ПОРОШКОВЫЙ НАПОЛНИТЕЛЬ ДЛЯ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ЭЛАСТОМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ КАУЧУКА Российский патент 2011 года по МПК C08L21/00 C08K3/04 C08K3/34 

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке порошковых наполнителей термопластичных эластомерных материалов на основе каучука, и может быть использовано для изготовления шинных резиновых смесей различных экструзионных профилей и формованных гибких деталей, используемых в автомобильной, кабельной, легкой промышленности и строительстве.

Известен порошковый наполнитель для термопластичных эластомерных материалов на основе каучука, содержащий природный минеральный шунгит (см. патент РФ №2334769, МПК C08L 21/00, 2008 г.).

Однако известный порошковый наполнитель для термопластичных эластомерных материалов на основе каучука при своем использовании имеет следующие недостатки:

- не позволяет достичь повышения предела прочности при растяжении эластомерных материалов на основе каучука,

- приводит к недопустимому снижению относительного удлинения эластомерных материалов на основе каучука,

- не позволяет сохранить показатели вязкости смесей эластомерных материалов на основе каучука, что приводит к потере способности перерабатываться литьем под давлением и экструзией.

Задача изобретения - создание порошкового наполнителя для термопластичных эластомерных материалов на основе каучука.

Техническим результатом при использовании предложенного порошкового наполнителя для термопластичных эластомерных материалов на основе каучука является повышение предела прочности при растяжении термопластичных эластомерных материалов на основе каучука, сохранение относительного удлинения эластомерных материалов на основе каучука, а также сохранение технологических свойств в процессе переработки материалов.

Технический результат достигается сочетанием компонентов предложенного порошкового наполнителя для термопластичных эластомерных материалов на основе каучука, а также количественным соотношением входящих в порошковый наполнитель компонентов.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложен порошковый наполнитель для термопластичных эластомерных материалов на основе каучука, содержащий природный минеральный шунгит, при этом он дополнительно содержит технический углерод и/или белую аморфную сажу, причем размер порошковых частиц наполнителя выбран от 100 нм до 20 мкм, а внешняя удельная поверхность от 20 до 40 м²/г, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Технический углерод и/или   белая аморфная сажа 5-50 Природный минеральный шунгит 50-95

При этом в качестве технического углерода используют сажу. При этом используют белую аморфную сажу марки аэросил, БС-100, БС-120, БС-150 или БС-175. При этом содержание технического углерода в его смеси с белой аморфной сажей выбрано в количестве 20-80 мас.%. При этом используют природный минеральный шунгит следующего состава, мас.%:

Оксид титана (TiO₂) 0,15-0,25 Оксид алюминия (Аl₂O₃) 3,88-4,12 Оксид железа (FeO) 2,25 - 2,75 Оксид магния (MgO) 1,15-1,25 Оксид кальция (СаО) 0,25-0,35 Оксид натрия (Na₂O) 0,18-0,22 Оксид калия (K₂O) 1,4-1,6 Сера (S) 1,15-1,25 Ввода кристаллическая 3,5-4,5 Углерод 26-36 Оксид кремния (SiO₂) Остальное до 100%

При этом введение в порошковый наполнитель технического углерода и/или белой аморфной сажи осуществляют в процессе их совместного смешивания с шунгитом, например, в шаровой мельнице.

Среди существенных признаков, характеризующих предложенный порошковый наполнитель для термопластичных эластомерных материалов на основе каучука, отличительными являются:

- дополнительное введение в природный минеральный шунгит технического углерода и/или белой аморфной сажи,

- выбор размера порошковых частиц наполнителя от 100 нм до 20 мкм,

- выбор внешней удельной поверхности порошковых частиц наполнителя от 20 до 40 м²/г,

- выбор соотношения компонентов порошкового наполнителя, мас.%:

Технический углерод и/или   белая аморфная сажа 5-50 Природный минеральный шунгит 50-95

- использование в качестве технического углерода сажи,

- использование белой аморфной сажи марки аэросил, БС-100, БС-120, БС-150 или БС-175,

- выбор содержания технического углерода в его смеси с белой аморфной сажей в количестве 20-80 мас.%,

- использование природного минерального шунгита следующего состава, мас.%:

Оксид титана (ТiO₂) 0,15-0,25 Оксид алюминия (Аl₂O₃) 3,88-4,12 Оксид железа (FeO) 2,25-2,75 Оксид магния (MgO) 1,15-1,25 Оксид кальция (СаО) 0,25-0,35 Оксид натрия (Na₂O) 0,18-0,22 Оксид калия (K₂O) 1,4-1,6 Сера (S) 1,15-1,25 Вода кристаллическая 3,5-4,5 Углерод 26-36 Оксид кремния (SiO₂) Остальное до 100%

- введение в состав порошкового наполнителя технического углерода и/или белой аморфной сажи в процессе их совместного смешивания с шунгитом, например, в шаровой мельнице.

Экспериментальные исследования предложенного порошкового наполнителя для термопластичных эластомерных материалов на основе каучука показали его высокую эффективность. Было установлено, что термопластичные эластомерные материалы на основе каучука при использовании предложенного порошкового наполнителя обладают повышенным пределом прочности при растяжении, при этом сохраняется высокое относительное удлинение эластомерных материалов на основе каучука. Одновременно было установлено, что использование предложенного порошкового наполнителя также сохраняет технологические свойства в процессе переработки термопластичных эластомерных материалов на основе каучука. При этом обнаружено снижение вязкости смесей этих материалов.

Технология использования предложенного порошкового наполнителя при изготовлении изделий различного назначения из термопластичных эластомерных материалов на основе каучука является традиционной и не требует использования специфического технологического оборудования.

Сущность предложенного технического решения иллюстрируется таблицей, в которой приведены примеры использования предложенного порошкового наполнителя при изготовлении эластомерных материалов на основе каучука, в качестве которых использовали изопреновый каучук и бутадиен-стирольный каучук. При этом в предложенном порошковом наполнителе использовали различные партии шунгита следующего химического состава: 0,15-0,25 мас.% оксида титана (TiO₂), 3,88-4,12 мас.% оксида алюминия (Аl₂O₃), 2,25-2,75 оксида железа (FeO), 1,15-1,25 мас.% оксида магния (MgO), 0,25-0,35 мас.% оксида кальция (СаО), 0,18-0,22 мас.% оксида натрия (Na₂O), 1,4-1,6, мас.% оксида калия (K₂O), 1,15-1,25 мас.% серы (S), 3,5-4,5 мас.% воды кристаллической, 26-36 мас.% углерода и оксид кремния (SiO₂) - остальное до 100%.

Таким образом, предложенный порошковый наполнитель для термопластичных эластомерных материалов на основе каучука обладает преимуществами по сравнению с известным порошковыми наполнителями того же назначения.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке порошковых наполнителей для термопластичных эластомерных материалов на основе каучука, и может быть использовано для изготовления из шинных резиновых смесей различных экструзионных профилей и формованных гибких деталей, используемых в автомобильной, кабельной, легкой промышленности и строительстве. Порошковый наполнитель выполнен из композиции, содержащей природный минеральный шунгит и технический углерод и/или белую аморфную сажу, причем размер порошковых частиц наполнителя выбран от 100 нм до 20 мкм, а внешняя удельная поверхность от 20 до 40 м/г. Композиция содержит следующее соотношение компонентов, мас.%: технический углерод и/или белая аморфная сажа - 5-50, природный минеральный шунгит - 50-95. Используют белую аморфную сажу марки аэросил, БС-100, БС-120, БС-150 или БС-175. При этом содержание технического углерода в его смеси с белой аморфной сажей может быть выбрано в количестве 20-80 мас.%. Введение в порошковый наполнитель технического углерода и/или белой аморфной сажи можно осуществлять в процессе их совместного смешивания с шунгитом в шаровой мельнице. Изобретение позволяет повысить предел прочности при растяжении, сохранить относительное удлинение эластомерных материалов на основе каучука, а также сохранить технологические свойства в процессе переработки материала. 5 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Порошковый наполнитель для термопластичных эластомерных материалов на основе каучука, содержащий природный минеральный шунгит, отличающийся тем, что он дополнительно содержит технический углерод и/или белую аморфную сажу, причем размер порошковых частиц наполнителя выбран от 100 нм до 20 мкм, а внешняя удельная поверхность от 20 до 40 м/г, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
технический углерод и/или   белая аморфная сажа 5-50 природный минеральный шунгит 50-95

2. Порошковый наполнитель для термопластичных эластомерных материалов на основе каучука по п.1, отличающийся тем, что в качестве технического углерода используют сажу.

3. Порошковый наполнитель для термопластичных эластомерных материалов на основе каучука по п.1, отличающийся тем, что используют белую аморфную сажу марки аэросил, БС-100, БС-120, БС-150 или БС-175.

4. Порошковый наполнитель для термопластичных эластомерных материалов на основе каучука по п.1, отличающийся тем, что содержание технического углерода в его смеси с белой аморфной сажей выбрано в количестве 20-80 мас.%.

5. Порошковый наполнитель для термопластичных эластомерных материалов на основе каучука по п.1, отличающийся тем, что используют природный минеральный шунгит следующего состава, мас.%:
оксид титана (TiO₂) 0,15-0,25 оксид алюминия (Al₂O₃) 3,88-4,12 оксид железа (FeO) 2,25-2,75 оксид магния (MgO) 1,15-1,25 оксид кальция (СаО) 0,25-0,35 оксид натрия (Na₂O) 0,18-0,22 оксид калия (К₂О) 1,4-1,6 cepa (S) 1,15-1,25 вода кристаллическая 3,5-4,5 углерод 26-36 оксид кремния (SiO₂) остальное до 100%

6. Порошковый наполнитель для термопластичных эластомерных материалов на основе каучука по п.1, отличающийся тем, что введение в него технического углерода и/или белой аморфной сажи осуществляют в процессе их совместного смешивания, например, в шаровой мельнице или мельнице ударного типа.