Состав водной дисперсии сажи Советский патент 1980 года по МПК B01F17/16 C09C1/58 

1

Изобретение относится к составам водных дисперсий сажи и может быть использовано в промышленности технического углерода и синтетического каучука.

Известен состав водной дисперсии сажи для саженапсшненных каучуков, включающий, вес,%: сажу 4-8, полимер (в виде латекса или дисперсии)0,25-0,015 и воду 1. Известный состав не обладает достаточной стабильностью и расслаивается при длительном хранении.

Известен состав водной дисперсии сажи, включающий сажу, водорастворимые полимеры акриловых кислот, вес.%: 0,05-10 и воду - не менее 70 2.

Указанный состав, позволяя получить стабильные водные дисперсии сажи, уменьшает при этом скорость и степень серной вулканизации саженаполненного каучука, так как содержащиеся в.сополимере акриловых кислот карбоксильные группы замедляют процесс вулканизации каучуков. Это резко снихсает производительность вулканизационного оборудования при получении резиновых изделий и приводит

к увеличению расхода дорогостоящих ускорителей вулканизации, что повышает соответственно стоимость изделий. Кроме того, резины из саженаполненного каучука, полученного с применением указанного состава, обладают неудовлетворительной износостойкостью.

Цель изобретения - сокращение

0 времени вулканизации полимерных композиций (саженаполненных каучуков),

Цель достигается тем, что предлагаемый состав водной дисперсии сажи включает, вес,%;

5

Сажа. 4-6

Полиэтиленигишн 0,05-0,5 Вода Остальное,

Отличие предлагаемого состава заключается в том, что он содержит

0 в качестве водорастворимого полимера полиэтиленимин и в вышеуказанном соотношении компонентов.

Полиэтиленилган представляет собой продукт .полимеризации этиленими5йа с молекулярным весом 30-100 тысяч, то есть с числом полимеризации 6702220,

В макромолекулах полиэтиленимина содержатся первичные, вторичные и

0

третичные аминогруппы, которые, как известно, активно у -аствуют в процессах серной вулканит иии, ускоряя ее. За счет указанных рео:ций макромолекулы полиэтиленимина входят в структуру .вулканизационной сетки саженаполненного каучука, полученного с применением указанного состава. Кроме того, первичные и вторичные аминогруппы, обладая основными свойствами, взаимодействуют в процессе приготовления дисперсии с карбоксильными и фенольными группами на поверхности сажи. Это приводит к существенному увеличению химического взаимодействия полимер-наполнитель при вулканизации каучука и соответственно износостойкости резин. Одновременно полиэтиленимин вследствие нсшичия относительно полярных аминогрупп в боковых цепях обладает исключительно хорошими диспергирующими свойствами. Водные дисперсии сажи, приготовленные с применением состава, содержащего полиэтиленимин обладают очень хорошей устойчивостью при хране,нии. Наилучшие результаты получены при содержании полиэтиленимина в предлагаемом составе в пределах от 0,01-0,5%, При меньшей концентрации полиэтиленимина в составе не достигается высокой стабильности дисперсии сажи, а концентрации более 0,5% также нежелательны, так как приготовленный с таким составом саженаполненный каучук в присутствии серы будет обладать повышенной склонностью к подвулканизации, что затруднит его переработку в изделия. Резиновые смеси на основе наполненных каучуков, полученных с применением указанного состава, характеризуются большей скоростью и степенью вулканизации, а вулканизаты лучшей износостойкостью по сравнению с резинами на основе саик наполненных каучуков, полученных с применением известных составов.

Пример 1.В стакан, емкостью 3 л загружают 2 л дистиллированной воды и 1 г полизтиленимина со степенью полимеризации 1330, После перемешивания получают- состав для получения водной дисперсии сажи, содержащий 0,05% полиэтиленимина, В шаровую мельницу помещают раствор полиэтиленимииа и 100 г высокоактивной печной сажи ПМ-100 с удельной геометрической поверхностью 96 м /г и показателем масляного числа 104 мл/100 г и получают 2 л приготовленного состава. Содержимое перемешивают 12 часов и получают 5%-ную водную дисперсию сажи. Готовят также контрольную дисперсию сажи на составе, состоящем из воды, сажи и 0,05% сополимера акриловой кислоты и метакрилата натрия со степенью 5 полимеризации 3500 (продукт комета). По 20 МП дисперсий отливают в пробирки, оставляют на хранение и наблюдают за их состоянием,В дисперсиях с недостаточной стабильностью ; сажа начинает коагулировать и оседать, в результате чего через некоторое время в верхней части дисперсии образуется прозрачный слой водной фазы. Замеряют толщину этого слоя.

Результаты оценки стабильности . водных дисперсий саики ПМ-100, полученных с применением предложенного и известного составЪв приведены в таблице 1,

Т а

л и ц а

О О О 1 1 1 1

О 1 2

3

4 4 4 .

.

О 1 3 4 5 5 5

не расслаивается

К 1600 мл дисперсии сажи при постоянном перемешивании приливают 1000 мл латекса бутадиен-сС метилстирапьного каучука СКМС-30 АРК с содер жанием сухого остатка 20 весо%, а затем - смесь 24% раствора поваренной соли с 2% раствором серной кислоты, взятых в соотношении 4:1 до полной коагуляции содержимого. Полученную крошку саженаполненного каучука отфильтровывают, промывают и сушат, В высушенном каучуке содержится 40 вес.ч. сажи на 100 вес,ч. полим а Испытание на пр боре Муни, а)минимальная вязкость усл.ед. б)время начала подвулканизации, мин Жесткость по Дефо, гс Восстанавливаемость по Дефо, мм Оптимальное время вулканизации, , мин Напряжение, при 300% удлине нии, кгс/см Сопротивление разрыву, кгс/см Относительное удлинение,% Остаточное длинение,% Истираемость, на МИР-1, .час.

Пример 2, Состав для получения водной дисперсии сажи готовят .по примеру 1, но берут 0,1% полиэти енимина от веса воды. Результаты испытания дисперсии сажи и резиновой смеси на основе саженаполненного каучука, приготовленных с применением указанного состава, приведены в габл. 1 и 2.

Пример .3. Состав для получения водной дисперсии готовят по примеру 1, но берут в 0,25% полиэтиленимина от веса воды. Результаты испытания дисперсии сажи и резиновой смеси на основе саженаполненного каучука, приготовленных с приДля излучения свойств наполненных каучуков на их основе готовят резиновую смесь следующего состава, вес,ч, 6утадиен-с{.-метилстирольный каучук с полиэтиленимином - 140, стеариновая кислота - 2, окись цинка 5, альтакс 2, сера - 2, Параллельно готовятся смесь такого же состава на основе наполненного каучука с таким же количеством продакта комета.

Свойства резиновых смесей и вулканизаторов приведены в табл. 2.

Таблица 2

менением указанного состава, приведены в табЛе 1 и 2в

Пример 4, Состав для получения водной дисперсии готовят по примеру 1f но берут в 0,5% полиэтиленимина от веса воды.

Результаты испытания дисперсии сажи и 1Ьезиновой смеси на основе саженаполненного каучука, приготовленных с применением :указанного соста а приведены в табл. 1 и 2,

Как видно из приведенных примеров, смесиf полученные с применением состава с 0,5% полиэтиленимина, имеют в 4 раза меньше время начала подвулканизации, в два раза больш то 65 501400 1,8-5 1,84 1,86 100 82 6Q60 60171 80283 50450 1210 83181

скорость подвулканизации, а вулканизаты характеризуются более чем в два раза превосходящей степенью структурирования, оцениваемой напряжением при 300% удлинении, и на ,12% более высокой износостойкостью по сравнению с известными резиновыми смесями и вулканиэатами, которые получены с составом, содержащим сополимер метакриловой кислоты и метакрилата (продукт комета). При содержании 0,05% полиэтиленимина в составе для приготовления водной дисперсии сажи смеси также значительно превосходят (примерно в 1,5 раза) контрольную смесь с продуктом комета по показателям скорости и степени структурирования, но преимущество вулканизаторов по износостойкости незначительно. Водные дисперсии сажи, полученные на основе предложенного состава, аналогичны по стабильности известному ::оставу с продуктом комета .

Формула изобретения Состав водной дисперсии сажи для полимерных композиций, включающий сажу, водорастворимый полимер и вод отличающийся тем, что, с целью сокращения времени вулканизации полимерных композиций, он содержит в качестве водорастворимого полимера полиэтиленимин при следующем соотношении компонентов, вес,. %: Сажа4-6

Папиэтиленигу;ин 0,05-0,5 ВодаОстальное.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 447046, кл. С 08 С 1/14, 16,06.72

2.Патент Великобритании 1431847, кл. В 01F 17/00, 14.04.76 (прототип).