Способ получения термопластичного эластомера на основе натурального каучука и поливинилхлорида Российский патент 2018 года по МПК C08J3/24 C08L7/00 C08L27/06 C08K3/06 C08K3/22 C08K5/09 C08K5/47 

Описание патента на изобретение RU2663045C1

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

Известен способ получения термопластичного эластомера 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). Способ состоит из двух этапов и заключается в формировании каучуковой фазы (резиновой матрицы), состоящей из натурального каучука, сопромоторов и добавок. Резиновая матрица образуется в процессе смешивания, при температуре менее 120°С. Второй этап смешивания осуществляют в расплаве или посредством динамической вулканизации. Термопластичный эластомер формируется путем смешивания фазы поливинилхлорида и каучуковой фазы при температуре, достаточной, по меньшей мере, для смягчения поливинидхлорида и дальнейшей вулканизации полученной композиции.

Недостатком данного способа является термическое разрушение резиновой матрицы при смешении и плохая интеграция компонентов композиции, вызванная необходимостью ограничения температурного режима процесса.

Известен способ получения резин на основе натурального каучука и хлорсульфированного полиэтилена 50/50, содержащих 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). Компоненты эластомера смешивали на двухвалковой мельнице при комнатной температуре. Вулканизацию смеси проводили с использованием гидравлического горячего пресса при 160°С под давлением 15 МПа.

В данном способе поливинилхлорид используется в качестве сшивки для двухкомпонентной основы. Недостатком способа является необходимость использования высоких температур и давления. Кроме этого низкое количество каучука ухудшает пластичность резин.

Известен способ получения эластомера на основе 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)). Перед выделением натурального каучука из стабилизированного латекса проводили его модификацию. После этого латекс коагулировали и выделяли модифицированный каучук. Порошок из ПВХ и привитого сополимера смешивали в расплаве, куда добавляли предварительно подготовленную вулканизующую смесь. Полученную композицию вулканизировали на экструдере при температуре 165°С.

Недостатком способа является образование смеси из модифицированного натурального каучука, свободного каучука, сополимеров и гомополимеров модифицирующих мономеров. Кроме этого способ не обеспечивает эффективной интегрированности каучука и поливинилхлорида, что не позволяет эффективно улучшить свойства вулканизата.

Наиболее близким является способ получения эластомера на основе натурального каучука и поливинилхлорида, которую получают под действием уксусной кислоты на смесь латекса каучука и дисперсии поливинилхлорида в воде (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). Латекс натурального каучука и дисперсию поливинилхлорида смешивают с помощью высокоскоростной механической мешалки. Полученную смесь коагулируют 2%-ой уксусной кислотой. В выделенную смесь основы при 150°С вводят оксид цинка, стеариновую кислоту, антиоксидант NA 4020, перемешивают и при охлаждении на двухвалковых вальцах добавляют диоктилфталат, ускоритель вулканизации и серу. Полученную композицию вулканизуют.

Недостатком способа 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 способа получения термопластичного эластомера на основе натурального каучука (НК) и поливинилхлорида (ПВХ), обеспечивающего эффективную интеграцию указанных компонентов в вулканизате.

Техническим результатом являются повышенная стойкость термопластичного эластомера к воздействию органических жидкостей и агрессивных сред при сохранении его деформационно-прочностных свойств.

Технический результат достигается при реализации способа получения термопластичного эластомера на основе натурального каучука и поливинилхлорида, заключающегося в коагуляции латекса натурального каучука из его смеси с водной дисперсией поливинилхлорида, введении в полученную основу вулканизующей системы и последующей вулканизации образованной композиции, при этом коагуляцию проводят под действием 1% водного раствора полидиаллилдиметиламмоний хлорида, в качестве водной дисперсии поливинилхлорида используют нестабилизированный латекс поливинилхлорида, а вулканизующую систему вводят при температуре 50°С.

Сущность заявляемого технического решения заключается в одновременном выделении неполярного эластомера (натурального каучука) и полярного термопласта (поливинилхлорида) в результате действия универсального для данной системы коагулянта полидиаллилдиметиламмоний хлорида (ПДАДМАХ) из смеси из латексов. При этом размеры частиц ПВХ очень малы (0,1-0,5 мкм) и равномерно распределены в непрерывной эластомерной фазе.

Получение термопластичного эластомера с использованием такой основы позволяет обеспечить высокую стойкость к воздействию органических жидкостей и агрессивных сред, а также повышает деформационно-прочностные свойства вулканизата.

Были исследованы характеристики полученного термопластичного эластомера.

Деформационно-прочностные свойства были определены по ГОСТ 270-75. Твердость Шора А была определена по ГОСТ 263-75. Набухание термопластичного эластомера 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 термопластичного эластомера на основе НК и ПВХ представлены в таблице.

Из таблицы видно, что полученный заявленным способом термопластичный эластомер обладает повышенными деформационно-прочностными свойствами, повышенной твердостью и меньшей степенью равновесного набухания, что обеспечивает 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 термопластичного эластомера, полученного по заявленному способу (кривая 1) и вулканизата на основе натурального каучука, полученного кислотной коагуляцией (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 термопластичного эластомера, полученного по заявленному способу, ниже, следовательно, он более стойкий к воздействию органических жидкостей.

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 кальции.

Способ осуществляется следующим образом.

Пример.

Для получения термопластичного эластомера 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 50°С и скорости вращения 70 об/мин в полученную основу ввели вулканизующую систему: 3,45 г оксида цинка, 0,34 г стеариновой кислоты, 0,38 г стеарата кальция, 0,48 г каптакса, 2,07 г серы.

Полученную термопластичную эластомерную композицию вулканизировали на прессе под давлением при 143°С в течение 15 минут с образованием термопластичного эластомера.

Таким образом, способ получения термопластичного эластомера на основе натурального каучука и поливинилхлорида, заключающийся в коагуляции смеси латекса натурального каучука и нестабилизированного латекса поливинилхлорида под действием 1% водного раствора полидиаллилдиметиламмоний хлорида, введении в полученную основу вулканизующей системы при температуре 50°С и последующей вулканизации образованной композиции, обеспечивает повышенную стойкость термопластичного эластомера к воздействию органических жидкостей и агрессивных сред при сохранении его деформационно-прочностных свойств.

Похожие патенты RU2663045C1

название год авторы номер документа
Термопластичная эластомерная композиция на основе натурального каучука и поливинилхлорида 2017
  • Гайдадин Алексей Николаевич
  • Фам Ким Дао
  • Навроцкий Валентин Александрович
RU2655345C1
Способ вулканизации резиновой смеси на основе натурального каучука 2017
  • Навроцкий Валентин Александрович
  • Фам Ким Дао
  • Гайдадин Алексей Николаевич
RU2655332C1
Эластомерная композиция на основе натурального каучука 2017
  • Гайдадин Алексей Николаевич
  • Фам Ким Дао
  • Навроцкий Валентин Александрович
RU2664070C1
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
ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТИ СОСТАВА КАУЧУК-ПОЛИОЛЕФИН 2005
  • Густафссон Петер
  • Карлссон Роланд
  • Мартенссон Хелена
RU2381248C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОПЛАСТИЧНОЙ ЭЛАСТОМЕРНОЙ КОМПОЗИЦИИ 2011
  • Навроцкий Валентин Александрович
  • Гайдадин Алексей Николаевич
  • Сафронов Сергей Александрович
  • Зарудний Ярослав Викторович
RU2458943C1
Водонефтенабухающая термопластичная эластомерная композиция 2018
  • Сафронов Сергей Александрович
  • Петренко Екатерина Андреевна
  • Махинов Максим Олегович
RU2690929C1
РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ 1992
  • Канаузова А.А.
  • Донцов А.А.
  • Сигов О.В.
  • Рогозина Т.Е.
  • Камзолова З.А.
  • Лебедева И.Н.
RU2010814C1
КОМПОЗИЦИЯ УСКОРИТЕЛЯ ДЛЯ КАУЧУКА 2006
  • Жоле Ван Эвер
RU2397184C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАТОЧНОЙ СМЕСИ ДИЕНОВОГО ЭЛАСТОМЕРА И ДИОКСИДА КРЕМНИЯ 2012
  • Де Годемари Бенуа
  • Лаффарг Жеральдин
  • Беррио Жюльен
RU2605253C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 663 045 C1

Реферат патента 2018 года Способ получения термопластичного эластомера на основе натурального каучука и поливинилхлорида

Изобретение относится к полимерной промышленности и может быть использовано для изготовления изделий с повышенным уровнем бензомаслостойкости - уплотнителей, ремней, конвейерных лент, шлангов, и деталей с повышенной озоно- и атмосферостойкостью. Осуществляют коагуляцию смеси латекса натурального каучука и нестабилизированного латекса поливинилхлорида под действием 1% водного раствора полидиаллилдиметиламмоний хлорида. Вводят в полученную основу вулканизующую систему при температуре 50°С с последующей вулканизацией образованной композиции. Обеспечивается повышение стойкости термопластичного эластомера к воздействию органических жидкостей и агрессивных сред при сохранении его деформационно-прочностных свойств. 1 табл., 1 пр., 5 ил.

Формула изобретения RU 2 663 045 C1

Способ получения термопластичного эластомера на основе натурального каучука и поливинилхлорида, заключающийся в коагуляции латекса натурального каучука из его смеси с водной дисперсией поливинилхлорида, введении в полученную основу вулканизующей системы и последующей вулканизации образованной композиции, отличающийся тем, что коагуляцию проводят под действием 1% водного раствора полидиаллилдиметиламмоний хлорида, в качестве водной дисперсии поливинилхлорида используют нестабилизированный латекс поливинилхлорида, а вулканизующую систему вводят при температуре 50°С.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2663045C1

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
ХИМИЧЕСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ под ред
Н.С
Зефирова, Москва, Большая российская энциклопедия, 1995, т.4, с.184, кол
Способ приготовления искусственной массы из продуктов конденсации фенолов с альдегидами 1920
  • Петров Г.С.
SU360A1
ХИМИЧЕСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ под ред
И.Л Кнунянца, Москва, Большая российская энциклопедия, 1992, т.3, с.620, кол
Ручное тестомесильное весло 1921
  • Игнатенко Ф.Я.
  • Смирнов Е.П.
SU1232A1
ХИМИЧЕСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ под ред
И.Л
Кнунянца, Москва, Советская энциклопедия, 1990, т.2, с.579, кол
СИГНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО К СПРИНКЛЕРНОЙ СИСТЕМЕ 1924
  • Невзоров В.М.
SU1149A1

RU 2 663 045 C1

Авторы

Навроцкий Валентин Александрович

Фам Ким Дао

Гайдадин Алексей Николаевич

Даты

2018-08-01Публикация

2017-07-11Подача