Термопластичная эластомерная композиция на основе натурального каучука и поливинилхлорида Российский патент 2018 года по МПК C08L7/00 C08L27/06 C08K3/06 C08K3/22 C08K5/09 C08K5/47 

Описание патента на изобретение RU2655345C1

Изобретение относится к области полимерных термопластичных композиций на основе натурального каучука и поливинилхлорида. Композиции предназначены для изготовления изделий с повышенным уровнем бензомаслостойкости - уплотнителей, ремней, конвейерных лент, шлангов, и деталей с повышенной озоно- и атмосферостойкостью, используемых в различных отраслях промышленности.

Известны термопластичные эластомерные композиции на основе натурального каучука и поливинилхлорида, для повышения совместимости которых используются сопромоторы (патент WO 0034383, МПК C08L 7/00, C08L 7/02, C08L 9/02, C08L 9/04, C08L 77/06, C08L 23/06, C08L 23/08, C08L 23/12, C08L 75/04, опубл. 15.06.2000).

Недостатком данных композиций является снижение высокоэластичности вулканизатов, так как для обеспечения совместимости компонентов основы снижено содержание натурального каучука в композиции.

Известны резиновые смеси на основе натурального каучука и хлорсульфированного полиэтилена 50/50, содержащие поливинилхлорид в качестве совмещающего компонента для лучшей гомогенизации двух основ (Influence of Poly(vinyl chloride) on Natural rubber/Chlorosulfonated polyethylene blends / M. Phiriyawirut, S. Luamlam // Open Journal of Organic Polymer Materials, 2013, 3, 81-86).

Недостатком данных смесей являются низкие деформационно-прочностные показатели и низкое значение твердости по Шору.

Известны эластомерные смеси натурального каучука, модифицированного путем привитой сополимеризации со стиролом и метилметакрилатом, и поливинилхлорида (Blends of Poly(Vinyl Chloride) (PVC)/Natural Rubber-g-(Styrene-co-Methyl Methacrylate) for Improved Impact Resistance of PVC / W. Arayapranee, P. Prasassarakich, G.L. Rempel // Journal of Applied Polymer Science, Vol. 93, 1666-1672 (2004)).

Недостатком данных смесей является низкая интегрированность каучука и поливинилхлорида, а также необходимость предварительной модификации натурального каучука, в результате чего данный компонент представляет собой смесь модифицированных каучуков и гомополимеров, что не позволяет эффективно улучшить свойства вулканизата.

Наиболее близкой является эластомерная композиция на основе натурального каучука и поливинилхлорида, содержащая вулканизующую группу (Latex Stage Blending of Natural Rubber and Poly(Vinyl Chloride) for Improved Mechanical Properties / Laliamma J., Rani J. // International Journal of Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials, Vol. 54, Is. 5, 387-396). Основу получают под действием уксусной кислоты из смеси латекса каучука и дисперсии поливинилхлорида в воде.

Недостатком эластомерной композиции является многостадийный процесс получения, а также использование поливинилхлорида в виде дисперсии, при этом частицы ПВХ в композиции получаются крупными, что не обеспечивает хорошей интегрированности компонентов основы.

Задачей данного изобретения является разработка термопластичной эластомерной композиции на основе натурального каучука (НК) и поливинилхлорида (ПВХ), обеспечивающей для вулканизатов снижение относительного удлинения и снижение степени равновесного набухания в органических растворителях.

Техническим результатом являются повышенная стойкость вулканизата термопластичной эластомерной композиции к воздействию органических жидкостей и агрессивных сред при сохранении его деформационно-прочностных свойств.

Технический результат достигается при использовании термопластичной эластомерной композиции на основе натурального каучука и поливинилхлорида, выделенных одновременно из смеси, содержащей оксид цинка, стеариновую кислоту, серу, стабилизатор и ускоритель вулканизации, при этом в качестве стабилизатора композиция содержит стеарат кальция, в качестве ускорителя вулканизации - каптакс, а в качестве основы - натуральный каучук и поливинилхлорид, выделенные из смеси латексов под действием полидиаллилдиметиламмоний хлорида, при следующем соотношении компонентов композиции, масс. ч.:

Натуральный каучук 90 Поливинилхлорид 10 Оксид цинка 4,5 Стеариновая кислота 0,45 Стеарат кальция 0,5 Каптакс 0,63 Сера 2,7.

Сущность заявляемого технического решения заключается в получении термопластичной эластомерной композиции на основе неполярного эластомера (НК) и полярного термопласта (ПВХ), полученных из смеси их латексов с помощью полидиаллилдиметиламмоний хлорида (ПДАДМАХ), который функционирует как универсальный коагулянт. При этом размеры частиц ПВХ очень малы (0,1-0,5 мкм) и равномерно распределены в непрерывной эластомерной фазе.

Использование в составе термопластичной эластомерной композиции такой основы, позволяет обеспечить высокую стойкость к воздействию органических жидкостей и агрессивных сред, а также повышает деформационно-прочностные свойства вулканизата.

В составе основы для термопластичной эластомерной композиции использовали высокоаммиачный натуральный латекс ГОСТ 29081-91, поливинилхлоридный латекс марки ЕП-6602-С и, в качестве коагулянта - полидиаллилдиметиламмоний хлорид (ПДАДМАХ) - полиэлектролит водорастворимый катионный марки ВПК-402 ТУ 2227-184-00203312-98 «Каустик». В качестве вулканизующей группы композиции используют стандартные компоненты: стеариновую кислоту, оксид цинка, каптакс и серу, а в качестве стабилизатора для ПВХ - стеарат кальция.

Составы термопластичных эластомерных композиций на основе НК и ПВХ приведены в таблице 1.

Были исследованы характеристики вулканизата термопластичной эластомерной композиции, полученной в результате вулканизации заявленной термопластичной эластомерной композиции.

Деформационно-прочностные свойства термопластичной эластомерной композиции на основе натурального каучука и поливинилхлорида были определены по ГОСТ 270-75. Твердось Шора А была определена по ГОСТ 263-75. Набухание вулканизатов композиций проводилось при выдерживании вулканизатов в разных растворителях в течение 96 часов: гексан ТУ 6-09-3875-78, бензол ГОСТ 5955-75, толуол ГОСТ 5789-78 и о-ксилол ТУ 2631-008-44493179-97, и рассчитывалась по формуле:

где W1 и W2 - навески исходного и набухшего образцов соответственно, г.

Характеристики термопластичных эластомерных композиций на основе НК и ПВХ представлены в таблице 2.

Из таблицы видно, что вулканизат из заявляемой термопластичной эластомерной композиции обладает повышенными деформационно-прочностными свойствами. Соотношение НК и ПВХ в составе композиции, в сочетании с остальными компонентами, позволяет повысить твердость и уменьшить степени равновесного набухания, а следовательно, повысить стойкость к воздействию органических жидкостей и агрессивных сред.

На фиг. 1 показано СЭМ-изображение термопластичной эластомерной композиции НК/ПВХ 90/10. Изображение получено с помощью сканирующего электронного микроскопа VERSA 3D DualBeam (FEI, США) и показывает размерность частиц поливинилхлорида, обеспечивающее эффективную интеграцию ПВХ и НК в основе композиции.

На фиг. 2-5 показаны графики, иллюстрирующие степени набухания вулканизатов из заявленной термопластичной эластомерной композиции (кривая 1) и вулканизатов на основе натурального каучука (кривая 2) в органических растворителях: гексане (фиг. 2), бензоле (фиг. 3), толуоле (фиг. 4) и о-ксилоле (фиг. 5).

Вулканизаты (кривая 2) на основе натурального каучука получали вулканизацией с помощью вулканизации такой же вулканизующей группы, с использованием каучука, полученного коагуляцией муравьиной кислотой (Большой справочник резинщика. Ч. 1. Каучуки и ингредиенты / Под ред. С.В. Резниченко, Ю.Л. Морозова. - М.: ООО «Издательский центр «Техинформ» МАИ», 2012. - 744 с. - стр. 106, 110).

Из графиков видно, что степень набухания термопластичной эластомерной композиции на основе композиции НК/ПВХ 90/10 ниже, чем у вулканизатов на основе натурального каучука, следовательно, эта композиция более стойкая к воздействию органических жидкостей.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример.

Для получения термопластичной эластомерной композиции на основе натурального каучука и поливинилхлорида в емкость с 116 г высокоаммиачного натурального латекса (сухой остаток 61,77%) и 25 г нестабилизированного латекса поливинилхлорида (сухой остаток 31,38%) прилили дистиллированной воды в массовом отношении смесь латексов: вода, равном 1:2. Смесь перемешивали в течение 2 часов, далее добавили к ней 63,2 г 1%-го раствора ПДАДМАХ. Время коагуляции составило 12 ч. Полученную крошку отделили фильтрованием, затем сушили при 70°С в течение 12 час.

В смесителе Брабендер при температуре 40-50°С и скорости вращения 70 об/мин в полученную основу ввели вулканизующую систему (количества компонентов в соответствии с таблицей 1).

Для получения вулканизата термопластичную эластомерную композицию вулканизировали на прессе под давлением при 143°С в течение 15 минут.

Таким образом, вулканизаты из термопластичной эластомерной композиции на основе натурального каучука и поливинилхлорида, выделенных из смеси латексов под действием полидиаллилдиметиламмоний хлорида, содержащей вулканизующую группу при заявленном соотношении компонентов, обладают повышенной стойкостью к воздействию органических жидкостей и агрессивных сред при сохранении их деформационно-прочностных свойств.

Похожие патенты RU2655345C1

название год авторы номер документа
Способ получения термопластичного эластомера на основе натурального каучука и поливинилхлорида 2017
  • Навроцкий Валентин Александрович
  • Фам Ким Дао
  • Гайдадин Алексей Николаевич
RU2663045C1
Эластомерная композиция на основе натурального каучука 2017
  • Гайдадин Алексей Николаевич
  • Фам Ким Дао
  • Навроцкий Валентин Александрович
RU2664070C1
Способ вулканизации резиновой смеси на основе натурального каучука 2017
  • Навроцкий Валентин Александрович
  • Фам Ким Дао
  • Гайдадин Алексей Николаевич
RU2655332C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОПЛАСТИЧНОЙ ЭЛАСТОМЕРНОЙ КОМПОЗИЦИИ 2012
  • Сафронов Сергей Александрович
  • Гайдадин Алексей Николаевич
  • Навроцкий Валентин Александрович
  • Чепурнова Евгения Владимировна
  • Куратова Анастасия Владимировна
  • Анкудинов Александр Владимирович
  • Зарудний Ярослав Викторович
RU2497844C1
МАСЛОТЕПЛОСТОЙКАЯ ЭЛАСТОМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2019
  • Хорова Елена Андреевна
  • Третьякова Наталья Александровна
RU2714351C1
РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ 1992
  • Канаузова А.А.
  • Донцов А.А.
  • Сигов О.В.
  • Рогозина Т.Е.
  • Камзолова З.А.
  • Лебедева И.Н.
RU2010814C1
Водонефтенабухающая термопластичная эластомерная композиция 2018
  • Сафронов Сергей Александрович
  • Петренко Екатерина Андреевна
  • Махинов Максим Олегович
RU2690929C1
Полимерная композиция для особо сложных условий эксплуатации 2018
  • Сальников Дмитрий Игоревич
RU2690928C1
Озоностойкая эластомерная композиция на основе бутадиен-стирольного каучука 2018
  • Тужиков Олег Олегович
  • Бочкарёв Евгений Сергеевич
  • Солодовникова Кристина Владимировна
  • Буравов Борис Андреевич
  • Сычев Николай Владимирович
  • Медников Станислав Владимирович
RU2693766C1
ЭЛАСТОМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2022
  • Хорова Елена Андреевна
  • Третьякова Наталья Александровна
  • Бобров Сергей Петрович
RU2786014C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 655 345 C1

Реферат патента 2018 года Термопластичная эластомерная композиция на основе натурального каучука и поливинилхлорида

Изобретение относится к области полимерных термопластичных композиций, предназначенных для изготовления изделий с повышенным уровнем бензомаслостойкости - уплотнителей, ремней, конвейерных лент, шлангов, и деталей с повышенной озоно- и атмосферостойкостью. Композиция содержит компоненты при следующем соотношении, масс.ч.: натуральный каучук (90); поливинилхлорид (10); оксид цинка (4,5); стеариновая кислота (0,45); стеарат кальция (0,5); каптакс (0,63); сера (2,7). Натуральный каучук и поливинилхлорид выделены из смеси латексов под действием полидиаллилдиметиламмонийхлорида. Обеспечивается повышенная стойкость вулканизата термопластичной эластомерной композиции к воздействию органических жидкостей и агрессивных сред при сохранении его деформационно-прочностных свойств. 2 табл., 5 ил.

Формула изобретения RU 2 655 345 C1

Термопластичная эластомерная композиция на основе натурального каучука и поливинилхлорида, выделенных одновременно из смеси, содержащая оксид цинка, стеариновую кислоту, серу, стабилизатор и ускоритель вулканизации, отличающаяся тем, что в качестве стабилизатора композиция содержит стеарат кальция, в качестве ускорителя вулканизации - каптакс, а в качестве основы - натуральный каучук и поливинилхлорид, выделенные из смеси латексов под действием полидиаллилдиметиламмоний хлорида, при следующем соотношении компонентов композиции, масс. ч.:

Натуральный каучук 90 Поливинилхлорид 10 Оксид цинка 4,5 Стеариновая кислота 0,45 Стеарат кальция 0,5 Каптакс 0,63 Сера 2,7

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2655345C1

LALIAMMA J., RANI J., Latex Stage Blending of Natural Rubber and Poly(Vinyl Chloride) for Improved Mechanical Properties, International Journal of Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials, 2005, Vol
Видоизменение прибора для получения стереоскопических впечатлений от двух изображений различного масштаба 1919
  • Кауфман А.К.
SU54A1
Аппарат для получения газа под высоким давлением для работы в поршневом или турбинном двигателе 1922
  • Толмачев Г.С.
SU387A1
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПЛЕНОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ 1990
  • Перехода Б.Н.
  • Сидоров В.В.
  • Майдурова В.А.
  • Боткина Н.Н.
  • Лановая Г.А.
RU2022979C1
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ КАУЧУКОВ ЭМУЛЬСИОННОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ИЗ ЛАТЕКСОВ 2011
  • Иванов Константин Михайлович
  • Рачинский Алексей Владиславович
  • Один Андрей Петрович
  • Малыгин Алексей Викторович
  • Глуховцев Сергей Иванович
  • Букреев Николай Ильич
  • Мазина Людмила Анатольевна
RU2489446C2
US 6166143 A, 26.12.2000
CN 101070393 A, 14.11.2007.

RU 2 655 345 C1

Авторы

Гайдадин Алексей Николаевич

Фам Ким Дао

Навроцкий Валентин Александрович

Даты

2018-05-25Публикация

2017-07-11Подача