Способ получения резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука

Способ получения резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука

Реферат

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

Известна резиновая смесь, которую получают смешением этиленпропилендиенового каучука, наполнителя, пластификатора и адгезивной добавки, в качестве которой используется продукт термического разложения этиленпропиленового или этиленпропилендиенового каучука (Авторское свидетельство СССР №765307, кл. С08L 23/16; Опубл. 23.09.80).

Однако при данном способе требуется дополнительно осуществлять процесс термического разложения этиленпропиленового или этиленпропилендиенового каучука в реакторе автоклавног типа, что усложняет технологию.

Известна вулканизующаяся резиновая смесь на основе ненасыщенного каучука (СКЭПТ), содержащая адгезионную добавку - металлоорганическое соединение формулы: (органический лиганд)-никель (-анион) (Патент №572207, кл. С08L 9/00; Опубл. 05.09.77).

Однако данный способ требует дополнительного размола резиновой смеси после перемешивания в резиносмесителе, что усложняет технологию.

Наиболее близким является способ получения резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука смешением этиленпропилендиенового каучука с серой, тетраметилтиурамдисульфидом, меркаптобензтиазолом, оксидом цинка, стеариновой кислотой и техническим углеродом (Кошелев Ф.Ф. и др. Общая технология резины. М.: Химия, - 1978. с.90).

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

Задача: разработка способа получения резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового 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 этиленпропилендиенового каучука, вулканизаты на основе которой характеризуются улучшенными физико-механическими показателями и повышенной адгезией к металлу с использованием хлоропреновых клеев марок 88СА и 88НТ, утилизация отхода нефтехимического производства (анилина).

Поставленный технический результат достигается тем, что в способе получения резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, включающем смешение серы, оксида цинка, стеариновой кислоты, тетраметилтиурамдисульфида, меркаптобензтиазола и технического углерода, в процессе смешения дополнительно вводят модификатор, предварительно полученный в результате взаимодействия при 150°С в течение 5 часов 1,66-334 мас.ч. эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и 0,83-1,67 мас.ч. кубовых отходов производства анилина, с содержанием анилина 15-18 мас.ч. в массовом соотношении 2:1 соответственно, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: этиленпропилендиеновый каучук - 100,0, сера - 2,0, оксид цинка - 5,0, стеариновая кислота - 1,0, технический углерод - 100,0-70,0, тетраметилтиурамдисульфид - 1,5-1,0, меркаптобензтиазол - 0,5-1,0, модификатор - 2,5-5,0.

Этиленпропилендиеновый каучук СКЭПТ-40 (ТУ 38.103252-92).

Сера - вулканизующий агент (ГОСТ 127.4-93).

Оксид цинка - активатор ускорителя вулканизации (ГОСТ 202-84).

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

Технический углерод П-514 - наполнитель (ГОСТ 7885-86).

Тетраметилтиурамдисульфид (тиурам Д) - ускоритель вулканизации (ГОСТ 740-76).

Меркаптобензтиазол (каптакс) - ускоритель вулканизации (ТУ 113-00-05761631-23-91).

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, о-, 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 этиленпропилендиенового каучука, включающую серу, оксид цинка, стеариновую кислоту, технический углерод, тетраметилтиурамдисульфид, меркаптобензтиазол, готовят на вальцах при температуре валков 65-70°С. Продолжительность смешения 25 минут. В процессе смешения на вальцах в резиновую смесь дополнительно вводят модификатор, предварительно полученный в результате взаимодействия эпоксидной диаиовой 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 160°С в течение 30 минут.

Получают резиновые смеси 1-6, составы которых приведены в таблице 1.

Состав модификатора приведен в таблице 2.

В таблице 3 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.

В таблице 4 приведены прочностные показатели вулканизатов на основе предлагаемых резиновых смесей и по прототипу при склеивании их друг с другом хлоропреновыми клеями марок 88НТ и 88СА. Данные представлены в таблице 4, из которой видно, что наилучшие результаты получены при использовании состава композиций 2 и 3. Так прочность при сдвиге при склеивании вулканизованной резины по прототипу клеем 88НТ составляет 0,68 МПа, при склеивании вулканизованной резины по рецепту композиции 3 составляет 1,13 МПа.

Заявленные пределы модификатора - 2,5-5,0 обусловлены тем, что при увеличении или уменьшении указанных дозировок адгезионная прочность при склеивании вулканизатов друг с другом снижается, таким образом они являются оптимальными. Адгезию при сдвиге определяли на разрывной машине МРС-250 (ГОСТ 16971-71).

В дальнейших исследованиях использовалась композиции 2 и 3.

Также были проведены испытания клеевого крепления вулканизатов на основе композиций 2, 3 и по прототипу к стали (Ст3) (Табл. 5). Адгезию определяли методом отрыва. Прочность при равномерном отрыве определяли на измерителе адгезии ПСО МГ4 (ТУ 4271-005-12585810-01).

Из таблицы 5 видно, что вулканизаты на основе композиции 2 и 3 обеспечивают увеличение прочностных свойств клеевых соединений по сравнению с прототипом. Прочность при отрыве клеевого шва при креплении вулканизованной резины по прототипу к стали клеем 88СА составляет 0,9 МПа, а при креплении вулканизованной резины по рецепту композиции 3 к стали (Ст3) составляет 1,35 МПа.

Таблица 1
Компоненты смеси	Содержание компонентов смеси в композициях, мас.ч.
прототип	1	2	3	4	5	6
Этиленпропилендиеновый каучук СКЭПТ-40	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0
Сера	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0
Оксид цинка	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0
Стеариновая кислота	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
Технический углерод	100,0	100,0	100,0	100,0	70,0	70,0	70,0
Тетраметилтиурамдисульфид	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,0
Меркаптобензтиазол	0,5	0,5	1,0	1,0	1,0	1,0	0,5
Модификатор	-	5,0	2,5	5,0	2,5	5,0	5,0

Таблица 2
Компоненты модификатора	Содержание компонентов модификатора для резин
1	2	3	4	5	6
Эпоксидная диановая смола ЭД-20	3,34	1,66	3,34	1,66	3,34	3,34
Кубовые отходы производства анилина с содержанием анилина 15-18 мас.ч.	1,67	0,83	1,67	0,83	1,67	1,67

Таблица 3
Наименование показателей	Результаты испытаний композиций
прототип	1	2	3	4	5	6
Условная прочность, МПа	18,0	18,1	19,3	20,3	19,7	18,1	18,0
Относительное удлинение, %	140	170	150	140	230	210	230
Твердость, ед. Шор А	92	91	92	93	84	83	85
Температурный предел хрупкости, °С	соответствует
Сопротивление раздиру, кгс/см	46	65	54	50	66	70	60

Таблица 4
Марка клея	Показатель для композиции
Прототип	1	2	3	4	5	6
Прочность при сдвиге, МПа
88НТ	0,68	1,04	1,10	1,13	0,85	0,87	0,75
88СА	1,20	1,61	1,63	1,79	1,45	1,25	1,30

Таблица 5
Марка клея	Показатель для композиции
Прототип	Предлагаемая композиция 2	Предлагаемая композиция 3
Прочность при равномерном отрыве, МПа
88СА	0,90	1,28	1,35

Технико-экономический эффект, полученный от применения предлагаемой резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, заключается в том, что его применение позволяет значительно повысить прочность крепления изделий из вулканизованной резины на основе этиленпропилендиенового 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 этиленпропилендиенового каучука, включающий смешение серы, оксида цинка, стеариновой кислоты, тетраметилтиурамдисульфида, меркаптобензтиазола и технического углерода, отличающийся тем, что в процессе смешения дополнительно вводят модификатор, предварительно полученный в результате взаимодействия при 150°С в течение 5 ч 1,66-3,34 мас.ч. эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и 0,83-1,67 мас.ч. кубовых отходов производства анилина с содержанием анилина 15-18 мас.ч. в массовом соотношении 2:1 соответственно при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Этиленпропилендиеновый каучук 100,0

Сера 2,0

Оксид цинка 5,0

Стеариновая кислота 1,0

Технический углерод 70,0-100,0

Тетраметилтиурамдисульфид 1,0-1,5

Меркаптобензтиазол 0,5-1,0

Модификатор 2,5-5,0