Вулканизуемая резиновая смесь
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.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOhNf СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф (21 ) 3336425/23-05 (22) 26.08.81 (46) 30.04.83. Бюл. М 16, . . +
СОЮЗ СОВЕТО ИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ ,,Г = - РЕСПУЬЛИН
"Ф
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (72) Ю, H. Никитин, В.В. Устинов, A.Е. Корнев, В. Ф. Суровикин, А. И. Жолос и И.Г. Зайдман (53) 678.7 (088.8) (56) 1. Авторсюэе свидетельство СССР
l4 812798, кп. С 084 9/00, 1978.
2. Авторское свидетельство СССР
% 770119, кл. С 084 9/00, 1979, (прототип), „„SU„„1014848 А
g g С 08 Ь 9/00; С 08 К 3/04 (54) (57) ВУЛКАНИЗУЕМАЯ РЕЗИНОВАЯ
СМЕСЬ на основе карбоцепного каучука включаюшая печной технический углерод в виде агрегатов сросшихся сферических частиц диаметром 110 - 600 A со степенью срастания частиц в агрегате 0,030 09, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью цовьпцення электро роводностн резин из данной смеси, она содержит 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 100 мас.ч. каучука.
1014848
Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к вулканизу- емым резиновым смесям на основе карбоцепных каучуков для антистатических
I) и электропроводяших изделий, Известны вулканизуемые резиновые смеси на основе карбоцепных каучуков и активного печного технического углерода из жидкого углеводородного сырья с коэффициентом пористости 1,5-3 и соотношением площадей макропор и микропор
1:1-5 (1), Недостатком этих смесей является неудовлетворительная электропроводность и
15 прочность полученных из них резин.
Кроме того, технический углерод с высокой пористостью поверхности является довольно дорогим продуктом, так как увеличение пористооти, вызванное га20 зификацией поверхности наполнителя, приводит к уменьшению его выхода по отношению к количеству израсходованного сырья.
Наиболее близким к предлагаемой яв2г ляется вулканизуемая резиновая смесь, включающая карбоцепной каучук и активный печной технический углерод в виде агрегатбв сросшихся сферических частиц о диаметров 110-600 А со:степенью срастания частиц в агрегате 0„03-0,09 и коэффициентом пористости 1-1,1 I, 2).
Однако вследствие низкой упорядоченности углеродного материала частиц гехуглерода (коэффициент упорядоченности углеродного материала частиц 0,8-1 ) з5 вулканизаты известной смеси характеризуются низкой электропроводностью.
Бель изобретения - повышение электропроводности резин из этой смеси.
Поставленная цель достигается тем, что вулканизуемая резиновая смесь на основе карбоцепного каучука и печного технического углерода в виде агрегатов сросшихся сферических частиц диаметром
110 - 600 А со степенью срастания 45 частиц в агрегате 0,03 - 0,09, содержит печной технический углерод с коэффициентом пористости частиц 1,12 - 1,45
: И степенью упорядоченности материала частиц 1,5 - 4 в количестве 30— 5О
100 мас.ч. на 100. мас.ч. каучука.
Основным отличием новой вулканизуемой резиной смеси является применение технического углерода с повышенной упорядоченностью материала частиц и 55 микропористостью частип. Для оценки степени упорядоченности материала частиц технического углерода использована методика, основанная на определении устойчивости техуглерода к газификации водяным паром. Для этого образец техни- ческого углерода в количестве 300 г помещают в муфельную печь, нат ревают о в токе аргона до 950 С, охлаждают во- дяным паром, отбирают пробу и определяют удельную адсорбционную поверхность, после чего цикл газификации повторяют. За показатель степени упорядоченности материала частиц принимают отношение показателя удельной адсорбционной поверхности техуглерода к разности показателей удельной адсорбционной поверхности после второго и первого циклов газификации. Чем менее упорядочен материал частиц, наполнителя„ тем более подвержен он газификации, в результате которой увеличивается удельная адсорбционная поверхность, и тем ниже рассчитанный по данной методике показатель степени упорядоченности материала частиц.
Печной технический углерод, полученный по серийной технологии, имеет степе(п упорядоченности материала частиц 0,8-1. Гермоотработка печного технического углерода в инертной среде при 9001400 С с последующей дезактивацией путем обработки водородом при 20400 С в течение 2-180 мин (в зависчмости от температуры обработки} приводит к увеличению степени упорядоченнооти материала частиц при очень незначительном повышении их микропористости.
Термообработка и дезактивация могут быть осуществлены в процессе получения технического углерода после небольших изменений в технологической схеме заключительных операций, при этом для дезА активации могут быть использованы огходящие газы с содержанием водорода не менее 10%. Повышение упорядоченности материала частиц техуглерода приводит к резкому увеличению электропроводности резин при сохранении высокой их прочнос ти. При этом степень упорядоченности материала частиц техуглерода должна находиться в пределах 1,5-4, так как при. меньшей степени упорядоченностИ техуглерода резины не отличаются по электропроводности от резин по прототипу, а увеличение степени упорядоченности выше
4 приводит к снижению прочности резин, что нежелательно.
Одновременно с ростом упорядоченнооти материала частиц при термообработке техуглерода вследствие процессов обезлетучивания несколько увеличивается его микропористость. При этом коэффициент микропористости изменяется в пределах тов приведены в табл. 1. ,Пример 2. Вулканизуемую резиновую смесь готовят и испы ывают по примеру 1, но применяют продукт термо обработки ПМ-105 а аргоне в. течение
1 ч при 1050 С с цоследующей дезак-, тивацией водородом в течение 30 мин при 150 С.
Результаты анализа техувтерода и испытания вулканизатов смеси приведены в табл. 1.
Пример 3, Вулканизуемую резиновую смесь готовят и испытывают по примеру 1, но применяют продукт термо.обработки ПМ-105 в азоте в течение
6 ч при 1050 С с последующей дезактивацией водородом в ечение 3 ч при
20 С.
Результаты анализа техуглерода и испытания вулканизатов смеси приведе ны в табл. 1.
П р .и м е р 4. Вулканизуемую резиновую смесь готовят и испытывают по примеру 3, но количество модийшированного технического углерода ПМ«105 уменьшают до 30 мас.ч. йа 100 мас.ч. каучука.
Результаты испытания вулканизатов смеси в сравненьи с данными для конт
- рольной смеси, содержащей такое же количество немодифицирова нного ПМ-105, приведены в табл. 1.
Пример 5. Вулканизуемую резиновую смесь готовят и испытывают по примеру 1, но применяют продукт термо; пытания вулканизатов смеси в сравнении с данными для контрольной смеси, со» держащей такое же количество немодифи-. ° цированного П-226М, приведены в табл.2
3 1 01484
1,12-1,45, При коэффициенте микропористости менее 1,12 резины по электропроводности не отличаются от резин по прототипу, а коэффициент более 1,45 невозможно получить из-за одновременно 5 идущего процесса графитизации, при котором количество микропор уменьшается.
Вулканизуемая резиновая смесь может быть приготовлена на основе любого из известных карбоцепных каучуков или их 9 комбинаций - изопреновых, бугадненовых
t хлоропреновых, сополимеров бутадиена со стирситом, метилстиролом или акрилонитрилом. В зависимости от состава и назначения смеси содержание технического уг лерода может изменяться от 30 до
100 мас.ч, íà 100 мас.ч. каучуков, При меньшем содержании техуглерода. не достигается требуемого уровня электропроводности резин, а при увеличении содер- 2о жания выше верхнего предела ухудшают.ся технологические свойства смеси и прочностиые свойства полученных из нее резин без заметного увеличения алектропроводности, что нежелательно. Кроме кау- 75 чуков и технического углерода с указан- ной выше степенью упорядоченности материала частиц, смесь содержит серу, уокорители и активаторы вулканизации, а также может содержать противостарители, 5а пластификаторы и другие целевые добавки в обычно принятых для них количествах, Приготовление смеси осуществляется на обычном технологическом оборудовании (вальпы, резиносмесители и др.) без существенных изменений действующих режимов.
Пример 1. На лабораторных вальцах при температуре валков 50 + о
+ 5 С готовят вулканизуемую резиновую смесь следующего состава, мас.ч,: бутадиен-метилстирольный каучук СКМС-30
АРК 100; стеарин 1; окись цинка 5; альтакс 2; сера 2; печной технический углерод ПМ-105 по ТУ 3811562-77
45 (подвергнутый термообработке в течение
30 мин при 1050 С в среде аргона и обработке водородом в течение 2 мин при
: 300 С) 50.
Для cpRBHe HHH готовят контрольную
50 смесь (прототип), включающую в качест ве наполнителя такое же количество се-рийного не подвергавшегося модификации технического углерода ПМ-105. Готовят также вторую контрольную композицию с таким же количествоь микропористого печного технического углерода ПМЗ-10ОВ по ТУ 3841570-79 (базовый объект).
8 ф
Из полученных смесей вулканизуют образцы в прессе при 143 Ñ в течение
80 мин. Прочностные свойства вулкани затов определяют по ГОСТ 270-75, а удельное объемное электросопротивление потенциометрическим методом.
Результаты анализа образцов технического углерода и свойства вулканизаобработки технического углерода П-226М: в смеси эквимолярных количеств азота и водорода в течение 3 ч при 1050 С с последующей дезактивацией смесью .эквн молярных количеств азота, водорода, уг лекислого .газа и воды в течение 1 ч при 90 С в количестве 70 мас.ч. на
100 мас.ч. каучука.
Результаты анализа техуглерода и иоПример . 6. Вулканизуемую резиновую смесь готовят и испытывают по
5 1014848 6 примеру 5, но количество модифицирова; тросопротивление, т.е. более высокую ного технического углерода увеличивают электропроводность при близких значениях до 100 мас.ч. на 100 мас.ч, каучука. прочности. При близкой электропроводРезультаты испытания приведены в ности они на 14-23% превосходят по табл. 2. прочности контрольные вулканизаты с выИз приведенных в табл. 1 данных в сд сокопористым печным техническим углено, что вулканизаты опытных смесей, . родом ПМЗ-100В, применяющимся в насодержащих печной технический углерод стоящее время в промышленности. Прее с повышенной степенью упорядоченности имущества опытных резин по электропроI материала частиц, имеют по сравнению с >О водности перед резинами из смеси по прс резиной из avie.ñè по прототипу на два тотипу сохраняются и при более высоких порядка меньшее удельное объемное элек содержаниях наполнителя (табл. 2) о
Ф т4 юЧ о о е е-1 Л с9 > о
Ж о о
lQ
09
0) О)
6) о со
О
Я
Я о
t с4
Ф о. Ч
CD о
Я (Щ
С4 о о в о ("
О3 с о„
Ф 1
CD о о о (Ч б) о о" о„ Ф
О) о о о
Ф. CD о» о
0) о» о
Ф g
° g а, 1 о и а
Щ Я о
Я ь >3а
2 Я
7 7 . О и
k б
Ф
f p
b
3Щ () а О.
0 сч
С4
° 1
03
Ф о (О о
СЧ CD CD
Ф (. е-1 ей 4 (Ч (М Щ
Е.ф g Й
0 О9 о
6
О 8 а с0
1
О: -
tQ О)
Ь
О 20
Q0+ и
Я а.я
° 0 р Ф
1014848
Пример 6
Пример 5
Показатели
Опытная Прототип
Прототип
Опытная а
Свойства технического углерода о
Диаметр частиц, А
228
228
Удельная внешняя поверхность, м /r а
101
101
99
Удепьная адсорбционная поверхность, м /г а) исходный
119
101
101
119 б) после 1-oro цикла газификации
140
133
140
133
177
177
266
266
0,072
0,072
0,072
0,072
Коэффициент микропори тости частиц
1,18
1,18
1,02
1,02
Степень упорядоченностиматериала частиц
2,7
0,80
2,7
0,80
100
70 100
Свойства вупканизатов смеси
Напряжение при 300% удлинения, МПа
14,8
Прочность при разрыве, МПа
17,4
18,1
25,1
Относительное удлинение, %
370
180
230
Удельное объемное алектросопротивпение, Ом см
850
195
Составитель О. Лукоянова
Редактор E. Лушникова Техред М.Костик Корректор О. Яипак
Заказ 3128/19 Тираж 494
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж«35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 в) -"- 2-ого
° I
Степень срастания частиц в агрегате
Количество техугперода на 100 мас.ч. каучука, мас.ч.
24,8
410
1Q
Таблица
