Вулканизуемая резиновая смесь Советский патент 1983 года по МПК C08L9/00 C08K3/04 

00

iu

00 Изобретение относится к резиновой промышпенности, в частности, к вулканиз емым резивовым смесям на основе карбоцепных каучуков дпя антистатичеасих И электропроводящих изделий. Известны вулкатщзуемые резиновые емеси на основе карбоцепных каучуков и активного печного технического ут-лерод из жидкого углеводородного сырья с коэффициентом пористости 1,5-3 и соо1 ношением площадей макропор и мшсропор 1:1-5 ll. Недостатком этих смесей является н удовлетворительная электропроводность прочность полученных из них резин. Кроме того, техничес1П1й углерод с высокой пористостью поверхности является довольно дорогим продутстом, так как увеличение пористости, вызванное г зификацией поверхности напопнитепп, при водит к уменьшению его выхода по отношению к.количеству израсходованного сырья. Наиболее близким к предлагаемой яв ляется вулканизуемая резинбвая смесь, включающая карбоцепной каучук и акт);ш ный печной технический углерод в виде агрегатбв сросшихся сферических частиц диаметров 110-600 А состепенью сра тания частиц в агрегате О,ОЗ-0,09 и .коэффициентом пористости ,. Однако вследствие нтюкой упорядочен ности углеродного материала частиц тех- уа- лерода (коэффициент упорядоченности углеродного материала частиц 0,8-1) вул1са1шзаты известной смеси характери зуются низкой электропроводностью. Цель изобретекия - повыше ще электропроводности резин из этой смеси. Поставленная цель достигается тем, что вул1санизуемая резиновая смесь на основе карбоцепного каучука и печного технического углерода в виде агрегатов сросшихся сферических частиц диаметром 110 - 600 А со степенью срастания частиц в агрегате 0,03 - 0,09, содерж печной технический углероД с )ици- ентом пористости частиц 1,12 - 1,45 И степенью упорядоченности материала частиц 1,5 - 4 в количестве 30 100 мас.ч. на 100. мас.ч. каучука. Основным отличием новой вулканизуемой резиной смеси является приме дайие технического углерода с повышенной упорядоченностью материала частим и микропористостью частиц. Дпя оценки степени упорядоченности материала части техшчеашго углерода использована методика, основанная ш определении устойЧИ.ВОСГИ техугперода к газификации водяным najTOM. Для этого образец техниЧ ческого углерода в количестве 300 г помещают в муфельную печь, наг-рэвают в токе аргона до , охлаждают водяным паром, отбирают пробу и определяют удельную адсорбционную поверхность, после чего цшсл газификации повторяют. За показатель степегда упорядоченности материала частиц принимают отношение показателя удельной адсорбционной поверхности техуглерода к разности пока зателей удельной адсорбционной поверх™ : ности после второго и первого циклов газификации. Чем менее упорядочен материал частиц, наяопштеля, тем более подвер--., жен он газификации, в результате которой увеличивается удельная адсорбционная поверхность, и тем ниже рассчитанный по данной методике показатель степени упо рядоченности материала частиц. Печной технический углерод,попученный По серийной технологии, HJ -ieeT степеtib упорядоченности материала частиц 0,8-1. Термоотра.ботка печного технического углерода в инергной среде при 900 1400° С с последующей дезактивацией путем обработки водородом при 20 в течение 2-180 мин {в зазиси мости от температуры обработки) приводит к увеличению степени упорядоченнооти материала частиц при очень незначительном повышении их микропористости. Термообработка и ,дезакт|шация могут быть ос5ществлень в процессе получения технического углерода .после небольших изменений в технологической схеме заключительных операций, при этом для дез активации могут быть использованы отходящие газы с содержанием водорода не менее 10%. Повышение упорядоченности материала частиц техуглерода приводит к резкому увеличению электропроводности резин при сохранении высокой их прочное-,/ ти. При этом степень упорядоченности материала частиц техуглерода должна находиться в пределах 1,5-4, гак как прич меньшей степени упорядоченности техуглерода резины не отличаются по электропроводности отрезин по прототипу, а увеличение степеш-i упорядоченности выше 4 приводит к снижению прочности резин, что нежелательно. Одновременно с ростом упорядоченности материала частиц при термообработке техутлерода вследствие процессов о.без-. летучивания несколько увеличивается его мшсропорисго.стьв При этом коэффициент микропористости йзмвЕшется S яределах 3101 1,12--1,45. При коэ||фици0нте микропористости менее 1,12 резины по электропроводности не отличаются от резин по прототипу, а коэффивдент более 1,43 невозможно получить из-за одновременно идущего процесса графитрзаиин, при котором количество микропор у леньшается. Вулканизуемая резиновая смесь может быть приготовлена йа основе любого из известных карбоцепных каучуиов или их комбинаций - изопреновых, бутадиеновых хлоропреновых, сополимеров бутадиена со стиролом, метилстиролом или акрилонит- рилом. В зависимости от состава и назна чения смеси содержание технического уг лерода Может изменяться от 30 до 100 Мас.ч, на 1ОО мас.ч. каучуков. При меньшем содержании техуглерода не достигается требуемого уровня электропроводности резин, а при увеличении содержания выше верхнего предела ухудшаются технологические свойства смеси и прочностные свойства полученных из нее резин без заметного увеличения электропро водности, что нежелательно. Кроме каучуков и технического углерода с указанной выше степенью упорядоченности материала частиц, смесь содержит серу, ускорители и активаторы вулканизации, а. также может содержать противостарители пластификаторы и други-6 целевые добавки в обычно принятых для них количествах. Пршгхэтрвление смеси осуществляется на обычном технологичестом оборудовании (вальцы, резиносмесители и др.) без существенных изменений действующих режимов. Пример 1, На лабораторных вальцах при температуре валков 5О + i готовят вулканизуемую резиновую смесЁ. следующего состава, мас.ч.: бутадиен-метйлстирольный каучук СКМС-ЗО АРК 1ОО; стеарин ; окись цинка S; альтакс 2; сера 2; печной технический углерод ПМ-105 по ТУ 3811562-77 (подвергнутый термообработке в течение 30 мин при в среде аргона и об работке водородом в течение 2 мин при :300 С) 5О. Для сравнения готовят контрольную смесь (прототип), включающую в качестве наполнителя такое же количество серийного не подвергавшегося модификации техническог9 углерода ПМ-105. Готовят также вторую контрольную композиишо с таким же количеством микропористого печного технического углерода ПМЭ-10О по ТУ 384157О-79 (базовый объект). S Из полученных смесей вулканизуют образцы в прессе при в течеию ВО мин. Прочностные сявойства вулкан затов определяют по ЮСТ 27О-75, а удельное объемное электросопрогввлвйяе потенциометркческим методом. Результаты анализа образцов твхни- . ческого углерода и свойства вулкаюхзатов приведены в табл. 1. , П р и м е р 2. Вулканизуемую резиновую смесь Ъотовят и испытывают по примеру 1, но применяют продукт термообработки ПМ-1О5 в аргоне в гечение 1 ч при с последующей дезактивацией водородом в течение 30 мин при . Результаты анализа техугперода и испытания вулканизатов смеси приведены в табл. 1. Пример 3. Вулканизуемую резиновую смесь готовят и испытывают по . примеру 1, но применяют п хэдукт термообработки ПМ-105 в азоте в течение 6 ч при 1-О50 С с последующей дезактивацией водородом в течение 3 ч при . Результаты анализа техуглерода и испытания вулканизатов смеси приведены в табл. 1. Приме р 4. Вулканизуемую . резиновую смесь готовят и испытывают по примеру 3, во количество моди4йцированного технического углерода ПМ-1О5 уменьшают до 30 мас.ч.йа 10О мае.ч. каучука. Результаты испьттания вулканизатов смеси в сравнении с данными для конт.--; рольной смеси, содержащей такое же количество немодифицированного ПМ-105, пр шедены в табл. 1. Пример 5. Вулканизуемую резиновую смесь готовят и испытывают по примеру 1, но приьданнют продукт термообработки технического углерода П-226М в смеси эквимолярных количеств азота и водорода в 3 ч при 105О°С с последующей дезактивацией смесью .эквимолярных количеств азота, водорода, углекислого , газа и воды в течение 1ч: при в количестве 70 мас.ч. на 100 мар.ч. каучука. Результаты анализа техугперода и иопытания вулканизатов смеси в сравнении с данными для контрольной смеси, со- , держащей такое же количество немодифиг цироваиного П-226М, приведены в табп.2 , П р и м е р . 6. Вулканизуемую, резиновую смесь готовят и испытывают по

примеру 5, но количество модифниирова: ноге тех1тческого углерода увеличивают до 1ОО мас.ч. на 1ОО мас.ч. каучука.

Результаты испытания приведены в табл, 2.

Из приведенных в табл. 1 данных Б-ВДно, что вулканизаты опьттных смесей, . содержащих печной технический углерод с повышенной степенью упорядоченности материала частиц, имеют по сравнению с из сме.си по прототипу на два порядка меньшее удельиое объемное эпек

тросопротивление, т.е. более высокую электропроводность при близких значетгях прочности. При близкой электропроводности они на 14-23% превосходят по

прочности контрольные вулканизаты с высокопористым печным техническим углеродом ПМЭ-ЮОВ, применяюu ШvIcя в настоящее время в промышленности. Преимущества опь1т,ных резин по электропроводности перед резинами из смеси по про тотипу сохраняются и при более высоких содержаниях наполнителя (табл. 2).

Таблица 2

ВУЛКАНИЗУЕМАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ на основе карбоиепного кауяука, включающая печной технический углерод в виде агрегатов сросщихся сферических частиц диаметром 110 - 6ОО X со степе ныо срастания частиц в агрегате О,ОЗ0,О9, отличающаяся тем, что, с целью повышения электропррвопностй резин из данной смеси, онасодержит печной технический углерод с коэффициентом пористости частиц 1,12-1,45 и степенью упорядоченности материала частиц 1,5-4 в количестве 30100 мас.ч. на 10О мас.ч. каучука.