Вулканизуемая резиновая смесь

Вулканизуемая резиновая смесь

Реферат

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке рецептуры резиновой смеси, которая обеспечивает получение резин, обладающих повышенной теплостойкостью, устойчивостью к действию многократных деформаций, сопротивлению раздиру.

Наиболее близким по своей сущности является вулканизуемая резиновая смесь на основе карбоцепного каучука, включающая серу, ускоритель вулканизации, стеариновую кислоту, оксид цинка, технический углерод и антиоксидант (Пат. RU 2119508 C1, 27.09.1998).

Однако резины, полученные из данной смеси, обладают недостаточной стойкостью к тепловому старению, действию многократных деформаций, сопротивлению раздиру.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение теплостойкости резин, устойчивости к действию многократных деформаций и сопротивлению раздиру.

Поставленная задача достигается тем, что в вулканизуемой резиновой смеси, включающей карбоцепной каучук, вулканизующий агент, ускоритель вулканизации, стеариновую кислоту, оксид цинка и технический углерод, новым является то, что смесь содержит в качестве карбоцепного каучука - бутадиеновый или бутадиен-стирольный каучук, в качестве вулканизующего агента тонко размолотый отход сернокислотного производства, содержащий не менее 80% свободной серы, в качестве ускорителя вулканизации - сульфенамид Ц, сантокюр или альтакс при следующем соотношении компонентов смеси, мас.ч.:

указанный каучук	100
тонко размолотый отход сернокислотного производства,
содержащий не менее 80% свободной серы из расчета
на свободную серу	1,8-2,2
ускоритель вулканизации	0,7-3,0
стеариновая кислота	1,5-2,0
оксид цинка	5
технический углерод	40-50

Использование в предлагаемом составе тонко размолотого отхода сернокислотного производства позволяет повысить теплостойкость резин, их устойчивость к действию многократных деформаций, сопротивление раздиру. Кроме того, использование отходов производства, которые и до настоящего времени не находят своего применения, позволяют снизить загрязнение окружающей среды, так как отходы сернокислотного производства вывозятся в отвал.

Отход сернокислотного производства представляет собой твердый продукт темно-серого цвета, включающий в свой состав следующие основные компоненты: SiO₂ - ˜15%; СаО - ˜1,05%; Fe₂O₃ - ˜1,4%; MnO₂ - ˜0,1%; AI₂O₃ - ˜1,5%; S_{свободная} - не менее 80%; влага - ˜0,3%.

Данный отход подвергали размолу на шаровой мельнице до размера частиц менее 0,01 мм. Размолотый отход сернокислотного производства при хранении не слипался. Содержание свободной серы, основного вулканизующего агента, составляло не менее 80%. При желании или необходимости содержание серы может быть повышено за счет дополнительного введения ее в отход сернокислотного производства.

Приготовление вулканизуемой резиновой смеси осуществляется следующим образом.

Предварительно взвешенные компоненты резиновой смеси последовательно вводятся в карбоцепной каучук на лабораторных вальцах.

Приготовленная резиновая смесь подвергается вулканизации в вулканизационном прессе. Полученный вулканизат (резина) подвергается физико-механическим испытаниям.

Для лучшего понимания процесса приготовления резиновых смесей и испытаний вулканизатов (резин) приводятся следующие примеры.

Пример 1

Резиновые смеси готовят на основе эмульсионного бутадиен-стирольного каучука (СКС-30 АРКПН, производства ОАО «Воронежсинтез-каучук», ГОСТ 23492-83) или бутадиенового каучука (СКД, производства ОАО «Воронежсинтезкаучук», ГОСТ 14924-75). Полные рецептуры смесей представлены в таблицах 1, 2.

Приготовление осуществляли на лабораторных вальцах, вулканизуют в прессе, физико-механические свойства резин определяют по общепринятым методикам и ГОСТам.

1. Режим приготовления резиновой смеси на основе бутадиенового каучука (температура валков 35±5°С):

Подача ингредиентов	время, мин
1. Каучук	0-2
2. Битум нефтяной	2-4
3. Стеариновая кислота	4-6
4. Сантокюр или Сульфенамид Ц	6-9
5. Оксид цинка	9-11
6. Технический углерод	11-26
7. Сера или отход сернокислотного производства	26-30

Резиновую смесь снимают с вальцов на 35 минуте.

2. Режим приготовления резиновой смеси на основе эмульсионного бутадиен-стирольного каучука (температура валков 50±5°С):

Подача ингредиентов	время, мин
1. Каучук	0-5
2. Технический углерод	5-15
3. Стеариновая кислота	15-17
4. Оксид цинка, альтакс, сера или отход сернокислотного производства	17-23

Резиновую смесь снимают с вальцов на 27 минуте.

Тепловое старение резин осуществляют при 100°С в течение 72 часов. Устойчивость многократному растяжению определяют по количеству циклов, выдерживаемых образцами при их многократном растяжении на 100%.

Результаты испытаний резиновых смесей и резин представлены в таблицах 3, 4.

Анализируя представленные в таблицах 3, 4 результаты, можно сделать вывод, что использование в качестве вулканизующего агента отхода сернокислотного производства позволяет повысить устойчивость получаемых резин к тепловому старению, устойчивость к действию многократных деформаций и сопротивлению раздиру. Важно при этом отметить, что данный положительный эффект отмечается при использовании в качестве вулканизующего агента отхода сернокислотного производства, который и до настоящего времени не нашел своего применения и вывозится в отвал, загрязняя окружающую среду. Использование данного отхода позволит заменить более дорогой продукт резиновых смесей - серу на более дешевый. Важным при этом является и то, что данная замена не требует дополнительной корректировки состава резиновых смесей.

Таблица 1
Состав резиновых смесей на основе бутадиенового каучука
Наименование компонентов	Содержание компонентов, мас.ч.
Известной	Предлагаемой
1	2	3	4	5	6
Бутадиеновый каучук (СКД)	100	100	100	100	100	100	100
Битум нефтяной марки А-30 высшего качества (ГОСТ 781-78)	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0
Стеариновая кислота, техническая, сорт 1 (ГОСТ 6484-64)	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0
Белила цинковые марки БЦОМ (ГОСТ 202-84)	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0
Сульфенамид Ц или сантокюр (ГОСТ 6613-86)	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7
Техуглерод ПМ-75 (ГОСТ 7885-77)	50	50	50	50	50	50	50
Отход сернокислотного производства (в пересчете на свободную серу)	-	1,0	1,5	1,8	2,0	2,2	2,5
Сера, техническая (ГОСТ 127-76)	2,0	-	-	-	-	-	-

Таблица 2
Состав резиновых смесей на основе бутадиен-стирольного каучука
Наименование компонентов	Содержание компонентов, мас.ч.
Известной	Предлагаемой
1	2	3	4	5	6
Каучук СКС-30 АРКПН	100	100	100	100	100	100	100
Стеариновая кислота, техническая, сорт 1 (ГОСТ 6484-64)	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
Белила цинковые марки БЦОМ (ГОСТ 202-84)	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0
Альтакс марки А или Б (ГОСТ 7087-75)	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0
Техуглерод ПМ-75 (ГОСТ 7885-77)	40	40	40	40	40	40	40
Отход сернокислотного производства (в пересчете на свободную серу)	-	1,0	1,5	1,8	2,0	2,2	2,5
Сера техническая (ГОСТ 127-76)	2,0	-	-	-	-	-	-

Таблица 3
Состав резиновых смесей на основе бутадиенового каучука
Наименование показателей	Результаты испытаний
Известной	Предлагаемой
1	2	3	4	5	6
Вязкость по Муни резин. смеси	95,5	97,0	98,0	95,0	93,0	93,0	94,0
Условное напряжение при 300% удлинении, МПа	9,0	3,9	5,4	6,8	7,2	7,3	7,4
Условная прочность при растяжении, МПа	20,0	13,6	17,8	18,6	18,9	18,4	17,6
Относительное удлинение при разрыве, %	570	660	66	630	600	580	550
Относительная остаточная деформация, %	8	18	14	13	12	11	10
Эластичность по отскоку, %: 20/100°С
Твердость по Шору А	59	54	58	58	58	62	69
Сопротивление раздиру, кН/м	49	79	61	66	71	73	79
Сопротивление многократному растяжению при 100% деформации, тыс. циклов	94,2	94,0	102,1	104,6	108,0	95,2	98,7
Коэффициент устойчивости к тепловому старению: по прочности по относительному удлинению

Таблица 4
Состав резиновых смесей на основе эмульсионного бутадиен-стирольного каучука
Наименование показателей	Результаты испытаний
Известной	Предлагаемой
1	2	3	4	5	6
Вязкость по Муни резин. смеси	51,0	50,0	51,0	52,0	51,0	53,0	54,0
Условное напряжение при 300% удлинении, МПа	6,2	2,9	3,6	5,0	5,8	6,0	6,4
Условная прочность при растяжении, МПа	25,1	18,1	19,9	23,0	23,9	24,6	24,0
Относительное удлинение при разрыве, %	740	910	820	780	750	730	700
Относительная остаточная деформация, %	18	48	34	23	20	16	15
Эластичность по отскоку, %: 20/100°С
Твердость по Шору А	54	43	47	50	53	60	64
Сопротивление раздиру, кН/м	73,0	54,0	69,0	81,0	124,0	83,4	80,2
Сопротивление многократному растяжению при 100% деформации, тыс. циклов	61,4	88,1	84,9	85,2	83,5	84,1	82,1
Коэффициент устойчивости к тепловому старению: по прочности по относительному удлинению

Вулканизуемая резиновая смесь, включающая карбоцепной каучук, вулканизующий агент, ускоритель вулканизации, стеариновую кислоту, оксид цинка и технический углерод, отличающаяся тем, что смесь содержит в качестве карбоцепного каучука - бутадиеновый или бутадиен-стирольный каучук, в качестве вулканизующего агента - тонко размолотый отход серно-кислотного производства, содержащий не менее 80% свободной серы, в качестве ускорителя вулканизации - сульфенамид Ц, сантокюр или альтакс при следующем соотношении компонентов смеси, мас.ч.:

указанный каучук	100
тонко размолотый отход серно-кислотного производства,
содержащий не менее 80% свободной серы из расчета
на свободную серу	1,8-2,2
ускоритель вулканизации	0,7-3,0
стеариновая кислота	1,5-2,0
оксид цинка	5
технический углерод	40-50