Резиновая смесь на основе хлоропренового каучука

Резиновая смесь на основе хлоропренового каучука

Реферат

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, резина из которой характеризуется повышенной адгезией к металлу.

Известна резиновая смесь на основе полихлоропренового каучука, включающая окись кобальта, хлористый кобальт, минеральный наполнитель, технологические добавки n-хинондиоксим (Авторское свидетельство СССР №670585, кл. С08L 11/00; Опубл. 30.06.79).

Однако данная резиновая смесь обладает хорошей адгезией к серебру.

Известна вулканизуемая резиновая смесь на основе хлоропренового каучука, включающая пластификатор - гексилдекалиловый эфир 1,2-циклогександиуксусной кислоты (Авторское свидетельство СССР №804667, кл. С08L 11/00; Опубл. 15.02.81).

Однако данная резиновая смесь обладает низкими прочностными показателями.

Известна резиновая смесь на основе хлоропренового каучука, включающая ускоритель вулканизации - отход производства морфолина (Авторское свидетельство СССР №992536, кл. С08L 11/00; Опубл. 30.01.83).

Однако данная резиновая смесь обладает низкими прочностными показателями.

Известна резиновая смесь на основе хлоропренового каучука для изготовления шланговых оболочек кабеля, содержащая оксид цинка, оксид магния, ускоритель вулканизации, противостаритель, пластификатор, минеральный и органический наполнители (Патент РФ №2064698, кл. Н01В 3/23; Опубл. 27.07.96).

Однако данная резиновая смесь имеет сложный состав и обладает низкими физико-механическими показателями.

Наиболее близким является резиновая смесь на основе хлоропренового каучука серного регулирования, включающая оксид магния, оксид цинка, стеариновую кислоту и технический углерод ПМ-15 (Кошелев Ф.Ф. и др. Общая технология резины. М.: Химия, - 1978, с.86).

Однако данная резиновая смесь после вулканизации отличается невысокими физико-механическими и адгезионными показателями при креплении резины к металлу (достигаемая прочность при равномерном отрыве не превышает 1,26 МПа).

Задача: разработка резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, которая характеризуется повышенной адгезией к металлу.

Техническим результатом является разработка резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, которая характеризуется повышенной адгезией к металлу с использованием хлоропренового клея марки 88СА, улучшенными физико-механическими показателями, утилизация отхода нефтехимического производства (анилина).

Поставленный технический результат достигается тем, что резиновая смесь на основе хлоропренового каучука марки наирит ДП, включающая оксид магния, оксид цинка, стеариновую кислоту и наполнитель - технический углерод, причем в качестве наполнителя она содержит технический углерод марки П-145 и дополнительно модификатор, предварительно полученный в результате взаимодействия при 150°С 1,66-6,68 мас.ч. эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и 0,83-3,34 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.: хлоропреновый каучук марки наирит ДП - 100,0, оксид магния - 5,0-9,0, оксид цинка - 3,0-7,0, стеариновая кислота - 0,5, технический углерод П-145 - 50,0-60,0, модификатор 2,5-10,0.

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).

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 (КПА) 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.

Модификатор 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. 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 - 2-4, гидрооксид натрия - 1-3, дифениламин - 3-20, метафенилдиамин - 1-3, о-, n-аминофенол - 1-6, высокомолекулярные смолистые вещества - 6-45.

Пример приготовления резиновой смеси.

Резиновую смесь (смесь хлоропренового каучука наирита ДП, оксида магния, оксида цинка, стеариновой кислоты, технического углерода П-145 и модификатора) готовят на вальцах при температуре валков 65-70°С. Продолжительность смешения 25 минут. Затем проводят вулканизацию резиновой смеси при температуре 143°С в течение 30 минут.

Получают резиновые смеси 1-10, 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 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. Из таблицы 4 видно, что наилучшие результаты получены при использовании состава композиций 1, 6, 8 и 10. Так прочность при сдвиге при склеивании вулканизованной резины по прототипу клеем 88СА составляет 1,29 МПа, при склеивании вулканизованной резины по рецепту композиции 10 составляет 2,11 МПа.

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

Адгезию при сдвиге определяли на разрывной машине МРС-250 (ГОСТ 16971-71). В дальнейших исследованиях использовались композиции 1, 6, 8 и 10, у которых были получены наилучшие результаты.

Также были проведены испытания клеевого крепления вулканизатов 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 табл.5 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 (Ст3) клеем 88СА составляет 1,26 МПа, а при креплении вулканизованной резины по композиции 8 к стали (Ст3) 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 наирит ДП	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 ПМ-15	40,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Технический углерод П-145	-	60,0	60,0	50,0	50,0	50,0	50,0	50,0	60,0	60,0	60,0
Модификатор	-	5,0	10,0	2,5	5,0	7,5	2,5	5,0	2,5	5,0	7,5

Таблица 2
Компоненты модификатора	Содержание компонентов модификатора для резин
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Эпоксидная диановая смола ЭД-20	3,34	6,68	1,66	3,34	5,00	1,66	3,34	1,66	3,34	5,00
Кубовые отходы производства анилина с содержанием анилина 15-18 мас.ч.	1,67	3,34	0,83	1,67	2,50	0,83	1,67	0,83	1,67	2,50

Таблица 3
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 4
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 5
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).

Резиновая смесь на основе хлоропренового каучука марки наирит ДП, включающая оксид магния, оксид цинка, стеариновую кислоту и наполнитель - технический углерод, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя она содержит технический углерод марки П-145 и дополнительно модификатор, предварительно полученный в результате взаимодействия при 150°С 1,66-6,68 мас.ч. эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и 0,83-3,34 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.:

Хлоропреновый каучук марки наирит ДП	100,0
Оксид магния	5,0-9,0
Оксид цинка	3,0-7,0
Стеариновая кислота	0,5
Технический углерод марки П-145	50,0-60,0
Модификатор	2,5-10,0