Вулканизуемая резиновая смесь на основе бутилкаучука
Патент 1016324
Авторы
Вулканизуемая резиновая смесь на основе бутилкаучука
Иллюстрации
Реферат
(19) (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ .
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУВЛИН
ОПИСАНИЕ И3ОБРЕТЕНИ
К А8ТОРСНО5АУ СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф
С:
: ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21). 3336374/23-05 (222 26. 08.81 (46) 07.05.83. Бил. Р 17 (.72-) Ю.Н.Никитин, В.В.Устинов„
А.Е..Корнев, Л.С.Петровская и A.Ð.Романова .(53) 678.7(088.8) (56)1Лезн(..еГ А.И. The rein for
cement of buti rabber vith carbon
black. - НиЬЬег Age,94„ 1964, Р 4 598-610 °
2.-Гуль В.Е. и др. Влектронроводящие полимерные материалы. N., "Химия", 1968.
3. Карелина В.И. и др. Особенйости свойств нового активного электропроводящего техуглерода. - "Производство шин,рТИ и АТИ", 1978, Р 5, с. 17-20 (прототип).
3(5)) С 084 9/00 С 08 К 3/04 (54) (57) ВУЛКАНИЗУЕМАЯ РЕЗИНОВАЯ
CNECb НА ОСНОВЕ БУТИЛКАУЧУКА, включающая печной технический углерод, полученный из жидкого углеводородного сырья с коэффициентом пористости 1,5-3, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности, электропроводности и устойчивос-. ти к действию-водяного пара вулканизатов из смеси, она содержит техничес. кий углерод со степенью упорядоченности материала частиц 2,0-5,0 в количестве 30-70 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.
1016324
Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к резиновым смесям для термостойких изделий.
Известны .вулканизуемые резиновые смеси на основе бутилкаучука, включающие окисленный технический углерод (Ту), которые позволяют получать вулканизаты с повышенной прочностью t1)
НедостатКом таких смесей является 10 низкая электропроводность.полученных из них резин из-за наличия на поверхности окисленного техуглерода большого количества кислородсодержащих функциональных групп t 2), 15
Наиболее близкой по технической сущности является вулканизуемая резиновая смесь на основе бутилкаучука, включающая печной технический углерод, полученный из жидкого. углеводородного сырья. с коэффициентом пористости 1,5-3 и степенью упорядоченности материала частиц 1,0-1,9 (3).
Однако полученные из нее резины во многих случаях не удовлетворяют требованиям потребителей по прочности, электропроводности и устойчивости к действию водяного пара, Цель изобретения — повышение прочности, электропроводности и. устойчивости к.действию водяного па. ра вулканизатов смеси.
Поставленная цель достигается тем, что в вулканизуемой резиновой смеси на основе бутилкаучука, включающей печной технический углерод, полученный из жидкого углеводородного сырья с коэффициентом пористости 1, 5-3, применен технический углерод .со сте пенью упорядоченности материала частиц 2,0 — 5,0 в количестве 30- 40
70 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.
Для оценки степени упорядоченности материала частиц, Ту образец:.в количестве 300 г помещают в муфельную печь, нагревают в токе аргона zoo 45
950 С, охлаждают водяным паром, ото бирают пробу и определяют удельную адсорбционную поверхность по
ТУ 3811562-77,пбсле чего цикл газификации повторяют. 50
За показатель степени упорядоченности материала частиц принимается отношение показателя удельной адсорбционной поверхности исходного техуг >5 лерода к разности показателей удельной адсорбционной поверхности после второго и первого циклов газифика-. ции. Чем менее упорядочен материал частиц техуглерода, тем более подвержен он газификации, в результате которой увеличивается удельная адсорбционная поверхность, и тем ниже рассчитанный по данной методике показатель степени упорядоченности материала частиц. 65
Высокопористый печной технический углерод, полученный по серийной технологии, имеет степень упорядоченности материала .частиц 1-1,9. По-. вышение степени упорядоченности материала частиц техуглерода до 2-5 при неизменной их пористости приводит к заметному увеличению прочности, электропроводности и устойчивости к действию водяного пара резин из смеси на основе бутилкаучука. При степени упорядоченности материала частиц .техуглерода менее 2 резины не отличаются по электропроводности от резин из извесной смеси а увелиI чение степени упОрядоченности выше
5 не приводит к дальнейшему улучшению свойства резин и поэтому нецелесообразно.
Повышение степени упорядоченности материала частиц высокопористого технического углерода может быть достигнуто путем его термообработки в инертной среде при 900-1400 С с последующей дезактивацией водородом при 20-400 С в течение 2-180 мин.
В процессе такой модификации общая пористость техуглерода не изменяется или несколько уменьшается. Степень упорядоченности материала частиц техуглерода может быть повышена также непосредственно в процессе его получения путем воздействия на него водяным паром при 700-1400 С, с последующей .обработкой на стадии грануляции дымовыми газами, содержащими в своем составе не менее 10Ъ водорода.
Для получения вулканизуемой резиновой смеси могут быть использованы бутилкаучуки марок БК-1675, БК-2045, БК-2055 или комбинации бутилкаучука с этиленпропиленовыми каучуками, В зависимостн от состава и назначения смеси содержание технического углерода может изменяться от 30 до
70 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.
Лри меньшем содержании техуглерода йе достигается требуемого уровня электропроводности резин, а увеличение содержания выше верхнего предела приводит к снижению прочностных свойств резин, что также нежелательно. Кроме каучука и техуглерода смесь содержит серу, ускорители и активаторы вулканизации, противостарители и другие целевые добавки в обычно принятых для них количествах. Приготовление смеси осуществляют на обычном смесительном оборудовании (вальцы, резиносмеситель) по действующим технологическим режимам.
Пример 1. На лабораторных вальцах при температуре валков 35+
+5 ОС готовят вулканизуемую резиновую смесь следующего состава, мас.ч,: бутилкаучук БК-1675 100 окись цин1016324
> ка 4; стеарин 2; тиурам 1 кап,г такс 1r сера 2 > печной технический углерод МПЭ-100 В по ТУ 3841570-79, подвергнутый термообработке в течение ЗО мин при 1050 С в среде аргбна и обработке водородом в течение 2 мин при 300 С, 50. Для .сравнения готовят известную. контрольную смесь, включающую в качестве наполнителя такое же количество исходного технического углерода ПМЭ2100В, не подвергавшегося модификации.
Из полученных смесей вулканизуют в прессе образцы при 160 С в течение. 60 мин. Прочностные свойства вулканизатов определяют по OCT:27075, а удельное объемное электросопротивление †. потенциометрическим методом по известной методике. Устойчивость к действию водяного пара оценивают- путем старения вулканизованных..образцов в .среде пара в течение 5- сут при 160 С. Эа показатель устойчивости принимают отношение прочности при разрыве ГОСТ 27075 образца после старения к прочности исходных образцов.
Пример 2, Вулканизуемую рези новую смесь готовят. и испытывают по примеру 1, но применяют продукт термообработки ПМЭ-100В в аргоне при 1050 С в течение 1 ч с последующей дезактивацией водородом в течение 30 мин при 150 С.. . П р и м е.р 3. Вулканизуемую резиновую смесь готовят и испытывают по примеру 1, но применяют продукт термообработки ПИЭ-100В в азоте при,1050 С.в течение б.ч с последующей дезактивацией водородом в течение 3 ч при 20 С.
Пример 4. Вулканизуемую резиновую смесь готовят и испытываЮт по примеру 3, но количество модифицированного технического. углерода
ПМЭ-100В уменьшают до 30 мас.ч. на 100 мас,ч. каучука.
П р И.м е р 5. В производственном реэиносмесителе вместимостью рабочей камеры 45 л готовят вулканизуемую резиновую смесь для диафрагм к фор10,маторам-вулканизаторам следующего состава, мас.ч.: бутилкаучук БК-1675
100 .наирит ПНК 5; окись цинка 12, стеарин 3; барит 15 окилфенолформальдегидйая смола Амберол Т-137
15 (производства СГ1А) 12; модифицирован. ный техуглерод 70.
Модицифированный техуглерод полу" чают по технологической схеме производства ПМ-75 (ГОСТ 7885-77) со
70 следующими изменениями. Воду с температурой 20 С на закалку аэрозоля .технического углерода с температурой
1300 С заменяют на водяной пар с температурой 500 С, а сушку влажных гранул наполнителя проводят дымовыми о газами с.,температурой 600 С,. состоящими из 35% водорода, 20% окиси углерода, 10% углекислого газа, ЗОВ азота и 5% паров воды.
Результаты анализа образцов технического углерода и испытания вулканизатов смесей по примерам. 1 — 4 приведены.в табл.1 в табл. 2 — ре" зультаты анализа технического углерода.и испытания вулканиэатов смеси в сравнении с данными для контрольной смеси, содержащей такое же количество печного высокопористого технического углерода ПМЭ-аОВ (Ту 3811561-78): по примеру 5.
1016324
Ch. с-1
E с
Е Ю Ю гЧ, ГЧ
Г
Ю м
М
Ю
М М
00 (.- O ГЧ
Ю а
lA г.(tA
Ю
Е
Ch м
М
Ю О Ю с с
М сР Ю Ю
Ю Ю ((CO 01 с
lO O т(01 сГ
° Ф
Ц о а
CO м м
lA с
Ю
1.н х о
Ю л
I
1 !
1
I
1 Ф I
I 6
1
9 ц о а ю
9 ю
I (>Ъ х
Г(э ъ
Ю 3 с3 f о
О1 Ф
Я о и (d Я х х (б
Х (;O CO с с
Ю Щ О\ CO ф
Щ н и фб о ((( и о
4 о
Х о
6 х х ю ((Ю е с-( н
1 1
C) ф х (- о
lg о (((v
1 Н I I
Ю tO
Ю
lA lA
М с
Ю СО Co CO ф
lA с-(О1 м 3
О1 (Ф
CO т1
Ю
ГЧ
Ch
lA
Ю (1
ГЧ Ю с
CO CO ч с-(l
О
Ю
1 х
9 о
1 I 1! Н I
I Х
1 9 I
I Ф (1 Ю 1
О 1
I 1! ((, I
I 3 1
1 I(i 1
О 1
I Э I
1 ld I
1 О I
l I
Г 1
1 I.
I Х 1
I (б I х1
I Н I
O l
9 1
I Ш I
Р 1
О 1 (I
Х I
O1
Е I м 1
Е 1 1
O l
1 I
9 I I
2 ь х !
2 (( (! 1
О 1
1 1
6 I 1
1 I
9 I Г (1 (б 1
Ц I
L I
)
1 )
fd ( (х х х е х (» ((( ф х ((1 Н и о
CI O
;.. х
Ю
Ю 01
М
Г(с-(гЧ
ГЧ
Ю CO с М
lA т"(ч-1
Ю
ГЧ Ф
lO O
СЧ а-1 lA
1О
Г ( 3 О Ю
М
< (т-(01 LO
Г(Ю
Ch
М Ф т-1 . ГЧ
1Г(ГЧ х н
6 Н О х v o х о х о н х
4 O 6 х ." :1
БГ 0, О Х
0,К О ЦН о и хо
v 0l ld цэ ((н об х (»
o e xe х о х п(х х ((Ф
x!CХхХ аа е 60, Ц 6 9Г, 6
ЭCI 6ЭН
ЦО Î I-ld
>Эх UX о
4 ° о х
o o
Е (d
Е х
zo хо у е с"1 ° н о ф (б охи и rd
Vga эох
Х 0
Х 6
Ц 1
O(C(М ф
+I
9 ((( бР 2
Ю. 0
Ю ГЛ
М ld а (Ц амх
ИЕ 0 И
9 с
lC х эхо (бе о кхх а х
Эца х,г, ъ е н х ы е х e v
9 Ц х я Е х о
5 о хе
3 х е эх о лэ
Х (01 ,((o m ц х
9 Е н ос
Х Х 0, о .ах о ц о х e o н цо
О 0, 1 1.
O Г о б
Х 0 о.х н 0, v (: о
0 Х (б хо о н х х ь э о
Х 0 х (х в о
&Хе охи н а
1016324
Таблица2.
Смесь
Показатели предлагаемая известная.Свойства технического углерода
Удельная внешняя поверхность,м /г 92
156
164
236.256
,353
1,4
КоэФФициент микропористости Свойства,вулканизатов
°, .Напряжение при 300% удлинении;.MTla
1 71
1,69 смеси 12,3
11,8
13,8.
15,2
Прочность при разрыве, МПа
330
330
Относительное удлинение,Ъ
28
КоэФФициент паростойкости по прочности при разрыве
0,62
0,59..Составитель О. Лукоянова
Редактор Й. Гунько -Техрад И.Тепер Корректор N. Коста, Эаказ 3316/25 . Тираж 494 : .Подписное
BHHHGH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, Ж-35,.:Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Удельная адсорбционная поверхность, м /r исходный наполнитель йосле первого цикла
i àçèôèêàöèè после второго цикла газиФикации
Степень упорядоченности материала частиц
Удельное объемное злектросопротнвление, . -Ом. dM
Из приведенных.в табл. 1 и 2 дан-. ных вйдно,:что вулканизаты опытных смесей, содержащих печной высокопо рнстый технический углерод ср степенью упорядоченности материала час-. №0 тиц 2-5, имеют по сравнению с резинами:из известной смеси на 5-10% более высокую прочность при разрыве, на 20-30% меньшее удельное объемное: злектросопротнвление и соответствейьЬ . более высокую злектропроводность, а также на 16-23% более высокий коэФ" фициент паростойкости. Применение предлагаемой смеси позволит значительно повысить срок службы резиновых изделий, работающих в условиях одновременного воздействия. высоких температур и водяного пара.>