Эластомерная композиция на основе натурального каучука Российский патент 2018 года по МПК C08L7/00 C08K3/06 C08K3/22 C08K5/09 C08K5/47 

Изобретение относится к области эластомерных композиций на основе натурального каучука, предназначенных для производства автомобильных шин, полимерных напольных покрытий, промышленных шлангов, транспортеров, лент, ремней, разнообразных строительных материалов и т.д.

Известна вулканизуемая эластомерная композиция на основе натурального каучука, включающая серу или серусодержащий отверждающий агент и органический источник радикалов, выбранный из рядов непредельных или пероксидных соединений [патент US №2909584, МПК С08К 5/14, опубл. 20.10.1959].

Недостатком данной вулканизуемой композиции является образование побочных продуктов, которые остаются в составе вулканизата и придают ему неприятный запах.

Известна композиция на основе натурального каучука, содержащая серу в качестве вулканизирующего агента, ускоритель вулканизации и активатор вулканизации, выбранный из ряда карбамат аммония [патент US №2635124, МПК С08К 5/00, опубл. 14.04.1953].

Недостатком данной композиции является неусточивость при переработке используемых карбаматов аммония, так как при высокой температуре они быстро распадаются на диоксид углерода и аминосоединение.

Наиболее близкой является ненаполненная эластомерная композиция на основе натурального каучука, на 100 мас.ч. каучука содержащая вулканизующую систему в составе 0,5 мас.ч. стеариновой кислоты, 0,7 мас.ч. 2-меркаптотиазола (каптакса), 5,0 мас.ч. оксида цинка и 3,0 мас.ч. серы. Каучук, используемый в композиции выделяют из натурального латекса стандартным способом, посредством муравьиной кислоты [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].

Недостатком данной композиции является загрязнение промышленных сточных вод, низкое значение рН за счет использование кислоты в процессе коагуляции, создание неприятного запаха от разложения белков и липидов в кислотной среде.

Задачей данного технического решения является разработка эластомерной композиции, обеспечивающей оптимальную густоту сшивок в вулканизате.

Техническим результатом является получение из эластомерной композиции на основе натурального каучука вулканизатов с повышенными деформационно-прочностными свойствами.

Технический результат достигается при использовании эластомерной композиции на основе натурального каучука, выделенного из натурального латекса, включающей стеариновую кислоту, оксид цинка, каптакс и серу, при этом композиция содержит натуральный каучук, выделенный путем обработки натурального латекса полимерным коагулянтом полидиаллилдиметиламмоний хлоридом, при следующем соотношении компонентов композиции, мас.ч.: натуральный каучук 100, стеариновая кислота 0,5, оксид цинка 5,0, каптакс 0,7, сера 3,0.

Сущностью изобретения является использование качественно другого натурального каучука, выделенного из раствора стандартного высокоаммиачного натурального латекса ГОСТ 29081-91 с помощью полимерного коагулянта полидиаллилдиметиламмоний хлорида (ПДАДМАХ), который разрушая эмульсионную систему латекса, взаимодействует с эмульгатором (белково-фофолипидным слоем) с образованием нерастворимого и недиссоциирующего комплекса с аминокислотами:

,

который остается в структуре каучука (подтверждается большим содержанием азота в каучуке). В результате качественного изменения каучука увеличивается его средневязкостная молекулярная масса, что обеспечивает улучшение деформационно-прочностных характеристик вулканизатов, полученных из эластомерных композиций на его основе.

Для выделения каучука использовался полиэлектролит водорастворимый катионный - полидиаллилдиметиламмоний хлорид (ПДАДМАХ) марки ВПК-402 ТУ 2227-184-00203312-98 «Каустик».

Составы эластомерных композиций на основе натурального каучука приведены в таблице 1.

Содержание азота в каучуке определено на установке элементного анализа Elementar vario EL. Вязкость растворов полимеров для расчета средневязкостной молекулярной массы определяли по ГОСТ 18249-72. Средневязкостная молекулярная масса рассчитывается по уравнению Марка-Хаувинка-Куна [L. Scott and A. Magat, "The Viscosity-Molecular Weight Relation for Natural Rubber," vol. 50, no. 4, pp. 1480-1483, 1943], где K=5,02⋅10^-4 дл/г и α=0,667. Результаты исследований приведены в таблице 2.

Деформационно-прочностные свойства вулканизатов, полученных из эластомерных композиций на основе натуральных каучуков, представленные в таблице 3, определяли по ГОСТ 270-75.

Из таблиц 2 и 3 видно, что использование натурального каучука, полученного с помощью полимерного коагулянта и образование комплекса последнего с эмульгатором позволяет повысить молекулярную массу каучука и плотность сшивки в вулканизате (M_H-M_L - показатель плотности сшивки), в результате чего эластомерная композиция по примеру имеет повышенные деформационно-прочностные показатели.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример. В емкость с 140 г латекса (с содержанием каучука 61%) прилили дистиллированной воды (1 мас.ч. натурального латекса по ГОСТ 29081-91 на 2 мас.ч. воды). В разбавленный латекс при перемешивании ввели 1 мас.% водный раствор полимерного коагулянта ПДАДМАХ дозировкой 5 кг/т каучука (42 г раствора). Время коагуляции составляло в диапазоне 6-10 часов. Полноту коагуляции оценивали визуально по прозрачности серума (латексного раствора) или гравиметрическим методом. Выделенную крошку каучука отделяли от серума, промывали водой и высушивали при температуре 100-110°С в течение 3,5-4 часов.

Выход натурального каучука составил 95,5%.

Вулканизат из эластомерной композиции на основе полученного натурального каучука, в соответствии с составом, указанным в таблице 1, был получен на вальцах в течение 10 мин.

Таким образом, использование эластомерной композиции на основе натурального каучука, выделенного из натурального латекса путем его обработки полимерным коагулянтом полидиаллилдиметиламмоний хлоридом, включающей стеариновую кислоту, оксид цинка, каптакс и серу, при заявленном соотношении компонентов позволяет получить вулканизаты с повышенными деформационно-прочностными свойствами.

Изобретение относится к полимерной промышленности и может быть использовано для производства автомобильных шин, напольных покрытий, промышленных шлангов, транспортеров, лент, ремней, строительных материалов. Эластомерная композиция на основе натурального каучука включает компоненты при следующем соотношении, мас.ч.: натуральный каучук 100; стеариновая кислота 0,5; оксид цинка 5,0; каптакс 0,7; сера 3,0. Натуральный каучук выделен из натурального латекса полимерным коагулянтом полидиаллилдиметиламмоний хлоридом. Обеспечивается повышение деформационно-прочностных свойств за счет увеличения средневязкостной массы каучука. 3 табл., 1 пр.

Эластомерная композиция на основе натурального каучука, выделенного из натурального латекса, включающая стеариновую кислоту, оксид цинка, каптакс и серу, отличающаяся тем, что композиция содержит натуральный каучук, выделенный путем обработки натурального латекса полимерным коагулянтом полидиаллилдиметиламмоний хлоридом при следующем соотношении компонентов композиции, мас.ч.:

Натуральный каучук 100 Стеариновая кислота 0,5 Оксид цинка 5,0 Каптакс 0,7 Сера 3,0