Способ получения модифицированной сажи для резин Советский патент 1984 года по МПК C09C1/58 

j;

9д ЭО

:л

Изобретение относится к технологии производства модифицированной сажи, которая может быть использована в качестве усиливающего наполнителя вулканизатов в шинной промышленности, преимущественно для получения резин с высокими потерями в сверхвысокочастотном диапазоне электромагнитных волн.

Известен способ обработки сажи дл полимерных композиций с водным раствором борной кислоты или ее соли с образованием при этом гранул с последующей сушкой и прокалкой их при 1600-2500°С l .

Однако обработанная по данному способу сажа имеет низкую массовую прочность частиц и в составе резины не придает ей высоких высокочастотных потерь.

Известен также способ получения модифицированной сажи для резин, включающий смешение пылящей сажи с водным раствором модифицирующей добав1Ш, представляющей собой сополимер метакриловой кислоты и бутилметакрилата или метакрилата,,в количестве 0,1-0,25% от массы сажи с последующей сушкой полученного продукта при 2.

Известный способ обеспечивает повьш1ение массовой прочности , однако не позволяет существенно увеличить высокочастотные потери резин с ее использованием.

Цель изобретения - повышение диэлектрических высокочастотных потерь резин, содержащих модифицированную сажу.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения модифихщрованной сажи для резин путем смешения пылящей сажи с водным раствором полимерной модифицирующей добавки в количестве 0,1-2,5% от массы сажи, в качестве добавки используют полимерньш комплекс полиакриловой кислоты и -капролакта ма, взятых при мольном соотношении 0,5-1,0:1,0.

При этом сушку ведут при 70-80 С.

Преимущество изобретения определяется тем, что использование получент ной сажи в составе резиновой смеси, например, на основе бутилкаучука обеспечивает значительное увеличение относительных диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости, сос

тавляющих на частоте соответ, ственно 10,7-27,5 и 18,9-41,8. Для известной сажи указанные показатели для однозначной резиновой смеси с.оставляют 1,01 и 7,55 соответственно. Полимерный комплекс полиакриловой кислоты и ткапролактама (ПАК-,КЛ) имеет формулу

(-СН2-СН-СН2 л-(СН2,-СН-)

« о с-он

/ /

- со

(СНг,5 где п/т 0,5-1,0.

Данный комплекс имеет следующие физико-технические свойства: температура стеклования 18-25с, интервал вязкотекучего состояния 30-100° плотность 1,4-1,48 г/см, показател текучести расплава при 90с 18 г/10 мин, температура разложения 270-280 С, молекулярная масса 1,83,6- Ю-, растворяется в воде, этиловом спирте, диметилформамиде.

Способ осуществляют при использовании пылящей сажи, именуемой техническим углеродом марки ПМ-15 (ГОСТ 7885-77).

Оптимальным соотношением компонентов комплекса является эквимолярное.

При содержании полйкислоты в составе комплекса сверх указанного соотношения снижается его когезионная прочность, происходит спекание частиц сажи и резина с ее использованием получается неоднородной, с включениями и имеет невысокие диэлетрические потери.

С увеличением содержания -капролактама сверх указанного предела снижается адгезионная активность полимерного комплекса и падает его растворимость в воде.

Содержание комплекса гО,1 мас.% приводит к структурированию сажи и не способствует увеличению диэлектрических потерь. При использовании комплекса в количестве 2,5 мас.% происходит спекание частиц сажи и ухудшение физико-механических свойст резины, прочность на разрыв которой падает до 1,3 МПа. Полимерный комплекс получают радиоактивной полимеризацией акриловой кислоты в среде -капролактама. В качестве инициатор используют динитрил азобисизомасля31

ной кислоты при в течение 4 ч. Полученный полимерный комплекс растворяют в воде до концентрации раствора 1-2,5%.

Пример t. 200 г пылевидного порошка технического углерода марки ПМ-15 и 0,2 г сухого полимерного комплекса при соотношении кислоты и -капролактама 1:2 и 199,8 г воды тщательно перемешивают в ступке до получения однородной массы, помещают последнюю в термошкаф и суйат при 70 С до остаточной влажности технического углерода О,9%. Полученный продукт имеет следующие показатели: насьшная плотность (НП) 270 г/100 см% зольность (3) 0,23%; удельная поверхность адсорбции по фенолу Змд 203 vi 1т; массовая прочность частиц (МП) 8,9 кг. Относительные диэлектрические потери и диэлектрическая проницаемость (ДП) на частоте Гц резины с его использованием составляют 11,9 и 20,5 соответственно. Испытания осуществляют на примере резиновой смеси, содержащей, мае.ч.: бутилкаучук лБК 1675) 100, стеарин 3;

85 4

окись цинка 4; каптакс 0,65; тиурам 1,30; сера 2, модифицированный указанным способом технический углерод (ПМ-15) 100.

Пример 2. Процесс получения модифицированной сажи аналогичен примеру 1, но используют 1 мас.% полимерного комплекса, 198 г воды, температура сушки 80°С.

Полученный продукт имеет НП

269 г/100 смЗ;.3 0,27%;8уд 210 МП 16,7 кг. Относительные диэлектрические потери и проницаемость 27,5 и 41,8 соответственно.

В таблице приведены диэлектрические свойства резины, -содеря ащей сажу по изобретению.

Данные таблицы дают обоснование предлагаемого мольного соотношения

составляюир х комплекса и его количества при обработке.

Технико-экономическое преимущество использования предлагаемой сажи в производстве резин обеспечивается

устойчивой и высокой массовой прочностью частиц модифицированной сажи, причем исключается распьшение ее при вальцевании.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ САШ ДЛЯ РЕЗИН, включающий смешение пылящей сажи с водным раствором полимерной модифицирующей добавки в количестве 0,1-2,5% от массы сажи, отличающийся тем, что, с целью повьяиения диэлектрических вьюокочастотных потерь резин, в качестве добавки исйользуют полимерный комплекс полиакриловой кислоты и Е -капролактама, взятых при мольном соотношении 0,5-1,0:1.2. Способ поп.1,отличающ и и с я тем, что сушку ведут при 70-8ос.; (Л с

Молярньщ состав Диэлектрические1:4(0,25) свойства

Количество сухого полимерного комплекса ПАК-КЛ, мас.%

,05 |0,1 1,0 |2,5 I 3,00,05 OJ |l,0 |2,5 | 3, Относительные диэлектрическиепотери на частоте 10° Гц 9,7 9,5 9,9

17,6 18,2 19,0 18,9

19,2 20,5 21,5 24,3, 10,2 Деструк- 10,9 11,9 12,6 11,8 Деструкполимерного комплекса ПАК-КЛ 1:2(0,5) ция резины ция резины Относительные диэлектрическиепотери на частоте 10° Гц 11,3 20,5 27,5 27,0 Деструкция рези Относительная диэлектрическаяпроницаемость на . частоте 10 19,2 30,0 41,8 39,3

itt4685

Продолжение таблицы 5,0 5,7 7,8 9,9 Деструкция резины 8,6 12,6 14,9 16,2