РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ Российский патент 2013 года по МПК C08L9/00 C08K3/04 C08K3/06 C08K3/22 C08K3/24 C08K5/09 

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к получению резиновых смесей на основе каучуков общего назначения, и может быть использовано при производстве различных резино-технических изделий.

Наиболее близкой по технической сущности является резиновая смесь, содержащая изопреновый каучук, серусодержащий агент вулканизации, оксид цинка, стеарин, сажу, которая дополнительно содержит волластонит, модифицированный органосиланом, при следующем соотношении компонентов в мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. каучука:

изопреновый каучук 100 серусодержащий агент вулканизации 5 оксид цинка 3-5 стеарин 1-2 сажа 10-50 волластонит, модифицированный   органосиланом 5-70

Резиновая смесь дополнительно может содержать пластификатор - парафинонафтеновое масло в количестве 5 мас.ч. и/или стабилизатор в количестве 0,1 мас.ч.,

см. патент RU №2318842, МПК C08L 21/00 (2006.01), С08K 13/02 (2006.01), С08K 3/24 (2006.01), 2008.

Недостатком резин, полученных на основе известной резиновой смеси, является недостаточно высокая условная прочность при разрыве и адгезионная прочность контакта резина-металлокорд.

Задачей изобретения является увеличение условной прочности при разрыве резин и адгезионной прочности контакта резина-металлокорд.

Техническая задача решается тем, что резиновая смесь, содержащая изопреновый каучук, серу, оксид цинка, стеарин, сажу, модифицированный волластонит, она содержит волластонит, модифицированный хлоридом алкилбензилдиметиламмония, при следующем соотношении компонентов в мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. каучука:

изопреновый каучук 100 сера 1-1,5 оксид цинка 3-5 стеарин 1-1,5 сажа 30 волластонит, модифицированный   хлоридом алкилбензилдиметиламмония 2-4

Преимущественное выполнение, когда резиновая смесь дополнительно содержит ускоритель вулканизации альтакс в количестве 0,6 мас.ч. или альтакс в количестве 0,6 мас.ч. и дифенилгуанидин в количестве 3 мас.ч.

Решение технической задачи позволяет увеличить условную прочность при разрыве на 20%, адгезионную прочность контакта резина-металлокорд на 27%.

Характеристика веществ.

Синтетический каучук изопреновый (СКИ-3). ГОСТ 14925-79. Молекулярная масса 500000-1000000 г/моль; плотность 0,91-0,92 г/см³ (910-920 кг/м³). Температура стеклования Т_стекл. составляет - 70°С.

Алкилбензилдиметиламмоний хлорид (Товарная марка «Катамин АБ») имеет ТУ 6-01-816-75. Средний молекулярный вес 346-376. Массовая доля алкилдиметилбензиламмоний хлорида в водном растворе составляет 49,0-51,0%, рН водного раствора составляет 6,0.

Сера. ГОСТ 127.4-93. Температура плавления равна 114°С, температура воспламенения равна 261°С. Относительная плотность d²⁰ составляет 1,96 кг/м³.

Технический углерод (ПМ-100). ГОСТ 7885-86.

Стеарин. ГОСТ 6484-96.

Оксид цинка (ZnO). ГОСТ 202-84. Белый порошок, плотность 5500 кг/м³, температура плавления равна 1880°С, размер частиц 0,11-0,33 мкм, чистота 99,8%. Содержание свинца <0,075%.

Дополнительно в качестве ускорителя вулканизации может быть использован: альтакс. ГОСТ 7087-75. Светло-кремовый порошок с плотностью 1540 кг/м³, температурой плавления 170°С и/или дифенилгуанидин (Брутто формула C₁₃H₁₃N₃). ГОСТ 40-80. Молекулярный вес 211. Плотность 1,13 г/см³, температура плавления 148°С.

Данные изобретения иллюстрируют примерами конкретного выполнения.

Резиновую смесь готовят путем смешения изопренового каучука, оксида цинка, стеарина, волластонита, модифицированного хлоридом алкилбензилдиметиламмония, сажи, серы в пластикордере «Brabender». Процесс ведут при температуре 70°С в течение 7 минут со скоростью вращения ротора 60 оборотов в минуту. По окончании процесса полученную резиновую смесь дважды пропускают через вальцы.

Пример 1. Резиновую смесь готовят смешением компонентов состава, мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. каучука: изопреновый каучук - 100, оксид цинка - 3, стеарин - 1, волластонит, модифицированный хлоридом алкилбензилдиметиламмония - 2, сажа - 30, сера - 1.

Примеры 2-3. Составы резиновой смеси приведены в таблице.

Пример 4. Резиновую смесь готовят аналогично примеру 2 с введением в состав резиновой смеси ускорителя вулканизации альтакс в количестве 0,6 мас.ч.

Пример 5. Резиновую смесь готовят аналогично примеру 2 с введением в состав резиновой смеси ускорителей вулканизации альтакс в количестве 0,6 мас.ч. и дифенилгуанидин в количестве 3 мас.ч.

Данные по составу резиновой смеси и показатели условной прочности при разрыве и адгезионной прочности контакта резина-металлокорд приведены в таблице.

В качестве исходного волластонита используют волластонит марки Воксил М-100. Плотность 2,9 г/см³, твердость 4,5-5,0, рН=8,5, коэффициент преломления 1,631-1636, имеет игольчатую структуру, характеристическое отношение длины к диаметру 30:1-60:5, удельная поверхность 1000-4000 см²/г, насыпная масса 1000-1500 г/см³. Указанный волластонит подвергают модификации хлоридом алкилбензилдиметиламмония.

Берут волластонит и хлорид алкилбензилдиметиламмония в массовом соотношении, равном 1:0,2. Готовят 1% водную суспензию волластонита. Затем готовят 30%-ый раствор хлорида алкилбензилдиметиламмония в горячей воде (70°С). Далее к 1% водной суспензии волластонита добавляют 30%-ый раствор хлорида алкилбензилдиметиламмония. Полученную смесь перемешивают в колбе со скоростью вращения вала мешалки 1500-2000 оборотов в минуту в течение 2,5 часов. Полученную суспензию выдерживают 24 часа и подвергают центрифугированию с последующим промыванием пятикратным избытком дистиллированной воды. Сушку ведут в течение 3 часов в термошкафу при температуре 105°С. Волластонит, модифицированный хлоридом алкилбензилдиметиламмония, имеет игольчатую структуру с отношением длины к диаметру 25:1-50:5, с удельной поверхностью 1330-4500 см²/г, насыпной плотностью 840-1250 г/см³.

Образцы для испытаний на прочностные свойства резин выполнены на вырубном прессе в виде двухсторонних лопаток толщиной 2±0,2 мм. На разрывной машине РМИ-250 в соответствии с ГОСТ 270-75 осуществляют растяжение образца и измеряют нагрузку, при которой происходит его разрыв. Далее проводят расчеты условной прочности при разрыве.

Испытания по определению адгезионной прочности контакта резина-металлокорд (тип металлокорда - 9Л23) проводят на разрывной машине РМИ-250 в соответствии с ГОСТ 14863-69.

Образцы для испытаний выполнены из листа резиновой смеси массой не менее 70 г и толщиной 3-4 мм. Из данного листа вырезают полоски, в соответствии с размерами пресс-формы и закладывают в гнезда нижней ее части, нагретой до температуры вулканизации (151°С). Нити корда закрепляют на металлической планке, укрепленной на шпильках пресс-формы, и направляют через прорези в бортиках формы. Поверхность пресс-формы также накрывают резиновой смесью. Пресс-форму закрывают крышкой и помещают в вулканизационный пресс. После вулканизации заготовку разрезают на образцы, кордные нити освобождают от попавшей на них резины (без повреждения нити). Образец устанавливают в машину РМИ-250 так, чтобы кордная нить вошла в прорезь держателя без трения и перекоса. Измеряют нагрузку, при которой происходит выдергивание кордной нити из резинового блока.

Вулкаметрический анализ получаемых резиновых смесей проводят на реометре «Monsanto 1500» согласно методике, приведенной в литературе, см. Основные методы физико-химических испытаний эластомеров: учебное пособие / сост. Н.А.Охотина [и др.]; Казан., гос. технол. ун-т. - Казань, 2006. - 156 с. Для проведения анализа берут навески сырой резиновой смеси массой 7 г, вырезают в виде цилиндра диаметром 3-4 см. Реометр прогревают до рабочей температуры 151°С при закрытых плитах. Устанавливают перо самописца на нуль и задают продолжительность вулканизации 30 минут. Оптимальное время вулканизации t_c(90) мин определяют по шкале времени от начала записи кривой до момента времени, соответствующего достижению значения крутящего момента, определяемого по формуле М₉₀=М_мин+0,9·ΔМ, где М_мин - минимальный крутящий момент, ΔМ=М_мак-М_мин, где М_мак - максимальный крутящий момент.

Полученные данные по условной прочности при разрыве, адгезионной прочности контакта резина-металлокорд, вязкости по Муни и оптимальному времени вулканизации сведены в таблицу.

Результаты проведенных исследований показали, что заявляемая резиновая смесь с использованием в своем составе волластонита, модифицированного хлоридом алкилбензидиметиламмония, позволяет увеличить условную прочность при разрыве резин на 20% и адгезионную прочность контакта резина-металлокорд на 27% при сохранении вязкости по Муни и оптимального времени вулканизации на уровне прототипа.

Таблица Состав резиновой смеси, мас.ч. Прототип По заявляемому объекту Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 Изопреновый каучук 100 100 100 100 100 100 Сера 1 1 1,25 1,5 1,25 1,25 Оксид цинка 5 3 5 5 5 5 Стеарин 1 1 1,25 1,5 1,25 1,25 Сажа 30 30 30 30 30 30 Альтакс 0,6 - - - 0,6 0,6 Дифенилгуанидин 3 - - - - 3 Волластонит, модифицированный хлоридом алкилбензилдиметиламмония - 2 3 4 3 3 Волластонит, модифицированный органосиланом 10 - - - - - Свойства резин Условная прочность при разрыве, кгс/см² 195 224 236 231 232 235 Адгезионная прочность контакта резина-металлокорд (9Л23), Н 13,0 14,0 16,5 16,0 16,0 16,2 Вязкость по Муни 13,5 14,0 13,5 13,0 13,5 13,5 Оптимальное время вулканизации, мин 15 20 20 20 15 10

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к получению резиновых смесей на основе каучуков общего назначения, и может быть использовано при производстве резинотехнических изделий. Резиновая смесь содержит в мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. изопренового каучука: серу - 1,0-1,5, оксид цинка - 3-5, стеарин - 1,0-1,5, сажу - 30, волластонит, модифицированный хлоридом алкилбензилдиметиламмония - 2-4. Резиновая смесь дополнительно может содержать ускоритель вулканизации альтакс - 0,6 мас.ч. или альтакс - 0,6 мас.ч. и дифенилгуанидин - 3 мас.ч. Изобретение позволяет увеличить условную прочность при разрыве и адгезионную прочность контакта резина-металлокорд. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

1. Резиновая смесь, содержащая изопреновый каучук, серу, оксид цинка, стеарин, сажу, модифицированный волластонит, отличающаяся тем, что резиновая смесь содержит волластонит, модифицированный хлоридом алкилбензилдиметиламмония, при следующем соотношении компонентов, мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. каучука:
изопреновый каучук 100 сера 1,0-1,5 оксид цинка 3-5 стеарин 1,0-1,5 сажа 30 волластонит, модифицированный   хлоридом алкилбензилдиметиламмония 2-4

2. Резиновая смесь по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ускоритель вулканизации альтакс в количестве 0,6 мас.ч.

3. Резиновая смесь по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ускорители вулканизации альтакс в количестве 0,6 мас.ч. и дифенилгуанидин в количестве 3 мас.ч.