Способ получения модифицированной гранулированной сажи Советский патент 1982 года по МПК C09C1/58 

(S), СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ

Изобретение относится к промышленности технического углерода, а именно к способу получения модифицированной ,гранулированной сажи, применяемой в качестве усиливающего наполнителя для каучуков общего и специального назначения.

Известен способ получения модифицированной гранулированной сажи, включающий обработку пылящей сажи 0, водным раствором этоксилированной жирной кислоты с молекулярной массой 500-1000 1.

Получаемая по этому способу сажа характеризуется хорошими физико-механическими показателями, но резиновые смеси, приготовленные с ее применением, имеют низкую скорость вулканизации, что отрицательно влияет на произ води тел ьност ь вулка низа ционного оборудования, уменьшает съем изделий с единицы производственной площади, повышает их себестоимость. ГРАНУЛИРОВАННОЙ САЖИ

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения модифицированной гранулированной сажи, включающий смещение пылящей сажи с 0, водным раствором этоксилированных алкилоламидов жирных кислот (продукт Синтамид 5) при весовом соотношении сажи к раствору 1:0,9-1,3 и последующую сушку влажных гранул 2.

10

Резиновые смеси, содержащие такую сажу, имеют высокую скорость вулканизации, однако гранулы сажи харак теризуются неудовлетворительными фи15зико-мехжическими свойствами, по насыщенной прочности и прочности к компованию, что затрудняет их транспортирование, автоматическую развеску и подачу в резиносмесители у потреби20теля.

Цель изобретения - повышение насыпной плотности и прочности к комкованию гранул сажи.

Поставленная цель достигается тем что пылящую сажу смешивают с 0, водным раствором продукта взаимодействия алкилоламидов жирных кислот с мочевиной общей формулы R-CONH-R O (CH,j -CH20)nHJx

(),(0,7-0,8)m , где R - углеводородный остаток жирных кислот фракции метиловый, пропиловый, этиловый или бутиловый радикал; п - равно 1-7;

m - число атомов углерода, азота и кислорода в главной структурной цепи этоксилированного алкилоламида жирной кислоты, в весовом соотношении сажи к раствору 1:0,9-1,3 и затем сушат влажные гранулы.

О тличие предложенного способа заключается в том, что в качестве производного амидов жирных кислот используют продукт взаимодействия этоксилированных алкилоламидов жирных кислот с мочевиной вышеуказанной общей формулы.

Указанный продукт, выпускаемый отечественной промышленностью под техжческим названием Сиптак, является поверхностно-активный веществом хорошо растворяется в воде. Водные растворы сиптака имеют невысокую вязкость и хорошо смачивают пылящую сажу по всему объему. Наличие активных атомов водорода у амидной и двух аминных групп в молекуле сиптака делает ее высокореакционноспособной по отношению к поверхности сажи. Получаемая, при этом модифицированная гранулированная сажа характеризуется более высокой насыпной плотностью и прочностью массы сухих гранул к комкованию, а также более узким фракционным составом по сравнению с известной сажей.

В качестве R-радикала в указанном соединении примшяется углеводородный остаток карбоновых кислот с количеством углеродных атомов .

В случае использования остатка кислот с 1 углеродными атомами (например, олеиновой) , начинается падение растворимости вещества в воде, что приводит к трудностям при приготовлении их водных растворов. При применении R-радикала с числом углеродных атомов меньше 10, наблюдается повышение величины поверхностногс

натяжения 0,5%-ного водного раствора продукта, падает его поверхностная активность

В качестве R -радикала в указанном соединении используются радикальные остатки спиртов: метилового, этилового, бутилового и пропилового. При использовании в этом случае высших спиртов наблюдаются технологические трудности, связанные с выходом готового продукта, поэтому их применение нецелесообразно.

Особое внимание необходимо уделить группам остаткам окиси этилена. Согласно способу в применяемом для грануляции-модификации вещества количество п изменяется от 1 до 7. Повышение количества п повышает поверхностную активность вещества, но связано со значительными трудностями при процессе этоксилирования и со значительными энергозатратами, что вызывает его удорожание.

Величина m в соединении изменяется от 8 до 29 в зависимости от изменения п, R. ,

Интервалы применяемого коэффициента нестехиометрии (0,7-0,8) определяют то оптимальное соотношение мочевины и алкилоламида жирной кислоты при получении продукта, имеющего наивысшее поверхностно-активные свойства, которые оценивают по величине поверхностного натяжения П,5 -ного водного раствора.

Поскольку показана необходимость применения в качестве R остатки жирных кислот С. 3 промышленное производство выпускает продукт со смесью таких фракций, величина m определяет количество атомов углерода, кислорода, азота только в основной цепи этоксилированного алкилоламида. Поверхностное натяжение 0,5%-ного водного раствора сиптака имеет величину ниже 35 дин/см (условия наилучшего смачивания водой углеродных поверхностей и углеводородных систем) находится в пределах коэффициента нестехиометрйи 0,7-0,8.

Наилучшие результаты получены при смешении пылящей сажи с водным раствором сиПтака в соотношении 1:0,9-1 При уменьшении доли сажи ниже нижнего предела затрудняется процесс гранулообразования вследствие перехода получаемой смеси в пастоподобное состояние, а при уменьшении доли растеpa - увеличивается количество мелких гранул (менее 0,25 мм) и пыли в фрак ционном составе сажи, Пример. В емкость на 600 мл заливают 300 мл дистиллированной воды, в которой растворяют 3 г сиптака (, коэффициент нестехиометрии 0,72), получая 1%-ный водный раствор. Далее в лабораторный смеситель-гранулятор, снабженный рубашкой для обогрева и оборудованны пальцевым ротором, пальцы которого расположены в виде двухзаход+ой винтовой линии (длина гранулятора 420 мм диаметр 120 мм), загружают 300 г пылящей сажи ПМ-50, туда же добавляют 300 мл приготовленного раствора связующей добавки (соотношение пылящей сажи и 1%-ного водного раствора синтака 1:1). В смесителе-грануляторе за счет вращения пальцев ротора со скоростью 380 об/мин при температуре в те чение 2 мин образуются влажные грану лы, которые сушат затем в атмосфере воздуха при нормальном давлении и те пературе до остаточной влаги не более 10,5. Опыт повторяют, изменяя соотношение пылящей сажи и 1%-ного водного раствора сиптака на 1:0,9 и 1:1,3. Для сравнения получают известную модифицированную гранулированную сажу путем смешения пылящей сажи ПМ-50 с 1%-ным водным раствором этоксилированного этаноламида синтетических жирных кислот фракции (син2«тамид 5) в соотношении 1:1. Опреде ляют насыпную плотность полученных гранулятов по ГОСТ 7885-77, а также производят их рассев на фракции с помощью набора сит. Прочность гранул к комкованию определяют на приборе конструкции ВНИИТУ, принцип действия которого основан на способности гранул к уплотнению под действием определенной нагрузки. Анализируемую пробу гранул загружают в стакан прибора до полного заполнения и сжимают с помощью пневмоцилиндра. Если сажа не спрессовалась, после сжатия она вываливается из цилиндра, и опыт повторяют с более высоким давлением. За показатель прочности принимают наименьшую сжимающую нагрузку в кг, при которой в стакане образуется мостик из спрессованных гранул. С применением полученных гранулятов готовят стандартные резиновые смеси состава, мае.ч.: бутадиен-метилстирольный каучук 100; стеариновая кислота 2; окись цинка 5; алтакс 2; сера 2 и модифицированная сажа До. Смеси испытывают на вискозиметре Муни при температуре по ГОСТ 10722-76 и вулканизуют в прессе при температуре в течение бОмин, Вулканизаты смесей испытывают по ГОСТ 270-75. Результаты испытания гранулированных саж, а также полученных с их применением резиновых смесей и вулканизатов приведены в таблице.

Свойства саж

Насыпная плотность, г/1000 см

Прочность массы сухих гранул к комкованию,

Количество фракции с размером гранул, %: Менее 0,25 мм

0,5-1 мм 1-1,5 мм

tis 395

352

15,6

21,8 18,9

6,3

3, +,8

52,8 60,3 58,1 T2,i. 21,8 17,6

Свойства резиновых смесей и вулканизатов

Врем начала вулканизации смеси, мин,

Скорость подвулканизации

смеси, мин,

Напряжение при 300%

удлинении,, кг с/см

Прочность при разрыве

8 Продолжение таблицы

М4

U

9 165

9

162