ВУЛКАНИЗУЕМАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ Российский патент 2016 года по МПК C08L9/00 C08L9/06 C08F20/32 C08K3/06 C08K3/36 

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к резиновым смесям на основе непредельного каучука.

Известна вулканизуемая резиновая смесь на основе непредельного каучука, включающая нефтяной мягчитель - масло ПН-6Ш [Справочник резинщика. - М., «Химия», 1971. - с. 443-446].

Однако резины из такой вулканизуемой резиновой смеси обладают недостаточно высокими физико-механическими свойствами, кроме того, известная резиновая смесь не позволяет получать светлоокрашенные цветные резины из нее.

Известна вулканизуемая резиновая смесь на основе непредельного синтетического каучука, включающая нефтяной мягчитель, отличающаяся тем, что с целью улучшения физико-механических свойств и получения светлоокрашенных цветных резин из данной смеси, последняя в качестве нефтяного мягчителя содержит нефтяное масло с температурой застывания от 0 до минус 40°С, вязкостью 4,0-32,0 сСт при 100°С и содержанием 30-60 вес. % ароматических углеводородов в количестве 3,5-10 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука [Авторское свидетельство 704963 (SU). Вулканизуемая резиновая смесь C08L 9/06, С08К 5/01. Авторы: Змиевский П.К., Зейналов Т.З., Костин Н.И., Кусакина Г.М., Богоявленская Л.Н., Гуюмджян Н.В., Рагозина И.А., Гудименко В.И. Заявка 2614624/23-05; заявл. 10.05.1978, опубл. 25.12.1979, Бюллетень №47].

Недостатком данной вулканизуемой резиновой смеси является высокая вязкость и низкая динамическая выносливость вулканизатов.

Цель изобретения - улучшение технологических свойств резиновых смесей и повышение динамической выносливости вулканизатов. Данная цель достигается за счет технического результата, выраженного в снижении вязкости резиновой смеси и повышении динамической выносливости вулканизатов. Данный результат получен за счет введения в известные смеси на основе непредельного каучука продукта взаимодействия метакриловой кислоты и триглицидилового эфира триметилолпропана (ЭМА-ТМП) с содержанием эпоксидных групп 9,7-18,4% в дозировке 3-12 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука.

Продукт взаимодействия метакриловой кислоты и триглицидилового эфира триметилолпропана (ЭМА-ТМП) с содержанием эпоксидных групп 9,7-18,4% получают взаимодействием метакриловой кислоты (ТУ 2431-027-55856863-2003) и триглицидилового эфира триметилолпропана фирмы (ООО «НПП «Макромер») в реакторе с мешалкой при температуре 80÷90°С в течение двух часов в присутствии диметиланилина к качестве катализатора.

Характеристики продукта взаимодействия метакриловой кислоты и триглицидилового эфира триметилолпропана (ЭМА-ТМП) приведены в таблице 1.

Описание предлагаемого технического решения

Предлагаемая вулканизуемая резиновая смесь в качестве непредельного каучука может содержать комбинацию синтетических каучуков СКМС-30РП, БС-45АКН, СКД или комбинацию натурального каучука и СКС-30 АРК, СКД-Н.

Вулканизуемая резиновая смесь на основе непредельного каучука включает в себя продукт взаимодействия метакриловой кислоты и триглицидилового эфира триметилолпропана (ЭМА-ТМП) с содержанием эпоксидных групп 9,7-18,4% в количестве 3-12 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука.

Вулканизуемая резиновая смесь на основе непредельного каучука может содержать ингредиенты при их следующем соотношении, мас. ч.:

Непредельный каучук 100,0 Вулканизующая группа 4,5-4,8 Наполнитель 40,0-80,0 Стеарин технический 1,5-2,0 Белила цинковые (окись цинка) 4,0-5,0 Нефтяной мягчитель 0-10,0 Замедлитель подвулканизации 0-0,5 Стабилизатор 0-5,0 Антистатическая добавка 0-1,0 Кислота бензойная 0-0,5 Продукт взаимодействия метакриловой кислоты   и триглицидилового эфира триметилолпропана (ЭМА-ТМП)   с содержанием эпоксидных групп 9,7-18,4% 3-12

где вулканизующая группа может состоять из серы, каптакса (2-меркаптобензтиазола) и тиурама Д (тетраметилтиурамдисульфида) или из серы и сульфенамида Ц;

наполнитель является кремнекислотным наполнителем и может состоять либо из белой сажи БС-100 или Зеосила 1165 (высокодисперсный усиливающий наполнитель, производитель Solvay Silica);

нефтяной мягчитель может состоять либо из светлого нефтяного мягчителя или масла ПН-6Ш;

замедлитель подвулканизации может состоять из сантогарда PVI;

стабилизатор может состоять из смеси воска микрокристаллического ЗВП, диафена ФП и ацетонанила Н;

антистатическая добавка может состоять из сульфонола.

Предлагаемая вулканизуемая резиновая смесь, в зависимости от состава, может быть использована для изготовления различных резиновых изделий (примеры 1 и 2).

Пример 1. На вальцах обычным способом готовят резиновые смеси на основе непредельных синтетических каучуков, состав которых приведен в таблице 2. Смесь 1 - смесь по прототипу, смеси 3÷8 - смеси по изобретению, смеси 2 и 9 - смеси с очень низкой и очень высокой дозировкой продукта взаимодействия метакриловой кислоты и триглицидилового эфира триметилолпропана (ЭМА-ТМП).

Вязкость резиновых смесей определяли по ГОСТ 10722-76 при температуре 100°С. На безроторном виброреометре был определен оптимум вулканизации (τ₉₀) исследованных резиновых смесей при 160°С. Вулканизацию проводили при температуре 160°С в течение τ₉₀ плюс 5 минут. Упруго-прочностные свойства при растяжении (условную прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве, напряжение при удлинении 100% и напряжение при удлинении 300%) определяли в соответствии с ГОСТ 270-75. Твердость по Шору А определяли в соответствии с ГОСТ 263-75. Сопротивление раздиру определяли в соответствии с ГОСТ 262-93. Динамическую выносливость определяли в соответствии с ГОСТ 261-79.

Свойства резиновых смесей и вулканизатов на основе синтетических каучуков приведены в таблице 3.

По данным, приведенным в таблице 3, предлагаемые резиновые смеси имеют существенно более низкую вязкость, чем известные, а вулканизаты предлагаемых резиновых смесей имеют более высокую динамическую выносливость. Вводить предлагаемую добавку менее 3 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука нецелесообразно, так как у резиновых смесей с меньшей дозировкой предлагаемой добавки нет существенных преимуществ по сравнению с прототипом. Вводить предлагаемую добавку более 12 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука также нецелесообразно, так как при большей дозировке уменьшается динамическая выносливость вулканизатов резиновых смесей.

Предлагаемая вулканизуемая резиновая смесь может быть использована для изготовления светлоокрашенных резиновых технических изделий.

Пример 2. На вальцах обычным способом готовят резиновые смеси на основе непредельных натурального и синтетических каучуков СКС-30 АРК и СКД-Н, состав которых приведен в таблице 4. Смесь 1 - смесь без продукта взаимодействия метакриловой кислоты и триглицидилового эфира триметилолпропана (ЭМА-ТМП), смеси 3, 4, 5, 7, 8 - смеси по изобретению, смеси 2 и 6 - смеси с очень низкой и очень высокой дозировкой продукта взаимодействия метакриловой кислоты и триглицидилового эфира триметилолпропана (ЭМА-ТМП).

Вязкость резиновых смесей определяли по ГОСТ 10722-76 при температуре 100°С. На безроторном виброреометре был определен оптимум вулканизации (τ₉₀) при 150°С τ₉₀. Вулканизацию проводили при температуре 150°С в течение τ₉₀ плюс 5 минут. Упруго-прочностные свойства при растяжении (условную прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве, напряжение при удлинении 100% и напряжение при удлинении 300%) определяли в соответствии с ГОСТ 270-75. Динамическую выносливость определяли в соответствии с ГОСТ 261-79.

Свойства резиновых смесей и вулканизатов на основе натурального и синтетических каучуков СКС-30 АРК и СКД-Н приведены в таблице 5.

По данным таблицы 5 предлагаемые резиновые смеси имеют существенно более низкую вязкость, чем смесь без добавки продукта взаимодействия метакриловой кислоты и триглицидилового эфира триметилолпропана (ЭМА-ТМП), а вулканизаты предлагаемых резиновых смесей имеют более высокую динамическую выносливость.

Вводить предлагаемую добавку менее 3 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука нецелесообразно, так как у резиновых смесей с меньшей дозировкой предлагаемой добавки нет существенных преимуществ по сравнению с резинами без добавки. Вводить предлагаемую добавку более 12 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука нецелесообразно, так как при большей дозировке ухудшаются физико-механические свойства вулканизатов резиновых смесей (уменьшается условная прочность при растяжении).

Резиновые смеси по примеру 2 имеют преимущество по сравнению с прототипом по физико-механическим свойствам вулканизатов и могут быть использованы для изготовления шин, в частности для боковины, и резиновых технических изделий, работающих в тяжелых условиях.

Изобретение относится к области производства резиновых изделий и касается составов вулканизуемых резиновых смесей. Резиновая смесь включает непредельный каучук, вулканизующую группу, белую сажу, стеарин, белила цинковые, продукт взаимодействия метакриловой кислоты и триглицидилового эфира триметилолпропана с содержанием эпоксидных групп 9,7-18,4% в количестве 3-12 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Изобретение позволяет снизить вязкость резиновой смеси и увеличить динамическую выносливость вулканизатов, что позволяет улучшить технологические свойства резиновой смеси и эксплуатационные свойства вулканизатов. 6 з.п. ф-лы, 5 табл., 2 пр.

1. Вулканизуемая резиновая смесь на основе непредельного каучука, отличающаяся тем, что в ее состав входит продукт взаимодействия метакриловой кислоты и триглицидилового эфира триметилолпропана ЭМА-ТМП с содержанием эпоксидных групп 9,7-18,4% при следующем соотношении ингредиентов, мас. ч.:
Непредельный каучук 100,0 Вулканизующая группа 4,5-4,8 Белая сажа БС-100 или Зеосил 1165 40,0-80,0 Стеарин технический 1,5-2,0 Белила цинковые (окись цинка) 4,0-5,0 Нефтяной мягчитель 0-10,0 Замедлитель подвулканизации 0-0,5 Стабилизатор 0-5,0 Антистатическая добавка 0-1,0 Кислота бензойная 0-0,5 Продукт взаимодействия метакриловой кислоты   и триглицидилового эфира триметилолпропана   ЭМА-ТМП с содержанием эпоксидных групп 9,7-18,4% 3-12

2. Вулканизуемая резиновая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что содержит комбинацию синтетических каучуков СКМС-30РП, БС-45АКН и СКД или комбинацию натурального и синтетических каучуков СКС-30 АРК и СКД-Н.

3. Вулканизуемая резиновая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что вулканизующая группа представлена серой 2,0 мас. ч., каптаксом (2-меркаптобензтиазолом) 2,5 мас. ч. и тиурамомД (тетраметилтиурамдисульфидом) 0,3 мас. ч. или серой 2,0 мас. ч. и сульфенамидом Ц 2,5 мас. ч.

4. Вулканизуемая резиновая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве нефтяного мягчителя содержит светлый нефтяной мягчитель или масло ПН-6Ш.

5. Вулканизуемая резиновая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве замедлителя подвулканизации содержит сантогард PVI.

6. Вулканизуемая резиновая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве стабилизатора содержит воск микрокристаллический ЗВП 2,0 мас. ч., диафен ФП 1,0 мас. ч. и ацетонанил Н 2,0 мас. ч.

7. Вулканизуемая резиновая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве антистатической добавки содержит сульфонол.