Способ получения резиновой смеси на основе хлоропренового каучука

Способ получения резиновой смеси на основе хлоропренового каучука

Реферат

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к способу получения резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, которая характеризуется повышенными адгезионными показателями.

Известен способ получения резиновой смеси смешением хлоропренового каучука с ускорителем вулканизации, противостарителем, вулканизующей группой, пластификаторами, диспергатором, модификатором, активными наполнителями и волокнистым наполнителем в резиносмесителе с последующей обработкой смеси на вальцах и вулканизацией (Авторское свидетельство СССР №1063809, кл. С08J 3/28; Опубл. 30.12.83).

Однако данный способ требует обработку резиновой смеси на вальцах в поле импульсного электромагнитного разряда, что усложняет технологию, а вулканизаты, полученные данным способом, характеризуются низкими физико-механическими показателями.

Известен способ получения резиновой смеси смешением хлоропренового каучука с сажей с последующим разбавлением полученной композиции полимером и введением компонентов резиновой смеси (Авторское свидетельство СССР №979399, кл. С08J 3/22; Опубл. 07.12.82).

В данном способе обеспечивается достижение физико-механических показателей за счет введения в резиновую смесь бутадиенстирольного термоэластопласта, что связано с определенными сложностями в технологии.

Известен способ получения резиновой смеси на основе ненасыщенного каучука смешением каучука с модификатором на вальцах и введением целевых добавок (Авторское свидетельство СССР №956498, кл. С08J 3/20; Опубл. 07.09.82).

Однако в данном способе повышаются энергозатраты за счет измельчения смеси однократным пропуском через молотковую дробилку, что усложняет технологию, а вулканизаты, полученные данным способом, характеризуются низкими физико-механическими показателями.

Известен способ получения резиновой смеси для оболочек кабеля смешением хлоропренового качука, меркаптобензтиазола, стеариновой кислоты, парафина, фенил-β-нафтиламина, дибутилфталата, мела, каолина, технического углерода, оксида магния и оксида цинка (Авторское свидетельство СССР №1608198, кл. С08J 3/28; Опубл. 23.11.90).

Однако в данном способе необходимо оксид цинка и оксид магния до смешения обрабатывать лазерным излучением, что усложняет технологию, а вулканизаты, полученные данным способом, характеризуются низкими физико-механическими показателями.

Наиболее близким является способ получения резиновой смеси на основе хлоропренового каучука смешением хлоропренового каучука с оксидом цинка, оксидом магния, стеариновой кислотой и техническим углеродом (Кошелев Ф.Ф. и др. Общая технология резины. М.: Химия. - 1978, с.85).

Однако при таком способе получения резиновой смеси вулканизаты на ее основе имеют низкие физико-механические показатели.

Задача: разработка способа получения резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, вулканизаты на основе которой характеризуются улучшенными физико-механическими показателями и повышенной адгезией к металлу.

Техническим результатом является разработка способа получения резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, вулканизаты на основе которой характеризуются улучшенными физико-механическими показателями и повышенной адгезией к металлу, утилизация отхода нефтехимического производства (анилина).

Поставленный технический результат достигается тем, что способ получения резиновой смеси на основе хлоропренового каучука включает смешение оксида магния, оксида цинка, стеариновой кислоты и технического углерода, причем в процессе смешения дополнительно вводят модификатор, предварительно полученный в результате взаимодействия эпоксидной диановой смолы ЭД-20 с кубовыми отходами производства анилина в массовом соотношении 2:1 при 150°С в течение 5 часов, при этом кубовые отходы содержат 15-18 мас.ч. анилина, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: хлоропреновый каучук - 100,0, оксид магния - 5,0-9,0, оксид цинка - 3,0-7,0, стеариновая кислота - 0,5, технический углерод - 50,0-60,0, эпоксидная диановая смола ЭД-20 - 1,67-6,66, кубовые отходов производства анилина - 0,83-3,34.

В качестве хлоропренового каучука используют каучук серного регулирования наирит ДП (ТУ-6-01-1319-85).

Вулканизующая группа: оксид цинка (белила цинковые ГОСТ 202-84) и оксид магния (жженная магнезия ГОСТ 844-79).

Стеариновая кислота - активатор вулканизации (ГОСТ 6484-96).

Технический углерод П-145 - наполнитель (ГОСТ 7885-86).

Модификатор предварительно получают прямым взаимодействием эпоксидной диановой смолы ЭД-20 с кубовыми отходами производства анилина (КПА) в массовом соотношении 2:1, при 150°С в течение 5 часов. Модификатор 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 (растворитель) - 2-4, гидрооксид натрия (наполнитель) - 1-3, дифениламин - 3-20, метафенилдиамин - 1-3, o-,n-аминофенол - 1-6, высокомолекулярные смолистые вещества (реагенты, взаимодействующие с каучуком) - 6-45.

Установлено, что причиной повышения адгезионных показателей вулканизатов является увеличение содержания полярных функциональных групп за счет введения в состав резиновой смеси предлагаемого модификатора.

При использовании в качестве модификатора эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и кубовых отходов производства анилина в массовом соотношении 2:1 улучшаются физико-механические и адгезионные свойства вулканизатов на основе предлагаемой резиновой смеси. При изменении соотношения компонентов модификатора он становится вязким, что затрудняет его введение в резиновую смесь, при этом снижаются адгезионные свойства вулканизатов на основе резиновой смеси.

Пример приготовления резиновой смеси.

Резиновую смесь на основе хлоропренового каучука, включающую оксид магния, оксид цинка, стеариновую кислоту и технический углерод, готовят на вальцах при температуре валков 65-70°С. Продолжительность смешения 25 минут. Причем в процессе смешения на вальцах дополнительно вводят модификатор, предварительно полученный в результате взаимодействия эпоксидной диановой смолы ЭД-20 с кубовыми отходами производства анилина в массовом соотношении 2:1 при 150°С в течение 5 часов, при этом кубовые отходы содержат 15-18 мас.ч. анилина. Затем проводят вулканизацию резиновой смеси при температуре 143°С в течение 30 минут.

Получают резиновые смеси 1-10, составы которых приведены в таблице 1.

В таблице 2 приведены физико-механические показатели вулканизатов на основе предлагаемых резиновых смесей и по прототипу.

Технология склеивания образцов следующая. Одноразовое нанесение клея на подготовленную поверхность, сушка клеевой пленки при комнатной температуре (20°С) в течение 1-2 минут, после чего производилось плотное прижатие склеиваемых поверхностей. Адгезию при сдвиге определяли на разрывной машине МРС-250 (ГОСТ 16971-71).

В таблице 3 приведены прочностные показатели вулканизатов на основе предлагаемых резиновых смесей и по прототипу при склеивании их друг с другом хлоропреновым клеям марки 88СА. Предлагаемые вулканизаты исследовались на адгезионную прочность при сдвиге, достигаемую при выдерживании под грузом 2 кг, при комнатной температуре (20°С) в течение 24 часов. Данные представлены в таблице 3, из которой видно, что наилучшие результаты получены при использовании состава композиций 8 и 10.

Заявленные пределы модификатора - 2,5-10,0 обусловлены тем, что при увеличении или уменьшении указанных дозировок адгезионная прочность при склеивании вулканизатов друг с другом снижается.

В дальнейших исследованиях использовалась композиции 1, 6, 8 и 10, у которых были получены наилучшие результаты.

Также были проведены испытания клеевого крепления вулканизатов к стали (Ст.3) (таблица 4). Адгезию определяли методом отрыва. Прочность при равномерном отрыве определяли на измерителе адгезии ПСО МГ4 (ТУ 4271-005-12585810-01).

Сравнительные испытания прочностных свойств состава композиций 1, 6, 8, 10 и прототипа представлены в таблице 4, из которой видно, что вулканизаты на основе композиции 1, 6, 8 и 10 обеспечивают увеличение прочностных свойств клеевых соединений по сравнению с прототипом. Так, прочность при отрыве клеевого шва при креплении вулканизованной резины по прототипу к стали (Ст 3) клеем 88СА составляет 1,26 МПа, а при креплении вулканизованной резины по композиции 8 к стали (Ст 3) составляет 1,54 МПа.

Таблица 1
Компоненты смеси	Содержание компонентов смеси в композициях, мас.ч.
Прототип	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Хлоропреновый каучук	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0
Оксид цинка	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	3,0	3,0	7,0	7,0	7,0
Оксид магния	7,0	7,0	7,0	7,0	7.0	7,0	9,0	9,0	5,0	5,0	5,0
Стеариновая кислота	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0.5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Технический углерод	40,0	60,0	60,0	50,0	50,0	50,0	50,0	50,0	60,0	60,0	60,0
Эпоксидная диановая смола ЭД-20		3,33	6,67	1,67	3,33	5,0	1,67	3,33	1,67	3,33	5,0
Кубовые отходы производства анилина, с содержанием анилина 15-18 мас.ч.	-	1,67	3,33	0,83	1,67	2,5	0,83	1,67	0,83	1,67	2,5

Таблица 2
Наименование показателей	Результаты испытаний композиций
Прототип	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Условная прочность, МПа	16,5	21,2	21,2	21,7	21,5	21,4	21,0	21,7	22,2	22,7	22,0
Относительное удлинение, %	420	200	210	260	270	260	260	240	180	170	190
Твердость, ед. Шор А	69	82	85	82	83	84	80	81	87	86	87
Сопротивление раздиру, кгс/см	69	72	58	83	88	83	73	91	63	65	79

Таблица 3
Марка клея	Показатель для композиции
Прототип	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Прочность при сдвиге, МПа
88СА	1,29	1,75	1,56	1,38	1,46	1,30	1,80	1,47	1,83	1,43	2,11

Таблица 4
Марка клея	Показатель для композиции
Прототип	1	6	8	10
Прочность при равномерном отрыве, МПа
88СА	1,26	1,41	1,38	1,54	1,40

Технико-экономический эффект, полученный от применения предлагаемой резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, заключается в том, что его применение позволяет значительно повысить прочность крепления изделий из вулканизованной резины на основе хлоропренового каучука и при их креплении к металлической поверхности, улучшить физико-механические свойства вулканизатов. Кроме того, его применение позволяет использовать побочный продукт (отход) нефтехимического производства (анилина).

Способ получения резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, включающий смешение оксида магния, оксида цинка, стеариновой кислоты и технического углерода, отличающийся тем, что в процессе смешения дополнительно вводят модификатор, предварительно полученный в результате взаимодействия эпоксидной диановой смолы ЭД-20 с кубовыми отходами производства анилина в массовом соотношении 2:1 при 150°С в течение 5 часов, при этом кубовые отходы содержат 15-18 мас.ч. анилина при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Хлоропреновый каучук	100,0
Оксид магния	5,0-9,0
Оксид цинка	3,0-7,0
Стеариновая кислота	0,5
Технический углерод	50,0-60,0
Эпоксидная диановая смола ЭД-20	1,67-6,66
Кубовые отходы производства анилина	0,83-3,34