РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ Российский патент 2008 года по МПК C08L17/00 

Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано в производстве плит двухслойной конструкции для полов спортивных сооружений.

Известна резиновая смесь для создания твердых резин, которая имеет в своем составе цис-изопреновый каучук СКИ-3 100, тиурам 1,5-2,0, альтакс 1,5-2,0, каптакс 1,2-1,5, противостаритель Нафтам-21,2-1,5, оксид цинка 10-12, стеариновую кислоту 1,5-2,0, технический углерод Т 900 12-20 (патент РФ №2258718. Резиновая смесь для изготовления акустического слоя покрытия, C08L 9/00, авт. Алексеев А.Г., Старостин А.П., 2005 г.). Но данная резиновая смесь состоит из товарных продуктов, имеющих высокую стоимость.

Наиболее близким по технической сущности является рецептура резиновой смеси - твердых резин для производства изделий, комплектующих грузовые транспортные механизмы и другие, имеющая в своем составе битумное вяжущее и регенерат на основе резиновой крошки (патент BY №2172750. Вулканизуемая резиновая смесь для получения твердых резин, C08L 17/00, авт. Стебунов Ю.П., Забашта А.И. и др. 2001 г.).

Задача изобретения - получение резиновой смеси для производства плит двухслойной конструкции для полов спортивных сооружений с повышенным уровнем твердости для верхнего и нижнего слоя, при этом с использованием в качестве полимерных компонентов вторичных материалов.

Поставленная задача решается путем использования в составе резиновой смеси шинного регенерата, общешинной резиновой крошки, битума на основе кислого гудрона (КГ) и продукта термодеструкции резинокордных отходов, полученного автоклавным способом (ПТРКО).

Состав резиновой смеси разрабатывался с учетом требования использования в качестве полимерных компонентов вторичных материалов. Для полимерной основы была выбрана комбинация шинного регенерата и общешинной резиновой крошки.

Использование такой комбинации логично, т.к. шинный регенерат и крошка получены из резин на основе каучуков общего назначения, т.е. имеют высокое термодинамическое сродство друг к другу.

Регенерат является продуктом девулканизации резины. Он получен термомеханическим способом. Комплекс свойств регенерата: достаточная пластичность, способность смешиваться с ингредиентами резиновых смесей, приемлемые деформационно-прочностные свойства после повторной вулканизации и т.д. - позволяет использовать его в качестве связующего. Пластоэластические свойства регенерата, приближающиеся к пластоэластическим свойствам резиновых смесей, обусловлены достаточно высоким содержанием в нем золь-фракции, которую ориентировочно можно оценить по массовой доле толуольного экстракта, и малой степенью сшивания геля (таблица 1). Роль второго полимерного компонента выполняет резиновая крошка. Согласно экспериментальным данным она характеризуется более высокой степенью сшивания и распределяется в матрице регенерата с образованием дисперсной фазы. Соотношение регенерата и крошки было выбрано, равным 1:1 по массе.

Таблица 1Характеристика измельченных вулканизатовПоказательВид отхода Резиновая крошка (ОШ) ТУ 3810436 -87Регенерат шинный-термомеханическийПродукт термодеструкции резинокордных отходов (ПТРКО)Массовая доля толуольного экстракта, %20,430,010,2Степень набухания, %460680411Содержание свободной серы, %0,0880,0000,001Максимальный размер частиц фракции, мм0,21--Среднечисленный размер частиц, мм0,034--

В формировании межфазной переходной области «регенерат-измельченный вулканизат» участвует, прежде всего, золь-фракция этих составляющих, характеризующаяся повышенной диффузионной способностью. С целью повышения степени сшивания полимерных компонентов внутри фаз и на границе раздела была использована вулканизующая группа - сульфенамид Ц.

Для улучшения свойств композиций на стадии переработки и повышения модуля и соответственно твердости в вулканизованном состоянии в составе разрабатываемых материалов было опробовано битумное вяжущее на основе кислого гудрона (КГ), полученное согласно патент РФ 2005106623. Способ получения битума из кислого гудрона электрохимическим способом. Кл. С10С 3/04, 2006 г. В качестве модифицирующих добавок при получении этого продукта были использованы:

- сера;

- продукт термодеструкции резинокордных отходов (ПТРКО).

Низкомолекулярные фракции вяжущего выступают в роли пластификатора. ПТРКО, полученный автоклавным способом, способствует повышению модуля композита за счет присутствия высокомодульного термопластичного полимера - полиамида. Свободная сера действует как структурирующий агент.

Методика процесса получения продукта термодеструкции резинокордных отходов (ПТРКО) автоклавным способом:

1. Смешение измельченных резинокордных отходов (РКО) с агентом набухания в соотношениях 1:1 или 1:0,75.

2. Введение в смесь активатора регенерации. Набухание смеси в агентах набухания при 110°С в течение 3 часов в термостате (характеристика агентов набухания представлена в таблице 2).

3. Регенерирование РКО при прогреве автоклава в масляной рубашке в течение 6 часов, температура регенерирования 185°С.

Полученный продукт термодеструкции резинокордных отходов оценивался по хлороформенному экстракту, по количеству летучих компонентов, так же определялась зольность.

Таблица 2Характеристика отработанного масла - агент набуханияПоказательОтработанное масло (ОАО "Автодизель")ГОСТ 21046-86Вязкость условная при 20°С58>40Кинематическая при 50°С47>65Температура вспышки в открытом тигле, °С, не ниже134120Содержание фракций, выкипающих до 340°С1010Температура застывания фракций-10-10Массовая доля механических примесей, %, не более1,11,0Массовая доля воды, %, не более0,42,0

В таблице 3 приведены данные хлороформенного экстракта ПТРКО, полученного с данным агентом набухания (температура регенерации 185°С, время 6 часов)

Таблица 3Хлороформенный экстракт (%) ПТРКО, полученного автоклавным (а/к) способом с применением данных агентов набухания№Наименование мягчителяПТРКО (а/к)1Отработанное масло 1:1252Отработанное масло 1:0,7531

Поскольку содержание резинокордной составляющей и серы в исследуемых продуктах достаточно низкое, нелогично было бы ожидать их эффективного воздействия на твердость. Поэтому сочтено целесообразным одновременное использование фенолформальдегидной смолы СФП-011Л (ТУ 6-05-1370-90).

Изготовление смесей проводили на лабораторных вальцах Лб 320 160/160. В таблице 4 приведен режим приготовления резиновой смеси.

Таблица 4Режим приготовления резиновой смеси№ п/пНаименование компонентовНачало операции введения компонентов, минПродолжительность операции, мин1Регенерат032Крошка313Каолин414Смола СФП-011Л515Битумное вяжущее на основе КГ616Сера717Сульфенамид Ц81 Итого99

После смешения проводим вулканизацию при температуре 180°С и давлении 120 кгс в течение 5 минут для пластин и 10 минут для шайб. Вулканизацию смесей осуществляли в электропрессе типа 250-600.

Физико-механические показатели резин приведены в таблице 5.

Таблица 5Свойства резин на основе крошки и регенерата с добавлением композиций на основе нефтеполимерных вяжущихПоказательСостав композиции, мас.ч.Регенерат - 50; Резиновая крошка - 50; Сера - 4,0; САЦ - 2,5; Каолин - 40; Смола - 20-80%КГ+20%ПТРКО85%Kг+10%S+5%ПТРКО70%Kг+10%S+20%ПТРКОНОРМАТвердость, усл. ед.-63757075 1 час 150°С7378838170-85Эластичность, %-54474351 1 час 150°С4945383840-55Условная прочность fp, МПа7,83,64,35,73-6Относительное удлинение ε_p, %2025352520-40Истинная прочность σ_р, МПа9,34,55,87,24-8Остаточное удлинение θ, %46242-6

Как видно, наиболее эффективным является использование в резиновых смесях битумных вяжущих на основе кислого гудрона, содержащих серу или резинокордные отходы в комбинации со смолой. При этом повышается твердость резин.

Поскольку процессы конденсации смолы протекают в течение достаточно длительного времени, требовалось оценить степень их завершенности при выбранном режиме вулканизации. Для этого образцы прогревали в термостате при температуре 150°С в течение 60 минут с последующим измерением показателя твердости. Обнаружено, что после прогрева твердость образцов возросла и достигла требуемого значения 80 усл.ед.

Опыты однофакторного дисперсионного анализа показали что введение битумных вяжущих на основе кислого гудрона в композиции на основе регенерата и крошки значимо влияют на твердость резин.

Обобщая полученные данные, можно заключить, что полученные композиции могут быть использованы для изготовления напольных покрытий. Особенностью их является применение в качестве основных исходных компонентов исключительно продуктов переработки отходов различных производств. Итак, полученные резиновые смеси удовлетворяют требуемым нормативам.

Изобретением является резиновая смесь, имеющая в своем составе битумное вяжущее и регенерат на основе резиновой крошки, отличающийся тем, что получаемая смесь дополнительно содержит в своем составе шинный регенерат, серу, сульфенамид Ц, каолин, фенолформальдегидную смолу СФП-011Л, а битумное вяжущее получено на основе кислого гудрона и продукта термодеструкции резинокордных отходов в количестве (5-20)% и, возможно, 10% серы, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: шинный регенерат 50; регенерат на основе резиновой крошки 50; сера 4; сульфенамид Ц (САЦ) 2,5; каолин 40; фенолформальдегидная смола СФП-011Л 20; вышеуказанное битумное вяжущее 20. Полученные композиции могут быть использованы для изготовления напольных покрытий. Особенностью их является применение в качестве основных исходных компонентов исключительно продуктов переработки отходов различных производств. 5 табл.

Резиновая смесь, имеющая в своем составе битумное вяжущее и регенерат на основе резиновой крошки, отличающаяся тем, что получаемая смесь дополнительно содержит в своем составе шинный регенерат, серу, сульфенамид Ц, каолин, фенолформальдегидную смолу СФП-О11Л, а битумное вяжущее получено на основе кислого гудрона и продукта термодеструкции резинокордных отходов в количестве 5-20% и, возможно, 10% серы при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Шинный регенерат50Регенерат на основе резиновой крошки50Сера4Сульфенамид Ц (САЦ)2,5Каолин40Фенолформальдегидная смола СФП-011Л20Вышеуказанное битумное вяжущее20