Резиновая смесь на основе неполярного каучука Советский патент 1980 года по МПК C08L9/00 C08K5/01 

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке резиновой смеси на основе неполярного каучука. Известна резиновая смесь на основе непопярного каучука, включающая аиспе гатор, активатор вулканизации, вулкани зующий агент, ускоритель вулканизации наполнитель и пластификатор (масло ПН-6) например, в соотношении 60:1,2:3:1,4:0,9:29:4,5 l. Резины, получаемые из известной смеси, обладают неудовлетворительными физико-механическими и эксплуатационными свойствами и морозостойкостью. Кроме того, резиновая смесь имеет повышенную стоимость. Цель изобретения состоит в повышении морозостойкости, физико-механичес ких и эксплуатационных свойств резин из резиновой смеси на основе неполяр- ного каучука, а также удешевлении резиновой смеси. Поставленная цель достигается тем, что резиновая смесь на основе неполярного каучука, включающая циспергатор, активатор вулканизации, вулканизующий агент, ускоритель вулканизации, наполнитель и пластификатор, в качестве.пластификатора содерокнт базовое масло гидрокрекинга с кинематической вязкостью 3,5-25 ест при +5ОС при следующем соотношении компонентов, вес.%: 55,1О-62,7О Каучук 1,11-1,70 Диспергатор Активатор вулка1,67-3,11 низарии Вулканизующий 1,10-2,49 агент Ускоритель вулка0,84-2,71 низации Базовое масло 2,80-11,14 гидрокрекинга Остальное Наполнитель Свойства, базового масла гидрокрекинга приведены в табл. 1 а б л и ц а 1 Бааовое масло Показатели гидрокрекингу Вязкость кинематическая от 3,5 до 25 при 50 С , ест Температура бспышки, С н/н +160°С Температура застывания, к/в -45 С Температура стеклова76

Пример 1. Готовят смеси на основе изопренового каучука СКИ-3 с использованием в качестве пластификатора известного масла ПНгб и предлагаемого базового масла гидрокрекинга.

Рецепт смесей (в вес..%) приведен в табл. 2. Была также изготовлена, конт- рольная смесь без пластификатора.

Таблица 2 2 Базовые масла гидрокрекинга характризуются очень большими вариациями в свойствах в зависимости от температуры разгонки целевой фракции. Например, их температура, вспышки может доходить до +24ОС, температура застывания до -65 С, температура стеклования до -100°С. Изобретение иллюстрируется примера

Каучук СКИ-360,7959,ОО57,31 Стеариновая кислота1,221,181,15 Альтакс0,910,88О,86 Окись цинка1,821,771,72 Сажа ПМ-10О30,4О29,528,65 Базовое масло гидрокрекинга БМГ-3,53,04 5,908,60 Масло ПН-6... Сера1,82 1,771,72

Цифра после букв БМГ означает кинематическую вязкость маспа в ест при +50 С, спедовательно, БМГ-3,5 имеет кинематическую вязкость 3,5 ест при +50 С, БМГ-22- соответственно 22 ест пои +5О С и т.д. 5,7160,7959,ОО57,31 55,71 62,7О 1,111,221,181,15 1,11 1,25 0,840,910,880,86 0,84 О,94 1,671,821,771,72 1,67 1,88 27,86ЗО,4О29,5028,65 27,86 31,34 11,14- - 3,045,908,60 11,14 1,671,821,771,72 1,67 1,88

57 6 Г) 302

Смеси изготавливают на лабораторныхмеханических испытаний смесей и вулкавальцах, вулканизуют в гидравлическихнизатов сведены в табл. 3.

рамйых прессах. Результаты физикоПластичность

по Карреру

+ 70°С, усл.ец.

Вязкость по Муки +100С, 32323124 усл. ец. Время подвул- канизации + 121°С, мин 19 2О1922 Оптимум вулканизации+150°С , мин 4О 353535 Сопротивление разрыву, МПа 22,4 22,0 Напряжение при 300%, удли. , нении, МПа10,1 10,6 Относительное удлинение при разрыве, %524 515 Остаточное удли. «нение при раз-. рыве, %3332 Твердость по ТМ-2, усл. ед. 60 .54 Эластичность по отскоку, %35 36 37 38 Сопротивление НО 114 112 92 раздиру, кн/м Температура хрупкости, с -60 -6О -60 -6О Коэффициент теплового старения 120°С X 24 ч по проч0,7О О,72 О,68О,61 ности по относительному удлипеннию 0,42 0,43

Таблица 3

О,39 О,43 О,38 О,44 О.45 0,51 0,38

41 20,2 16,6 7,3 6Д 564 560 33 30 5О 46 О,35 О,32 37272722 182О2122 404О45 4,2 23,6 23,0 21,3 25,4 11,5 8,8 9,3 6,7 11,9 34 588 572 604 518 32 32 34 38 32 61 58 6О 52 62 32 31 31 30 35 127- 123 124 115 14О -56 -56 -56 -55 -59 О,55 О,57 0,32 0,29

, 1,151,14 1,О7 0,97 1,05 0,996 1,02 1,О8 1,14 1,12

Таким образом, в результате использования базового масла гицрокрекингового в смесях на основе СКИ-3 получаются следующие полезные эффекты в сравнении с использованием пластификатора , ПН-6:

снижается время достижения оптимума вулканизации;

снижается величина напряжения при ЗОО%-ом удлинении;

снижается твердость и увеличивается эластичность по отскоку;

снижается величина температуры хрупкости;

у вулканизатов с предлагаемым пластификатором лучше коэффициент теплово- Каучук СКД 60,0658,3156,6655,1О Стеариновая кислота 1,501,461,421,38 Каптакс 1,201,171,131,10 Окись цинка 3,002,922,832,75 Сажа ПМ-100 ЗО,05.0,1528,3327,55

Продолжение табл. 3

О,87 1,ОО 0,99 .1,22

1,13 1,02 1,05 1,03

ГО старения по прочности, относительному и остаточному удлинениям;

у вулканизатов с предлагаемым пластификатором лучше коэффициент озониого старения по прочности и относитель. ному удлинению.

Пример 2. Готовят смеси из бутадиенового каучука-СКД, содержащие, в качестве пластификаторов известный продукт - масло ПН-6 и предлагаемый базовое масло гидрокрекинга.

Рецепты смесей (в.вес.%) приведены в табл. 4. Была также изготовлена контрольная смесь без пластификатора.

Таблица4 6О,0658,3156,6655,1О61,92 1,501,461,421,381,55 1,201,171,13 1,101,24 3,002,922,83 2,753,1 ЯО.О529,1528,33 27,55ЗО,9в;

9 Базовое масло гидрокрекинга БМГ-25-3,00 5,838,50 Масле ПН-б- „ Сера1,20 1,171,13

Пластичность

по Карреру..+70°С, усл.ец. 0,11 0,11 0,15 0,18 О,12

82 746496

84

11 121412

10

45

45 505045

Сопротивление

разрьшу, МПа 12,0 11,2 10,6 9,5 13,1 Напряжение при ЗОО%-ом удлинении, 8,1 7,3 5,9 5,1 МПа Относительное удлинение при раз-, 394 392 434 462 рыве, % Остаточное удлинение при разрыве, %

Твердость по

61 535061

Т.М-.2, усл.ец. 62

765302

10

Продолжение, табл. 4

О,17 0,19 0,24 0,07

1314 169

5О5О 554О

12,0 11,8 11,0 13,2

64

59 56 50 11,02 3,ОО 5,83 8,50 11,02 1,10 1,20 1,17 1,13 1,1О 1,24 7,0 5,7 6,4 3,7 9,9 406 474 498 594 358 778

11

Эластичность

по отскоку, %4747 4544 44

Сопротивление

раздиру, кк/м4547 4549 44

Температура хрупкости, t

-75-76 -75 -75 -69 Коэффициент теплового старения120 Сх;24 ч. по прочносгн0.68 О,71 О,69 О,61 по относительному удлинению 0,37 0,39 0,36 0,30

по остаточному

удлинению1,ОО 0,5 0,13 О Динамическая выносливость, тыс. Ц({КЛОВ многократного растяжения9О64 14-27- 30-667 -116 -278 Коэффициент озонного старения по проч--, ности1,21 1,О8 1,ОО О,96 по относительному удлинению1,О5 О,98 1,01 0,82

Таким образом, в результате использовання базового масла гидрокреккнгового в смесях на основе СКД получаются следующие положительные эффекты в сравнении с использованием известного пластификатора ПН-6:

снижается вязкостЬ по Муки;

снижается время достижения оптимум вулканизации;

увеличивается эластичность по отскоку;

12

Продолжение табл. 5

46 44 4348

4554 6248

-69 -69 -69-7О

О0,14 О 0,14

О

снижается температура хрупкости; улучшаются коэффициенты теплового старения по прочности, относительному и остаточному удлинениям

улучшаются коэффициенты озонного старения по прочности и относительному удлинению.

Пример 3. Готовят смеси из бутадиенстрирольного каучука СКМС-ЗО-АРКЛ -15, содержащие в каО,580,61 О,58 О,61 0,58 0,35О,34 О,31 0,34 0,35 87- 51- 41- 5О- 6249 866 -533 -714 -104 О,9О 1,05 1,ОЗ 1,ОО 1,05 0,87 1,О8 1,20 1,15 0,99

i376530214

HOCTBtt шlacтифнкaтo)a известное масло-Рецепт смесей (в весЛ,) приведен

ПН-6 и предлагаемое - базовое маслов табл. 6. Была также изготовлена конт«гидрокрекинга.рольная смесь без пластификатора. Каучук СКМС60,31 58,5556,8855,31 -ЗО АРКМ 15 Стеариновая 1,21 1,171,141,11 кислота 0,90 . 0,880,850,83 Альтакс Дифенилгуани0,18 0,170,170,16 дин 3,02 2,932,842,77 Окись цинка 30,16 29,2728,4427,65 Сажа ПМ-100 Базовое масло гидрокрекинга 3,02 5,858,5311,Об БМГ-15 Масло ПН-6 1,21 1,17 1,141,11 Сера

Смеси изготавливают на лабораторных вальцах, вулканизуют в гидравлических прессах. Ре+7О С, усл. ец, О,33 О,43 О,48 0,54 Вязкость по Муни +100С, 47 41 33 27 усл. еа. Время подвулканизации+ 12О°С, мин 10 1О 11 1О

Таблица 6 - зультаты физико-механических испытаний смесей и вулканизатов сведены в табл. 7.

Таблица 7 О,3158,5556,88 55,3162,19 1,211,171,14 1,111,24 6,90О,88О,85 О,83О,93 0,180,17О,17 0,16 0,19 3,О22,932,84 2,77 3,11 ЗО,1629 2728,44 27,6531,09 -- -3,О25,85 8,53 11,Об 1,211,17 1,14 1, О,43 О,46 О,50 О,51 0,38 47 4О 35 32 46 1О Ю 1О 11 9 Оптимум вулканизации+143С, мин 65707О 75 Сопротивление 17,7 18,7 18,1 16,2 разрыву, МПа Напряжение при ЗОО%-ом удли12,9 11,6 9,1 7,4 нении МПа Относительное удлинение при разрыве, %384 430 482 50О

Остаточное удлинение при разрыве, %

Твердость по ТМ-2, усл. ед

Эластичность по отскоку, %

Сопротивление раздиру, кн/м

Температура хрупкости, с Коэффициент теплового старения ,120°х 24 ч 0,91 О,79 О,80 0,85 по прочности по относительному удлинению 0,67 0,55 0,54 0,584 по остаточному удлинению0,4 0,42 0,5 О,53 Дийамическая выносливость, тыс. циклов многократного растяжения1466 2314 3548 3819 65757580 19,4 19,0 19,2 18,6 22,0 12,8 12,1 8,9 5,614,9 . 408 438 508 630422 0,82 0,76 0,81 О,70 0,80 0,66 0,52 0,58 0,51 0,64 0,4О 0,33 0,5 О,40 0,33 .. 2276 3172 3510 2044 3008

17 Коэффициент озонного старения по прочности1,11 1Д5 1,62 1,12 по относительному удлинению1,02 0,47 1,07 1,О6

Таким образом, в результате использования базового масла гидрокрекинга в смесях на основе СКМС-ЗО РКМ-15 получаются следующие полезные эффекты в сравнении с известным пластификатором ПН-6:

несколько меньше вязкость по Муни;

меньше сопротивление разрыву;

меньше величина остаточного удлинения;

меньше твердость и выше эластичность;

5,5 8,0 10,4

2,8

7653О2

18 Ироаопжение табл. 7

ниже температура хрупкости;

вьш1е коэффициенты теплового старения по прочности, относительному и остаточному удлинению, выше коэффициенты озонного старения по прочности и относительному удлинению.

Пример 4. Готовят смеси из бутилкаучука, содержащие в качестве пластификатора: известный - масло стабилойл-18 и тгредлагаемый - базовое масло гидрокрекинга. Была также изготовлена контрольная смесь без пластификатора (см.табл. 8).

Таблица 8

5,5 8,0 10,4

2,8 1,09 1,12 1,24 О,96 0,82 0,88 О,97 О,85 0,94 0,94

1976530220

Смеси изготавливают в лаГ)орато|:шомпосле 12 - часовой вылежки; l.o сметрохлитровом реаиносмесителе Бере-шения по температуры смеси и/в

аорф по следующему режиму: первая

стация все ингрециенты, кроме вулкани-С-меси вулканизуют в 1наравлическик

зутощей группы и ускорителей вулкани-5 прессах. Результаты фнзикЬ-

зации; 3,5 смешения до температурымеханических испытаний вулканизатов

смеси н/н . Вторая стадия -сведены в табл. 9. усл. ед.+70 С 0,34 0,45 0,50 О,54

Вязкость по

Муни +10О°С

усл. е д.7547

35

99

10

Оптимум вулканизации+ 170°С, мин5

10 15

1212 10

7 Относительное удлинение при . разрыве, % 41О 456 470 509 Остаточное удлинение при разрыве, % 3432ЗО28 Твердость по ТМ-2, усл.ед. 85 696565 Эластичность 12 , 17 по отскоку, %9 Сопротивление разрыву, кн/м57 59 565О Температура хрупкости, °С -52 -54 Коэффициент теплового старения1,О1 1,О5 1,2О по прочности 0,99

Таблица 9

328857 4938 107

12 9

1О1010 10

1О67895

11 1717 1514 . 17

3,3 6,2 5,24,9 9,3

6

42 38 -56 0,31 0,43 0,48 0,51 0,25 498 538 609 637 496 49 4443 95868382 96 10 8 5053 57 61 -49 -50-50 -51-48 0,85 О,89 0,82 0,83 0,68 по относительному удлинениюО.аО 0,78 О,75 0,74 по остаточному удлинениюО,66 0,80 0,85 О,88 Динамическая выносливость, , тыс. циклов многократного растяжения5825 ЗООО 2980 244О Коэффициент озонного ста- по прочности О,99 0,99 0,99 1,ОО по относитель- ному удлинению О,96 0,97 0,99 1,ОО

Таким образом, использование базового масла гидрокрекинга в смесях на основе бутилкаучука позволяет получить следующие полезные эффекты в сравнении с известным пластификатором стабилойл-18:

лучше пластоэластические свойства пластичность, по Каррелу и вязкость по Муни;

меньше сопротивление разрыву;

меньше величины остаточного удлинения;

Этиленпропиленовый каучук 61,1

Сера0,16

Перекись2,14

Цинковые белила3,05

Сажа30,5

ниже твердость и больше эластичность} ниже температура хрупкости; выше показатели теплового старения по прочности, относительному и остаточному удлинению.

Пример 5. Готовят смеси из этиленпропиленового каучука - СКЭП- 2-50, содержащие в качестве пластификатора известный - масло ВНИИНП-ВА-8 и предлагаемый - базовое масло гидрокрекинга (см. табл. 1О).

Таблица 1О

57,0561,159,357,65

0,150,160,150,15

2,О12,142,О72,О1

2,87 3,052,962,87

28,7 30,529,628,7 0,65 0,72 0,68 О,67 0,50 0,25 0,23 О,23 О,22 0,21 15221 10766 8269 5О7О 15120 . 0,99 О,99- 1,ОЗ 1,070,95 -0,98 : О,91 О,99 0,98 О,98О,97

Ингредиенты

3,05 5,92 8,62 Изготовление смесей производят на лабораторных вальцах. Вулканизацию про- 15 водят в гидравлических рамных прессах

+ 7О С, усл. ед. О,54 О,57 О,59 О,54 О,57 0,58

877361837364

323340293233 11,6 10,0 7,2 12,3 10,6 8,1

16,0 14,5 14,0 16,0 15,3 15,1 42545О 560 416 47О 540

Остаточное удлинение при раз8рыве, %

Сопротивление

раздиру, кн/м5247 51485051

Эластичность

по отскоку, %5251 5252 5152

Смеси

plf р 5 Т 6

3,О5 5,92 8,62

8

8

10 12

10 с электрическим обогревом. Результаты физико-механических испытаний смесей и вулканизатов сведены в табл. 11. Таблица 11

25

Коэффициент теплового старения 1ОО°С X 72 ч по прочности

по относительному удлинению

Коэффициент озоностойкос- ти по прочности0,96

13,8 15,0 47,5 7,7 1О,3 33,8

Температура

-69 хрупкости, G

Таким образом, в результате использования базового масла гидрокрекинга в смесях на основе СКЭП 2-5О получаются следующие полезные эффекты в сравнении с известным пластификатором ВНИИНП-ВЛ-8:

лучше показатель времени подвулканизации при , что увеличит безопасность их переработки в промышленности и сравнении с известными;

меньше напряжение при ЗОО%-ом удлинении;

ниже твердость;

лучше показатели по тепловому старению;

лучше показчтели по озонному старению;

лучше показатели по динамической выносливости.

76S3O2

26 Продолжение габл. 11

1,00 1,04 0,99 1,01 0,98

0,94 1,02 0,95 0,95 О,97

О,99 О,98 О,87 О,93 О,96

1,01 О,99 0,94 О,9О О,88

-72 -69-70 -70

-70

Из привейенных примеров явно видны преимущества базовых масел гидрокрекинга как пластификаторе неполярных yглёfвoдopoдныx каучуков высокой и низкой непредельности в сравнении с ныне используемыми для них пластификаторами: маслами ПН-6, стабилойп-18. ВНИИНП-ВА-8 по целому ряду показателей:

ниже вязкость по Муки;

меньше твердость и выше эластичность;

лучше низкотемпературные свойства, в частности температура хрупкости;

выше коэффициенты теплового старения по прочности, относительному и остаточному удлинению; выше показатели по оаоностойкости как по прочности, так и по относительно му уцлиненито; у вулканизатов из предлагаемой смеси на основе низконепрецельных каучуков (СКЭП и БК) ниже величина остато ных удлинений при разрыве; у вулканизатов из предлагаемой смеси на основе СКЭП выше показатели по динамической выносливости; у предлагаемых смесей на основе каучуков низкой непрецельности лучше показатели пластических свойств. ормула изобретения Резиновая смесь на основе неполярно го. каучука, включающая диспергатор, ак тиватор вулканизации, вулканизующий агент, ускоритель вулканизации, наполнитель и пластификатор, отличающаяся тем, что, с целью повышения морозостойкости, физико-механических 7 228 и эксплуатационных свойств резин из данной смеси, а также удешевления последней, в качестве пластификатора смесь содержит базовое масло гидрокрекинга с кинематической вязкостью 3,5-25 ест при +5О С при следующем соотношении компонентов вес.%: Каучук55,10-62,70 Диспергатор 1,11-1,70 Активатор вулкани1,67-3,11 зации Вулканизующий агент 1,10-2,49 Ускоритель вулкани0,84-2,71 зации Базовое масло гидро2,80-11,14 крекинга Наполнитель Остальное Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1. Пластификаторы и защитные агенты из нефтяного сырья. Под ред. Лукаевич И, П. М., Химия, 1970 с.4О,59 (прототип) .