ВУЛКАНИЗУЕМАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ Российский патент 2008 года по МПК C08L21/00 C08K3/04 C08K3/06 C08K3/22 C08K5/09 C08K13/02 

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке рецептуры резиновой смеси, которая обеспечивает получение резин, обладающих повышенной теплостойкостью, устойчивостью к действию многократных деформаций, сопротивлению раздиру.

Наиболее близким по своей сущности является вулканизуемая резиновая смесь на основе карбоцепного каучука, включающая серу, ускоритель вулканизации, стеариновую кислоту, оксид цинка, технический углерод и антиоксидант (Пат. RU 2119508 C1, 27.09.1998).

Однако резины, полученные из данной смеси, обладают недостаточной стойкостью к тепловому старению, действию многократных деформаций, сопротивлению раздиру.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение теплостойкости резин, устойчивости к действию многократных деформаций и сопротивлению раздиру.

Поставленная задача достигается тем, что в вулканизуемой резиновой смеси, включающей карбоцепной каучук, вулканизующий агент, ускоритель вулканизации, стеариновую кислоту, оксид цинка и технический углерод, новым является то, что смесь содержит в качестве карбоцепного каучука - бутадиеновый или бутадиен-стирольный каучук, в качестве вулканизующего агента тонко размолотый отход сернокислотного производства, содержащий не менее 80% свободной серы, в качестве ускорителя вулканизации - сульфенамид Ц, сантокюр или альтакс при следующем соотношении компонентов смеси, мас.ч.:

указанный каучук100тонко размолотый отход сернокислотного производства, содержащий не менее 80% свободной серы из расчета на свободную серу1,8-2,2ускоритель вулканизации0,7-3,0стеариновая кислота1,5-2,0оксид цинка5технический углерод40-50

Использование в предлагаемом составе тонко размолотого отхода сернокислотного производства позволяет повысить теплостойкость резин, их устойчивость к действию многократных деформаций, сопротивление раздиру. Кроме того, использование отходов производства, которые и до настоящего времени не находят своего применения, позволяют снизить загрязнение окружающей среды, так как отходы сернокислотного производства вывозятся в отвал.

Отход сернокислотного производства представляет собой твердый продукт темно-серого цвета, включающий в свой состав следующие основные компоненты: SiO₂ - ˜15%; СаО - ˜1,05%; Fe₂O₃ - ˜1,4%; MnO₂ - ˜0,1%; AI₂O₃ - ˜1,5%; S_{свободная} - не менее 80%; влага - ˜0,3%.

Данный отход подвергали размолу на шаровой мельнице до размера частиц менее 0,01 мм. Размолотый отход сернокислотного производства при хранении не слипался. Содержание свободной серы, основного вулканизующего агента, составляло не менее 80%. При желании или необходимости содержание серы может быть повышено за счет дополнительного введения ее в отход сернокислотного производства.

Приготовление вулканизуемой резиновой смеси осуществляется следующим образом.

Предварительно взвешенные компоненты резиновой смеси последовательно вводятся в карбоцепной каучук на лабораторных вальцах.

Приготовленная резиновая смесь подвергается вулканизации в вулканизационном прессе. Полученный вулканизат (резина) подвергается физико-механическим испытаниям.

Для лучшего понимания процесса приготовления резиновых смесей и испытаний вулканизатов (резин) приводятся следующие примеры.

Пример 1

Резиновые смеси готовят на основе эмульсионного бутадиен-стирольного каучука (СКС-30 АРКПН, производства ОАО «Воронежсинтез-каучук», ГОСТ 23492-83) или бутадиенового каучука (СКД, производства ОАО «Воронежсинтезкаучук», ГОСТ 14924-75). Полные рецептуры смесей представлены в таблицах 1, 2.

Приготовление осуществляли на лабораторных вальцах, вулканизуют в прессе, физико-механические свойства резин определяют по общепринятым методикам и ГОСТам.

1. Режим приготовления резиновой смеси на основе бутадиенового каучука (температура валков 35±5°С):

Подача ингредиентоввремя, мин1. Каучук0-22. Битум нефтяной2-43. Стеариновая кислота4-64. Сантокюр или Сульфенамид Ц6-95. Оксид цинка9-116. Технический углерод11-267. Сера или отход сернокислотного производства26-30

Резиновую смесь снимают с вальцов на 35 минуте.

2. Режим приготовления резиновой смеси на основе эмульсионного бутадиен-стирольного каучука (температура валков 50±5°С):

Подача ингредиентоввремя, мин1. Каучук0-52. Технический углерод5-153. Стеариновая кислота15-174. Оксид цинка, альтакс, сера или отход сернокислотного производства17-23

Резиновую смесь снимают с вальцов на 27 минуте.

Тепловое старение резин осуществляют при 100°С в течение 72 часов. Устойчивость многократному растяжению определяют по количеству циклов, выдерживаемых образцами при их многократном растяжении на 100%.

Результаты испытаний резиновых смесей и резин представлены в таблицах 3, 4.

Анализируя представленные в таблицах 3, 4 результаты, можно сделать вывод, что использование в качестве вулканизующего агента отхода сернокислотного производства позволяет повысить устойчивость получаемых резин к тепловому старению, устойчивость к действию многократных деформаций и сопротивлению раздиру. Важно при этом отметить, что данный положительный эффект отмечается при использовании в качестве вулканизующего агента отхода сернокислотного производства, который и до настоящего времени не нашел своего применения и вывозится в отвал, загрязняя окружающую среду. Использование данного отхода позволит заменить более дорогой продукт резиновых смесей - серу на более дешевый. Важным при этом является и то, что данная замена не требует дополнительной корректировки состава резиновых смесей.

Таблица 1Состав резиновых смесей на основе бутадиенового каучукаНаименование компонентовСодержание компонентов, мас.ч.ИзвестнойПредлагаемой123456Бутадиеновый каучук (СКД)100100100100100100100Битум нефтяной марки А-30 высшего качества (ГОСТ 781-78)5,05,05,05,05,05,05,0Стеариновая кислота, техническая, сорт 1 (ГОСТ 6484-64)2,02,02,02,02,02,02,0Белила цинковые марки БЦОМ (ГОСТ 202-84)5,05,05,05,05,05,05,0Сульфенамид Ц или сантокюр (ГОСТ 6613-86)0,70,70,70,70,70,70,7Техуглерод ПМ-75 (ГОСТ 7885-77)50505050505050Отход сернокислотного производства (в пересчете на свободную серу)-1,01,51,82,02,22,5Сера, техническая (ГОСТ 127-76)2,0------

Таблица 2Состав резиновых смесей на основе бутадиен-стирольного каучукаНаименование компонентовСодержание компонентов, мас.ч.ИзвестнойПредлагаемой123456Каучук СКС-30 АРКПН100100100100100100100Стеариновая кислота, техническая, сорт 1 (ГОСТ 6484-64)1,51,51,51,51,51,51,5Белила цинковые марки БЦОМ (ГОСТ 202-84)5,05,05,05,05,05,05,0Альтакс марки А или Б (ГОСТ 7087-75)3,03,03,03,03,03,03,0Техуглерод ПМ-75 (ГОСТ 7885-77)40404040404040Отход сернокислотного производства (в пересчете на свободную серу)-1,01,51,82,02,22,5Сера техническая (ГОСТ 127-76)2,0------

Таблица 3Состав резиновых смесей на основе бутадиенового каучукаНаименование показателейРезультаты испытанийИзвестнойПредлагаемой123456Вязкость по Муни резин. смеси95,597,098,095,093,093,094,0Условное напряжение при 300% удлинении, МПа9,03,95,46,87,27,37,4Условная прочность при растяжении, МПа20,013,617,818,618,918,417,6Относительное удлинение при разрыве, %57066066630600580550Относительная остаточная деформация, %8181413121110Эластичность по отскоку, %: 20/100°СТвердость по Шору А59545858586269Сопротивление раздиру, кН/м49796166717379Сопротивление многократному растяжению при 100% деформации, тыс. циклов94,294,0102,1104,6108,095,298,7Коэффициент устойчивости к тепловому старению:
по прочности
по относительному удлинению

Таблица 4Состав резиновых смесей на основе эмульсионного бутадиен-стирольного каучукаНаименование показателейРезультаты испытанийИзвестнойПредлагаемой123456Вязкость по Муни резин. смеси51,050,051,052,051,053,054,0Условное напряжение при 300% удлинении, МПа6,22,93,65,05,86,06,4Условная прочность при растяжении, МПа25,118,119,923,023,924,624,0Относительное удлинение при разрыве, %740910820780750730700Относительная остаточная деформация, %18483423201615Эластичность по отскоку, %: 20/100°СТвердость по Шору А54434750536064Сопротивление раздиру, кН/м73,054,069,081,0124,083,480,2Сопротивление многократному растяжению при 100% деформации, тыс. циклов61,488,184,985,283,584,182,1Коэффициент устойчивости к тепловому старению: по прочности по относительному удлинению

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке рецептуры резиновой смеси, которая обеспечивает получение резин, обладающих повышенной теплостойкостью, устойчивостью к действию многократных деформаций, сопротивлению раздиру. Приготавливают вулканизуемую резиновую смесь, включающую карбоцепной каучук, вулканизующий агент, ускоритель вулканизации, стеариновую кислоту, оксид цинка и технический углерод. В качестве вулканизующего агента она содержит тонко размолотый отход сернокислотного производства, содержащий не менее 80% свободной серы, введенный в расчете на свободную серу в количестве 1,8-2,2 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Изобретение позволяет получить резины, обладающие повышенной теплостойкостью, устойчивостью к действию многократных деформаций, сопротивлению раздиру. Кроме того, оно позволяет уменьшить загрязнение окружающей среды и решить вопрос использования одного из отходов, который и до настоящего времени не нашел своего применения и вывозится в отвал. 4 табл.

Вулканизуемая резиновая смесь, включающая карбоцепной каучук, вулканизующий агент, ускоритель вулканизации, стеариновую кислоту, оксид цинка и технический углерод, отличающаяся тем, что смесь содержит в качестве карбоцепного каучука - бутадиеновый или бутадиен-стирольный каучук, в качестве вулканизующего агента - тонко размолотый отход серно-кислотного производства, содержащий не менее 80% свободной серы, в качестве ускорителя вулканизации - сульфенамид Ц, сантокюр или альтакс при следующем соотношении компонентов смеси, мас.ч.:

указанный каучук100тонко размолотый отход серно-кислотного производства, содержащий не менее 80% свободной серы из расчета на свободную серу1,8-2,2ускоритель вулканизации0,7-3,0стеариновая кислота1,5-2,0оксид цинка5технический углерод40-50