Противостаритель и модификатор для резин
Владельцы патента RU 2307848:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) (RU)
Изобретение относится к противостарителю и модификатору для резин, представляющего собой продукт взаимодействия при 150°С эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и кубовых отходов производства анилина, с содержанием анилина 15-18 мас.ч., при их массовом соотношении 2:1. Техническим результатом изобретения является расширение ассортимента противостарителей и модификаторов для эластомеров при сохранении их физико-механических показателей, улучшение адгезии при склеивании, стойкость к старению и утилизация отходов производства анилина. 4 табл.
Изобретение относится к добавкам для эластомеров, а именно противостарителям и модификаторам, и может быть использовано в резиновой промышленности.
Известен модификатор для резин на основе 4-нитрозодифениламина и жирной кислоты (Авторское свидетельство СССР №788699, кл. С08L 9/00; Опубл. 30.03.85).
Однако данный модификатор имеет сложную технологию изготовления.
Известен модификатор на основе резотропина для резин, который дополнительно содержит углеводородный воск и минеральное масло (Авторское свидетельство СССР №697532, кл. С08L 9/00; Опубл. 15.11.79).
Однако данный модификатор имеет сложный состав.
Известен противостаритель и модификатор адгезии для резин, представляющий собой кубовый остаток, образующийся при дистилляции дифениламина (Патент РФ №2011663, кл. С08К 5/18; Опубл. 30.04.94).
Однако данный модификатор необходимо предварительно смешивать с различными наполнителями, что усложняет технологию изготовления резиновой смеси.
Наиболее близким к изобретению по назначению является N-фенил- N′-изопропил-п-фенилендиамин (диафен ФП) (ТУ 2492-002-05761637-99).
Однако получение данного противостарителя является сложным технологическим процессом и сопровождается образованием большого количества отходов. Кроме того, указанный противостаритель является дефицитным и не обеспечивает достаточно высоких физико-механических показателей вулканизатов на основе различных каучуков.
Задача: разработка противостарителя и модификатора для резин, обеспечивающего сохранение физико-механических показателей вулканизатов на основе различных каучуков, утилизация отхода производства анилина.
Техническим результатом является расширение ассортимента противостарителей и модификаторов для эластомеров, при сохранении их физико-механических показателей, улучшение адгезии при склеивании, стойкости к старению и утилизация отходов производства анилина.
Поставленный технический результат достигается тем, что противостаритель и модификатор для резин, представляет собой продукт взаимодействия при 150°С эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и кубовых отходов производства анилина с содержанием анилина 15-18 мас.ч. при их массовом соотношении 2:1.
При использовании в качестве указанного противостарителя и модификатора для резин продукта взаимодействия при 150°С эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и кубовых отходов производства анилина (КПА) в массовом соотношении 2:1 повышаются физико-механические свойства вулканизатов на основе различных каучуков. Это происходит за счет увеличения содержания полярных функциональных групп в результате введения в состав резиновой смеси предлагаемого модификатора. Указанные функциональные группы диффундируют к поверхности вулканизата, где проявляют свои защитные и адгезионные свойства.
При изменении соотношения компонентов противостарителя и модификатора для резин он становится вязким, что затрудняет его введение в резиновую смесь, при этом снижаются физико-механические свойства вулканизатов на основе резиновой смеси.
Противостаритель и модификатор для резин получают прямым взаимодействием эпоксидной диановой смолы ЭД-20 с кубовыми отходами производства анилина в массовом соотношении 2:1 при 150°С в течение 5 часов. Состав противостарителя и модификатора для резин приведен в таблице 1. Противостаритель и модификатор для резин представляет собой хрупкие гранулы неправильной формы и является дешевым веществом, так как КПА являются отходами, образующимися при производстве анилина (ТР производства анилина ЗАО "Оргсинтез" г.Волжский, стадия выделения товарного анилина). КПА представляют собой (мас.ч.): анилин - 15-18, циклогексиламин - 0-10, толуидин - 2-4, гидрооксид натрия - 1-3, дифениламин - 3-20, метафенилдиамин - 1-3, о-,n-аминофенол - 1-6, высокомолекулярные смолистые вещества - 6-45.
Свойства противостарителя и модификатора для резин приведены в таблице 2.
Противостаритель и модификатор для резин вводят в сырые резиновые смеси на основе синтетических каучуков, например в резиновые смеси на основе хдоропренового, полиизопренового и этиленпропилендиенового каучуков. Рецептуры резиновых смесей приведены в таблице 3. Могут быть использованы резиновые смеси на основе различных какучуков.
Пример приготовления резиновой смеси.
Резиновую смесь готовят на вальцах при температуре валков 65-70°С. Продолжительность смешения 25 минут. Затем проводят вулканизацию резиновой смеси при температуре 160°С в течение 30 минут.
В таблице 4 приведены физико-механические и адгезионные показатели вулканизатов на основе предлагаемых резиновых смесей и по прототипу.
Резины испытывают на стойкость к старению при температурах 100°С в течение 24 ч в соответствии с ГОСТ 9.024.-74. Физико-механические свойства - относительное удлинение, остаточное удлинение, условная прочность при растяжении определяют в соответствии с ГОСТ 270-75. Стойкость резин к действию озона определяют в соответствии с ГОСТ 9.026-74. Адгезию при клеевом креплении исследовали с помощью клея 88СА (ТУ 381051760-89). Прочность при сдвиге определяли в соответствии с ГОСТ 16971-71. Прочность при равномерном отрыве от Ст3 определяли в соответствии с ГОСТ 209-75.
| Таблица 1 | |
| Компонент противостарителя и модификатора для резин | Содержание компонентов противостарителя и модификатора для резин, мас.ч. |
| Эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 100,0 |
| Кубовые отходы производства анилина | 50,0 |
| Таблица 2 | ||
| Наименование показателей | Диафен ФП | Указанный продукт |
| Температура плавления, °С, ГОСТ 18995.4 | 71 | 77 |
| Массовая доля летучих, % | 0,20 | 0,11 |
| Массовая доля золы, %, ГОСТ 21119.10 | 0,25 | 0,20 |
| Таблица 3 | ||||||
| Компоненты смеси | Содержание компонентов смеси в композициях, мас.ч. | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| Хлоропреновый каучук наирит ДП | 100,0 | 100,0 | - | - | - | - |
| Этиленпропилендионовый каучук СКЭПТ-40 | - | - | 100,0 | 100,0 | - | - |
| Полиизопреновый каучук СКИ-3 | - | - | - | - | 100,0 | 100,0 |
| Сера | 1,3 | 1,3 | 2,0 | 2,0 | 1,3 | 1,3 |
| Тиурам ММ тетраметилтиурамдисульфид | 1,3 | 1,3 | - | - | - | - |
| Олеиновая кислота | - | - | - | - | 1,1 | 1,1 |
| Фталевый ангидрид | - | - | - | - | 0,8 | 0,8 |
| Тиурам Д тетраметилтиурамдисульфид | - | - | 1,5 | 1,5 | - | - |
| Сульфенамид Ц | - | - | - | - | 0,7 | 0,7 |
| ДФГ дифенилгуанидин | 1,3 | 1,3 | - | - | - | |
| Оксид магния | 3,5 | 3,5 | - | - | - | - |
| Ацетонанил Н поли-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин | 2,0 | 2,0 | - | - | - | - |
| Стеариновая кислота | 1,5 | 1,5 | 1,0 | 1,0 | - | - |
| Пиропласт | - | - | - | - | 3,5 | 3,5 |
| Церезнн-80 | 4,0 | 4,0 | - | - | - | - |
| Оксид цинка | 4,5 | 4,5 | 5,0 | 5,0 | 4,5 | 4,5 |
| Технический углерод П-514 | 62,0 | 62,0 | 100,0 | 100,0 | - | - |
| Технический углерод Н-55 | - | - | - | - | 54,0 | 54,0 |
| ДБС дибутилсебацинат | 15,0 | 15,0 | - | - | - | - |
| Масло ПМ | 5,0 | 5,0 | - | - | 3,5 | 3,5 |
| Каптакс меркаптобензтиазол | - | - | 1,0 | 1,0 | - | - |
| Воск ЗВ-1 | 1,7 | 1,7 | - | - | 3,1 | 3,1 |
| ДБФ дибутилфталат | 4,5 | 4,5 | - | - | - | - |
| Диафен ФП(прототип) | 2,0 | - | 2,5 | - | 1,5 | - |
| Противостаритель и модификатор для резин по предлагаемому изобретению | - | 2,0 | - | 2,5 | - | 1,5 |
| Таблица 4 | ||||||
| Наименование показателей | Результаты испытаний композиций | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| Условная прочность, МПа | 14,8 | 14,6 | 18,0 | 20,0 | 25,0 | 27,0 |
| Относительное удлинение, % | 398 | 353 | 150 | 240 | 500 | 650 |
| Твердость, ед. ИСО | 58 | 64 | 82 | 85 | 70 | 75 |
| Сопротивление раздиру, кН/м | 39 | 38 | 46 | 68 | 120 | 140 |
| Изменение после старения ШРБ-4 | ||||||
| (70°С, 72 ч), % | ||||||
| усл. прочности при растяжении | -6,7 | -8,7 | -25,0 | -4,4 | -8,5 | -9,4 |
| твердости | 103 | 9,0 | -60,0 | -35,7 | 12,7 | 10,1 |
| сопрот. раздиру | -2,5 | -1,6 | -6,0 | -5,8 | -3,1 | -2,2 |
| Адгезия при клеевом креплении: | ||||||
| Прочность при сдвиге, МПа | 1,3 | 1,9 | 1,2 | 1,8 | 1,1 | 1,7 |
| Прочность при равномерном отрыве, МПа | 1,2 | 1,6 | 1,8 | 2,1 | 1,3 | 1,8 |
Технико-экономический эффект, полученный от применения предлагаемого противостарителя и модификатора для резин, заключается в том, что его применение позволяет заменить известный противостаритель Диафен ФП, не ухудшая при этом физико-механических свойств вулканизаюв. Кроме того, его применение позволяет использовать побочный продукт (отход) нефтехимического производства (анилина).
Противостаритель и модификатор для резин, представляющий собой продукт взаимодействия при 150°С эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и кубовых отходов производства анилина с содержанием анилина 15-18 мас.ч. при их массовом соотношении 2:1.
