Резиновая смесь на основе бутилкаучука
Владельцы патента RU 2668980:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Федеральный научно-производственный центр "Прогресс" (ФГУП "ФНПЦ "Прогресс") (RU)
Изобретение относится к созданию резиновой смеси на основе бутилового каучука и может быть использовано в шинной и резинотехнической промышленности. Резиновая смесь содержит бутиловый каучук БК-1675, печной технический углерод N326, окисленный активными формами кислорода (АФК), содержащий протоногенные функциональные группы в количестве от 0,6 до 1,6 мг-экв/м2, серу молотую, тетраметилтиурамдисульфид, 2-меркаптобензтиазол, белила цинковые, масло «Норман-538», стеариновую кислоту. Технический результат - увеличение условной прочности при растяжении и снижение газопроницаемости резин. 2 табл., 6 пр.
Изобретение относится к созданию резиновой смеси на основе бутилового каучука и может быть использовано в шинной и резинотехнической промышленности.
Известна резиновая смесь для производства шинных изделий на основе бутилкаучука (патент 2068859 RU, МПК С08К, опубл. 10.11.1996), наиболее близкая по технической сущности к заявляемому изобретению, включающая бутиловый каучук, в качестве ускорителя смесь содержит альтакс и дополнительно продукт взаимодействия 1,1 моля мочевины и 1,0 моля гексаметилентетрамина в присутствии не более 5,3 кислых солей и перекисных соединений. Смесь обладает улучшенным значением показателя условное напряжение при 300% удлинении.
Недостатком известной резиновой смеси на основе бутилового каучука является низкая условная прочность при растяжении, низкое значение условного напряжения при 300% удлинении.
Техническим результатом заявляемого технического решения является высокая прочность при растяжении, высокое условное напряжение при 300% удлинении, низкая газопроницаемость, которая является важнейшим эксплуатационным свойством резин на основе бутилкаучука, что позволяет отказаться от использования канального технического углерода К354 в рецептуре газонепроницаемых резин.
Технический результат достигается тем, что в состав резиновой смеси вводят печной технический углерод N326, окисленный 30% пероксидом водорода, содержащий протоногенные функциональные группы в количестве от 0,6 до 1,6 мг-экв/м2, имеющий соотношение функциональных групп карбоксильных и лактоновых от 3,5 до 4,5% выше, чем фенольных, при следующем соотношении компонентов, мас. ч:
| Бутиловый каучук БК-1675 | 100,0 |
| Технический углерод N326, окисленный АФК, | 60,0 |
| содержащий протоногенные | |
| функциональные группы в количестве | |
| от 0,6 до 1,6 мг-экв/м2 | |
| Сера молотая | 1,0-1,2 |
| Тетраметилтиурамдисульфид | 1,0-1,3 |
| 2-меркаптобензтиазол | 0,8-1,1 |
| Белила цинковые | 5,0-7,0 |
| Масло «Норман-538» | 7,0-10,0 |
| Стеариновая кислота | 1,0-1,2 |
Применяемые компоненты резиновой композиции выпускаются химической промышленностью России, Украины и Германии.
В качестве наполнителя используется технический углерод N326, окисленный активными формами кислорода. Окисление технического углерода проводили в лабораторном грануляторе, обрабатывая поверхность технического углерода активными формами кислорода. Образующиеся в процессе окисления на поверхности технического углерода протоногенные функциональные группы взаимодействуют с четвертичными атомами углерода макромолекул бутилового каучука, образуя достаточно плотный и протяженный межфазный слой, что способствует снижению газопроницаемости резин.
Смесь вулканизуется серой молотой (ГОСТ 127.4-93), ускорителями вулканизации являются вулкацит тиурам/С (импортный аналог тиурама Д) и вулкацит DM/C (импортный аналог 2-меркаптобензтиазола) фирмы «Arlanxeo». Вулкацит DM/C представляет собой малопылящий, кремовый порошок с температурой плавления (tпл.) не ниже 168°С. Вулкацит тиурам/С - порошок белого цвета с tпл. не ниже 142°С. Ускорители вулканизации активируются цинковыми белилами (ГОСТ 202-84) и жирными кислотами типа стеариновой (ГОСТ 6484-96), которая представляет собой полупрозрачную массу желтоватого цвета, жирную на ощупь, с tпл. 53-63°С.
В качестве пластификатора в предлагаемой резиновой композиции использовалось масло «Норман 583» (ТУ 025-047-58604719-2004) - по внешнему виду представляет собой вязкую жидкость светло-коричневого цвета, является очищенным остаточным ароматическим экстрактом. Масло нормализовано по содержанию полициклических ароматических углеводородов.
Заявляемую и известную резиновые композиции изготавливали в лабораторном резиносмесителе (I и II стадии) по общепринятой технологии.
Вулканизацию образцов осуществляли при температуре 153°С в оптимальном режиме. Физико-механические показатели резин определялись по ГОСТ 270-75 на стандартном оборудовании. Состав и свойства предлагаемой резиновой композиции в сравнении с прототипом представлены в таблицах 1, 2. Пример 1 - известного состава, примеры 2-7 - предлагаемого состава.
По примеру 1 (прототип) изготавливают резиновую смесь на основе 100 мас.ч. бутилового каучука марки БК-1675. Смесь включает наполнитель - технический углерод, серу в качестве вулканизующего агента, в качестве ускорителей вулканизации - вулкацит тиурам/С, альтакс и продукт взаимодействия 1,1 моля мочевины и 1,0 моля гексаметилентетрамина пластификатор - масло ПМ, цинковые белила, стеариновую кислоту, октофор N, диафен ФП.
По примеру 2 изготавливают опытную резиновую смесь на основе 100 мас.ч. бутилового каучука марки БК-1675, которая содержит, мас.ч.: наполнитель - печной технический углерод марки N326, окисленный 2% пероксидом водорода и озоном - 60,0, серу молотую - 1,1, тетраметилтиурамдисульфид - 1,0, 2-меркаптобензтиазол - 0,8, масло Норман 583-8,0, цинковые белила - 5,0, стеариновую кислоту - 1,0.
По примеру 3 изготавливают опытную резиновую смесь аналогично примеру 2, отличие заключается в том, что в смеси в качестве наполнителя используется печной технический углерод марки N326 окисленный 2% пероксидом водорода и синглетным кислородом - 60,0, серу молотую - 1,2, тетраметилтиурамдисульфид - 1,1, 2-меркаптобензтиазол - 1,1, масло Норман 583 - 10,0, цинковые белила - 5,0, стеариновую кислоту - 1,0.
По примеру 4 изготавливают опытную резиновую смесь аналогично примеру 2, отличие заключается в том, что в смеси в качестве наполнителя используется печной технический углерод марки N326, окисленный синглетным кислородом - 60,0, серу молотую - 1,3, тетраметилтиурамдисульфид - 1,1, 2-меркаптобензтиазол - 1,0, масло Норман 583 - 10,0, цинковые белила-7,0, стеариновую кислоту - 1,1.
По примеру 5 изготавливают опытную резиновую смесь аналогично примеру 2, отличие заключается в том, что в смеси в качестве наполнителя используется печной технический углерод марки N326, окисленный озоном - 60,0, серу молотую - 1,0, тетраметилтиурамдисульфид - 1,0, 2-меркаптобензтиазол - 1,0, масло Норман 583 - 7,0, цинковые белила - 6,0, стеариновую кислоту - 1,2.
По примеру 6 изготавливают опытную резиновую смесь аналогично примеру 2, отличие заключается в том, что в смеси в качестве наполнителя используется печной технический углерод марки N326, окисленный 30% пероксидом водорода - 60,0, серу молотую - 1,2, тетраметилтиурамдисульфид - 1,2, 2-меркаптобензтиазол - 1,1, масло Норман 583 - 7,0, цинковые белила - 5,0, стеариновую кислоту - 1, 2.
Представленные в таблице 2 результаты испытаний резин показывают, что резина, изготовленная по примеру 6, обладает наилучшим комплексом физико-механических свойств, превосходит резины, изготовленные по примерам 1-5 по условной прочности при растяжении.
При решении задачи по созданию резиновой композиции с пониженной газопроницаемостью важен выбор каучука и наполнителя.
Основу заявленной резиновой композиции составляет бутиловый каучук БК - 1675, обладающий низкой газопроницаемостью. На барьерные свойства резин оказывает также влияние и пористость наполнителя, что подтверждают результаты испытаний резин на газопроницаемость - скорость проницания азота для резины, изготовленной по примеру 1 (прототип) составляет 1,90⋅10-4 см3/м2⋅24 ч⋅0,1МПа против 1,21⋅10-4, 1,62⋅10-4, 1,53⋅10-4, 1,14⋅10-4 см3/м2⋅24 ч⋅0,1МПа для резин, изготовленных по примерам 2-6.
Таким образом, заявленная резиновая композиция (пример 6) имеет сбалансированный состав, обладает наилучшим комплексом физико-механических свойств и наиболее низкой газопроницаемостью, а также позволяет отказаться от применения канального технического углерода К354 в составе резиновой смеси.
Резиновая смесь, включающая бутиловый каучук, серу молотую, стеариновую кислоту, цинковые белила, масло Норман 583, тетраметилтиурамдисульфид, 2-меркаптобензтиазол, при этом в качестве наполнителя используется печной технический углерод N326, окисленный активными формами кислорода (АФК), содержащий протоногенные функциональные группы в количестве от 0,6 до 1,6 мг-экв/м2, при следующем соотношении компонентов, м.ч.:
| Бутиловый каучук БК-1675 | 100,0 |
| Технический углерод N326, окисленный АФК, | 60,0 |
| содержащий протоногенные | |
| функциональные группы в количестве | |
| от 0,6 до 1,6 мг-экв/м2 | |
| Сера молотая | 1,0-1,3 |
| Тетраметилтиурамдисульфид | 1,0-1,3 |
| 2-меркаптобензтиазол | 0,8-1,1 |
| Белила цинковые | 5,0-7,0 |
| Масло «Норман-538» | 7,0-10,0 |
| Стеариновая кислота | 1,0-1,2 |
