ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2010 года по МПК C08L9/00 C08L91/06 C08K3/04 C08K3/06 C08K3/22 C08K5/01 C08K5/18 C08K5/3417 C08K5/44 C08J5/06 

Изобретение относится к составам полимерной композиции, в частности к резиновым смесям для изготовления протекторов покрышек, и может быть использовано в шинной промышленности.

Известна резиновая смесь на основе ненасыщенных каучуков (см. а.с. №1008215, опубл. 30.03.83), включающая 1,5-15,0 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука волокно, модифицированное в соотношении 1:1 низкомолекулярным бутадиен-нитрильным каучуком с содержанием акрилонитрильных звеньев 10-18% и карбоксильных групп 2,5-3,5% и молекулярной массой 2000-10000.

Недостатком известной резиновой смеси является повышенная температура хрупкости, не позволяющая использовать резиновую смесь в широком интервале температур.

Известна также резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука (см. а.с. №966097, опубл. 15.10.82 г.), содержащая метафенилендималеимид и поливинилспиртовое волокно с длиной волокна 4-10 мм при следующем соотношении компонентов, мас.ч: каучук - 100, олигоэфиракрилат ТМГ-3 - 5-20, метафенилендималеимид - 0,5-10,0, поливинилспиртовое волокно - 20-50, перекись - 2-3.

Недостатком этой резиновой смеси является низкая прочность при раздире, что не дает возможность использовать ее в ответственных деталях изделий.

Наиболее близкой по совокупности технических признаков и достигаемому техническому результату - прототипом - является резиновая смесь (см. патент RU №2309962, опубл. бюл. №31 от 10.11.2007 г.), содержащая в мас.ч. бутадиен-нитрильный каучук - 80,0, гидрированный бутадиен-нитрильный каучук - 20,0, серу - 3,5, сульфенамид М - 0,5, альтакс - 0,5, стеариновая кислота - 1,0, канифоль - 2,0, дибутоксиэтиладипинат - 11,0, белая сажа - 5,0, белила цинковые - 4,0, диафен ФП - 2,0, технический углерод П-245 - 50,0, модификатор РУ-2 - 2,0, арамидное или полиамидное волокно - 10,0.

Недостатками известного прототипа являются также повышенная температура хрупкости, низкое относительное удлинение при растяжении и недостаточная эластичность, что не позволяет ее применять в изделиях, где требуется высокая динамическая выносливость при эксплуатации в широком интервале температур, например в протекторах пневматических шин.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, техническим результатом которого будет повышение физико-механических показателей: относительное удлинение при растяжении, эластичность по отскоку и температура хрупкости.

Указанный технический результат достигается за счет того, что полимерная композиция, содержащая компоненты, имеет новое, неизвестное ранее соотношение компонентов, мас.ч.:

каучук СКД - 20-30

каучук СКИ-3 - 70-80

технический углерод N339 - 50-55

окись цинка 4,0-5,0

кислота олеиновая - 1,5-2,0

сера - 1,5-2,2

смола углеводородная «Пикар» - 2,0-3,0

масло ПН-6 ш - 10,0-15,0

воск Омск-10 - 1,5-2,0

ацетонанил Н - 1,5-2,0

сульфенамид Ц - 1,0-1,5

сантогард PVI - 0,1-0,15

диафен ФП - 1,0-1,5

отрезки отходов пропитанного гибридного корда

длиной 3,0-15,0 мм - 1,5-20,0.

При этом:

- сульфенамид Ц (N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид) - эффективный ускоритель с замедленным действием в начальной стадии вулканизации, кремовый или желто-белый порошок:

р=1.3 г/см³; температура плавления 103°С;

- сантогард PVI (N-циклогексилтиофталимид) - является универсальным замедлителем подвулканизации;

- ацетонанил Н (полимеризованный 2,2,4-триметил1,2-дегидрохинолин) - продукт конденсации ацетона с анилином, противостаритель - защищает от теплового старения и озонного растрескивания;

- воск Омск-10 - коричневый микрокристаллический продукт переработки туймазинской нефти, смесь церезина и масла с преобладанием углеводородов, не образующих комплексы с карбамидом (по этим ингредиентам см. «Справочник резинщика» М.: Химия, 1971 г.);

- углеводородная смола «Пикар» - производное непредельной фракции С₅ и малеинового ангидрида (см. Каучук и резина, 2006, №2, с.21), молотый и чешуированный или гранулированный продукт от желтого до темно-коричневого цвета - повыситель клейкости в резиновых смесях (изготовитель ООО «Фосфорос» г.Казань).

Промышленная применимость заявляемого изобретения заключается в том, что если в известном прототипе используется капроновый или арамидный корд, то по заявке предлагается гибридный корд с арамидными нитями по основе и по утку - двухкомпонентные нити, например хлопкополиамидные и/или хлопкополиэфирные.

Высококристаллическая ориентированная структура армидного корда по прототипу не дает возможности обеспечить достаточную пропитку и достичь необходимой адгезии.

Гибридный корд с таким утком за счет пропитки в две стадии позволяет этого добиться.

По предлагаемому изобретению используется гибридный корд, который производят трех типов:

- нити СВМ, имеющие высокую разрывную нагрузку;

- нити Армос, сохраняющие высокую прочность;

- нити Русар, характеризующиеся высокой относительной прочностью (изготовитель ОАО «Каменскволокно», см. Материалы для шинного производства и резиновых технических изделий. Изд-во ГОУ ВПО «РосЗИТЛП» филиал в г.Омске, 2003 г. стр.163-164).

1-й пропиточный состав:

Наименование ингредиентов мас.% Деминерализованная вода 84 5% водный раствор едкого натра 2 5% раствор диоктилсульфосукцината натрия 2 Капролактам 10 Диглицидиловый эфир глицерина 2

2-й пропиточный состав:

Наименование ингредиентов мас.% Деминерализованная вода 52,4 25% водный раствор аммиака 1,0 75% водный раствор новолачной   резорцинформальдегидной смолы 3,7 40% бутадиенстирол-2-винил-   -пиридиновый латекс 41,0 37% формалин 1,9

Пропитанный 1-м составом гибридный корд сначала высушивают 2 мин при 150°С, затем подвергают термической обработке 1 мин при 240°С.

Гибридный корд, пропитанный 2-м составом, высушивают в тех же условиях, затем подвергают термообработке 1,5 мин при 235°С.

Пропитанный гибридный корд идет на дальнейшую обработку и изготовление деталей, полуфабрикатов и изделий.

При этом образуются в зависимости от технологии изготовления отходы различной длины и ширины.

Затем известным способом нарезаются из отходов пропитанного гибридного корда отрезки длиной 3,0-15,0, которые вводятся в резиновую смесь для беговой части протектора - 10-15 мм, боковины - 7-10 мм, подканавочного слоя - 3-7 мм, обеспечивая высокую адгезию между резиной и отрезками пропитанного гибридного корда и тем самым повышенные физико-механические показатели.

Таблица 1 Составы известной и предлагаемой полимерной композиций Компоненты Содержание компонентов на 100 мас.ч. каучука; мас.ч Известная 1 2 3 Каучук бутадиен-нитрильный БНКС 40 АМ 80,0 - - - Каучук бутадиен-нитрильный гидрированный БНКВ 30 20,0 - - - Каучук СКД - 20,0 25,0 30,0 Каучук СКИ-3 - 80,0 75,0 70,0 Сера 3,5 1,5 1,7 2,0 Окись цинка 4,0 4,0 4,5 5,0 Сульфенамид М 0,5 - - - Сульфенамид Ц - 1,0 1,2 1,5 Альтакс 0,5 - - - Кислота стеариновая 1,0 - - - Кислота олеиновая - 1,5 1,7 2,0 Канифоль 2,0 - - - Дибутоксиэтиладининат 11,0 - - - Белая сажа БС-120 5,0 - - - Диафен ФП 2,0 1,0 1,3 1,5 Модификатор РУ-Д 2,0 - - - Технический углерод П-803 20,0 - - - Технический углерод П-245 50,0 - - - Технический углерод N339 - 50,0 53,0 55,0 Смола углеводородная «Пикар - 2,0 2,5 3,0 Масло ПН-6 ш - 10,0 12,0 15,0 Воск Омск-10М-1 - 2,0 1,7 1,5 Ацетонанил Н - 1,5 1,7 2,0 Сантогард PVI - 0,1 0,12 0,15 Арамидное волокно 10,0       Отрезки отходов гибридного пропитанного корда длиной 3-15 мм   1,5
дл. 10-15-мм 10,0
дл. 7-10 мм 20,0
дл. 3-7 мм

Совокупность существенных признаков по предлагаемому изобретению позволяет получить качественное повышение физико-механических показателей: относительное удлинение при растяжении и эластичность по отскоку.

Новизна изобретения заключается в использовании отрезков отходов пропитанного гибридного корда в протекторной резиновой смеси.

Образующиеся в производстве полимерных изделий отходы пропитанного гибридного корда (ТУ 2281-031-16710413-2007) режутся на отрезки длиной 3,0-15,0 мм и затем вводятся в процессе резиносмешения в полимерную композицию для беговой части протектора длиной 10-15 мм - 1,5-20,0 мас.ч, для боковины протектора длиной 7-10 мм - 1,5-17,0 мас.ч, подканавочного слоя протектора длиной 3-7 мм - 1,5-15,0 мас.ч.

Изготовление полимерной композиции проводится в две стадии в резиносмесителе: на первой стадии с объемом смесительной камеры 270 л и числом оборотов роторов - 40 об/мин в течение 3 мин, на второй стадии с объемом смесительной камеры 250 л и числом оборотов ротора - 30 об/мин в течение 2 минут.

Таблица 2 Изготовление полимерной композиции 1 стадия №№ Последовательность операций Время, мин 1 Загрузить: каучуки, олеиновую кислоту, окись цинка, масло ПН-6 ш, диафен ФП, технический углерод N339, смолу углеводородную «Пикар» 0 2 Загрузить: воск Омск-10М-1, ацетонанил Н 1,5 3 Загрузить: отрезки отходов пропитанного гибридного корда 2,5 4 Выгрузить: полимерную композицию 3,0   Температура резиносмесителя 22±5°С   Температура резиновой смеси при выгрузке 80±5°С   Число оборотов ротора 40 об/мин

После резиносмесителя смесь 1-й стадии обрабатывают на грануляторе и пневмотранспортом отправляют на резиносмеситель 2-й стадии.

Таблица 3 Изготовление полимерной композиции 2 стадия №№ Последовательность операций Время, мин 1 Загрузить: маточную смесь 1-й стадии 0 2 Загрузить: серу, сульфенамид Ц, сантогард PVI 1,5 3 Выгрузить: полимерную композицию 2,0   Температура резиносмесителя 20±3°С   Температура смеси при выгрузке 70±5°С   Число оборотов ротора 30 об/мин

Свойства предлагаемой полимерной композиции в сравнении с прототипом представлены в таблице 4.

Таблица 4 Свойства резиновой смеси по известному и предлагаемому составам №№ п/п Наименование показателя Известная полимерная композиция Предлагаемая полимерная композиция 1 2 3 1 Условная прочность при растяжении, МПа 19 19,0 19,0 19,0 2 Относительное удлинение, % 50 520 500 490 3 Сопротивление раздиру, кН/м 97 97 100 110 4 Эластичность по отскоку, % 26 47 47 45 5 Температура хрупкости, °С -40 -60 -62 -65

Анализ данных, приведенных в таблице 4, показывает, что предлагаемая по изобретению полимерная композиция имеет значительно лучшие результаты по показателям: относительное удлинение, температура хрупкости и эластичность.

Предлагаемая по изобретению полимерная композиция позволяет использовать ее в протекторе, боковине и подканавочном слое шин в широком интервале температур.

Введение отрезков отходов пропитанного гибридного корда в протекторную резиновую смесь обеспечивает при эксплуатации шин повышение стойкости к порезам, появлению окатышей и выкрашиванию резины, оказывает влияние на гистерезис и теплообразование в шине и дает следующее улучшение свойств: повышается долговечность шины, снижается сопротивление качению, что приведет к значительному снижению расхода топлива.

Изобретение относится к составам полимерной композиции, в частности к резиновым смесям для изготовления протекторов покрышек, и может быть использовано в шинной промышленности. Полимерная композиция содержит следующие компоненты, мас.ч.: полибутадиеновый каучук СКД - 20-30, полиизопреновый каучук СКИ-3 - 70-80, окись цинка - 4-5, технический углерод N339 - 50-55, кислота олеиновая - 1,5-2,0, сера - 1,5-2,2, сульфенамид Ц - 1,0-1,5, диафен ФП - 1,0-1,5, смола углеводородная «Пикар» - 2-3, масло ПН-6 ш - 10-15, воск Омск-10 - 1,5-2,0, ацетонанил Н - 1,5-2,0, сантогард PVI - 0,1-0,15, отрезки отходов гибридного пропитанного корда длиной 3-15 мм - 1,5-20,0. Технический результат состоит в повышении относительного удлинения при растяжении, эластичности при отскоке и снижении температуры хрупкости. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Полимерная композиция на основе стереорегулярных каучуков -полибутадиенового СКД и полиизопренового СКИ-3, включающая технический углерод, окись цинка, кислоту олеиновую, серу, сульфенамид Ц, диафен ФП, смолу углеводородную «Пикар», масло ПН - 6 ш, воск Омск-10, ацетонанил Н, сантогард PVI, отрезки отходов пропитанного гибридного корда длиной 3-15 мм при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
каучук полибутадиеновый СКД 20-30 каучук полиизопреновый СКИ-3 70-80 технический углерод N339 50-55 окись цинка 4-5 кислота олеиновая 1,5-2,0 сера 1,5-2,2 сульфенамид Ц 1,0-1,5 диафен ФП 1,0-1,5 смола углеводородная «Пикар» 2-3 масло ПН-6 ш 10-15 воск Омск-10 1,5-2,0 ацетонанил Н 1,5-2,0 сантогард PVI 0,1-0,15 отрезки отходов пропитанного   гибридного корда длиной 3-15 мм 1,5-20,0

2. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что она содержит отрезки отходов пропитанного гибридного корда для беговой части протектора длиной 10-15 мм - 1,5-20,0 мас.ч, для боковины протектора-длиной 7-10 мм - 1,5-17,0 мас.ч, подканавочного слоя протектора-длиной 3-7 мм - 1,5-15,0 мас.ч.