эпоксидная диановая смола ЭД-203,346,681,663,345,001,663,341,663,345,00Кубовые отходы производства анилина с содержанием анилина 15-18 мас.ч.1,673,340,831,672,500,831,670,831,672,50

Таблица 3Наименование 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 4Марка клеяПоказатель для композицииПрототип12345678910Прочность при сдвиге, МПа88СА1,291,751,561,381,461,301,801,471,831,432,11

Таблица 5Марка 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 смеси на основе хлоропренового каучука марки наирит ДП. Резиновая смесь включает оксид магния, оксид цинка, стеариновую кислоту и наполнитель - технический углерод марки П-145 и дополнительно модификатор, предварительно полученный в результате взаимодействия при 150°С 1,66-6,68 мас.ч. эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и 0,83-3,34 мас.ч. кубовых отходов производства анилина, с содержанием анилина 15-18 мас.ч. в массовом соотношении 2:1 соответственно. Технический результат изобретения характеризуется повышенной адгезией резины к металлу с использованием хлоропренового клея марки СА88 и улучшенными физико-механическими показателями, утилизацией отхода нефтехимического производства - анилина. 5 табл.

Резиновая смесь на основе хлоропренового каучука марки наирит ДП, включающая оксид магния, оксид цинка, стеариновую кислоту и наполнитель - технический углерод, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя она содержит технический углерод марки П-145 и дополнительно модификатор, предварительно полученный в результате взаимодействия при 150°С 1,66-6,68 мас.ч. эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и 0,83-3,34 мас.ч. кубовых отходов производства анилина с содержанием анилина 15-18 мас.ч. в массовом соотношении 2:1 соответственно, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Хлоропреновый каучук марки наирит ДП 100,0Оксид магния 5,0-9,0Оксид цинка 3,0-7,0Стеариновая кислота 0,5Технический углерод марки П-145 50,0-60,0Модификатор 2,5-10,0