Полимерная композиция

Полимерная композиция

Реферат

Изобретение относится к составам полимерной композиции, в частности к резиновым смесям для изготовления протекторов покрышек, и может быть использовано в шинной промышленности.

Известна резиновая смесь на основе ненасыщенных каучуков (см. а.с. №1008215, опубл. 30.03.83), включающая 1,5-15,0 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука волокно, модифицированное в соотношении 1:1 низкомолекулярным бутадиен-нитрильным каучуком с содержанием акрилонитрильных звеньев 10-18% и карбоксильных групп 2,5-3,5% и молекулярной массой 2000-10000.

Недостатком известной резиновой смеси является повышенная температура хрупкости, не позволяющая использовать резиновую смесь в широком интервале температур.

Известна также резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука (см. а.с. №966097, опубл. 15.10.82 г.), содержащая метафенилендималеимид и поливинилспиртовое волокно с длиной волокна 4-10 мм при следующем соотношении компонентов, мас.ч: каучук - 100, олигоэфиракрилат ТМГ-3 - 5-20, метафенилендималеимид - 0,5-10,0, поливинилспиртовое волокно - 20-50, перекись - 2-3.

Недостатком этой резиновой смеси является низкая прочность при раздире, что не дает возможность использовать ее в ответственных деталях изделий.

Наиболее близкой по совокупности технических признаков и достигаемому техническому результату - прототипом - является резиновая смесь (см. патент RU №2309962, опубл. бюл. №31 от 10.11.2007 г.), содержащая в мас.ч. бутадиен-нитрильный каучук - 80,0, гидрированный бутадиен-нитрильный каучук - 20,0, серу - 3,5, сульфенамид М - 0,5, альтакс - 0,5, стеариновая кислота - 1,0, канифоль - 2,0, дибутоксиэтиладипинат - 11,0, белая сажа - 5,0, белила цинковые - 4,0, диафен ФП - 2,0, технический углерод П-245 - 50,0, модификатор РУ-2 - 2,0, арамидное или полиамидное волокно - 10,0.

Недостатками известного прототипа являются также повышенная температура хрупкости, низкое относительное удлинение при растяжении и недостаточная эластичность, что не позволяет ее применять в изделиях, где требуется высокая динамическая выносливость при эксплуатации в широком интервале температур, например в протекторах пневматических шин.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, техническим результатом которого будет повышение физико-механических показателей: относительное удлинение при растяжении, эластичность по отскоку и температура хрупкости.

Указанный технический результат достигается за счет того, что полимерная композиция, содержащая компоненты, имеет новое, неизвестное ранее соотношение компонентов, мас.ч.:

каучук СКД - 20-30

каучук СКИ-3 - 70-80

технический углерод N339 - 50-55

окись цинка 4,0-5,0

кислота олеиновая - 1,5-2,0

сера - 1,5-2,2

смола углеводородная «Пикар» - 2,0-3,0

масло ПН-6 ш - 10,0-15,0

воск Омск-10 - 1,5-2,0

ацетонанил Н - 1,5-2,0

сульфенамид Ц - 1,0-1,5

сантогард PVI - 0,1-0,15

диафен ФП - 1,0-1,5

отрезки отходов пропитанного гибридного корда

длиной 3,0-15,0 мм - 1,5-20,0.

При этом:

- сульфенамид Ц (N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид) - эффективный ускоритель с замедленным действием в начальной стадии вулканизации, кремовый или желто-белый порошок:

р=1.3 г/см³; температура плавления 103°С;

- сантогард PVI (N-циклогексилтиофталимид) - является универсальным замедлителем подвулканизации;

- ацетонанил Н (полимеризованный 2,2,4-триметил1,2-дегидрохинолин) - продукт конденсации ацетона с анилином, противостаритель - защищает от теплового старения и озонного растрескивания;

- воск Омск-10 - коричневый микрокристаллический продукт переработки туймазинской нефти, смесь церезина и масла с преобладанием углеводородов, не образующих комплексы с карбамидом (по этим ингредиентам см. «Справочник резинщика» М.: Химия, 1971 г.);

- углеводородная смола «Пикар» - производное непредельной фракции С₅ и малеинового ангидрида (см. Каучук и резина, 2006, №2, с.21), молотый и чешуированный или гранулированный продукт от желтого до темно-коричневого цвета - повыситель клейкости в резиновых смесях (изготовитель ООО «Фосфорос» г.Казань).

Промышленная применимость заявляемого изобретения заключается в том, что если в известном прототипе используется капроновый или арамидный корд, то по заявке предлагается гибридный корд с арамидными нитями по основе и по утку - двухкомпонентные нити, например хлопкополиамидные и/или хлопкополиэфирные.

Высококристаллическая ориентированная структура армидного корда по прототипу не дает возможности обеспечить достаточную пропитку и достичь необходимой адгезии.

Гибридный корд с таким утком за счет пропитки в две стадии позволяет этого добиться.

По предлагаемому изобретению используется гибридный корд, который производят трех типов:

- нити СВМ, имеющие высокую разрывную нагрузку;

- нити Армос, сохраняющие высокую прочность;

- нити Русар, характеризующиеся высокой относительной прочностью (изготовитель ОАО «Каменскволокно», см. Материалы для шинного производства и резиновых технических изделий. Изд-во ГОУ ВПО «РосЗИТЛП» филиал в г.Омске, 2003 г. стр.163-164).

1-й пропиточный состав:

Наименование ингредиентов	мас.%
Деминерализованная вода	84
5% водный раствор едкого натра	2
5% раствор диоктилсульфосукцината натрия	2
Капролактам	10
Диглицидиловый эфир глицерина	2

2-й пропиточный состав:

Наименование ингредиентов	мас.%
Деминерализованная вода	52,4
25% водный раствор аммиака	1,0
75% водный раствор новолачной
резорцинформальдегидной смолы	3,7
40% бутадиенстирол-2-винил-
-пиридиновый латекс	41,0
37% формалин	1,9

Пропитанный 1-м составом гибридный корд сначала высушивают 2 мин при 150°С, затем подвергают термической обработке 1 мин при 240°С.

Гибридный корд, пропитанный 2-м составом, высушивают в тех же условиях, затем подвергают термообработке 1,5 мин при 235°С.

Пропитанный гибридный корд идет на дальнейшую обработку и изготовление деталей, полуфабрикатов и изделий.

При этом образуются в зависимости от технологии изготовления отходы различной длины и ширины.

Затем известным способом нарезаются из отходов пропитанного гибридного корда отрезки длиной 3,0-15,0, которые вводятся в резиновую смесь для беговой части протектора - 10-15 мм, боковины - 7-10 мм, подканавочного слоя - 3-7 мм, обеспечивая высокую адгезию между резиной и отрезками пропитанного гибридного корда и тем самым повышенные физико-механические показатели.

Таблица 1
Составы известной и предлагаемой полимерной композиций
Компоненты	Содержание компонентов на 100 мас.ч. каучука; мас.ч
Известная	1	2	3
Каучук бутадиен-нитрильный БНКС 40 АМ	80,0	-	-	-
Каучук бутадиен-нитрильный гидрированный БНКВ 30	20,0	-	-	-
Каучук СКД	-	20,0	25,0	30,0
Каучук СКИ-3	-	80,0	75,0	70,0
Сера	3,5	1,5	1,7	2,0
Окись цинка	4,0	4,0	4,5	5,0
Сульфенамид М	0,5	-	-	-
Сульфенамид Ц	-	1,0	1,2	1,5
Альтакс	0,5	-	-	-
Кислота стеариновая	1,0	-	-	-
Кислота олеиновая	-	1,5	1,7	2,0
Канифоль	2,0	-	-	-
Дибутоксиэтиладининат	11,0	-	-	-
Белая сажа БС-120	5,0	-	-	-
Диафен ФП	2,0	1,0	1,3	1,5
Модификатор РУ-Д	2,0	-	-	-
Технический углерод П-803	20,0	-	-	-
Технический углерод П-245	50,0	-	-	-
Технический углерод N339	-	50,0	53,0	55,0
Смола углеводородная «Пикар	-	2,0	2,5	3,0
Масло ПН-6 ш	-	10,0	12,0	15,0
Воск Омск-10М-1	-	2,0	1,7	1,5
Ацетонанил Н	-	1,5	1,7	2,0
Сантогард PVI	-	0,1	0,12	0,15
Арамидное волокно	10,0
Отрезки отходов гибридного пропитанного корда длиной 3-15 мм		1,5дл. 10-15-мм	10,0дл. 7-10 мм	20,0дл. 3-7 мм

Совокупность существенных признаков по предлагаемому изобретению позволяет получить качественное повышение физико-механических показателей: относительное удлинение при растяжении и эластичность по отскоку.

Новизна изобретения заключается в использовании отрезков отходов пропитанного гибридного корда в протекторной резиновой смеси.

Образующиеся в производстве полимерных изделий отходы пропитанного гибридного корда (ТУ 2281-031-16710413-2007) режутся на отрезки длиной 3,0-15,0 мм и затем вводятся в процессе резиносмешения в полимерную композицию для беговой части протектора длиной 10-15 мм - 1,5-20,0 мас.ч, для боковины протектора длиной 7-10 мм - 1,5-17,0 мас.ч, подканавочного слоя протектора длиной 3-7 мм - 1,5-15,0 мас.ч.

Изготовление полимерной композиции проводится в две стадии в резиносмесителе: на первой стадии с объемом смесительной камеры 270 л и числом оборотов роторов - 40 об/мин в течение 3 мин, на второй стадии с объемом смесительной камеры 250 л и числом оборотов ротора - 30 об/мин в течение 2 минут.

Таблица 2
Изготовление полимерной композиции 1 стадия
№№	Последовательность операций	Время, мин
1	Загрузить: каучуки, олеиновую кислоту, окись цинка, масло ПН-6 ш, диафен ФП, технический углерод N339, смолу углеводородную «Пикар»	0
2	Загрузить: воск Омск-10М-1, ацетонанил Н	1,5
3	Загрузить: отрезки отходов пропитанного гибридного корда	2,5
4	Выгрузить: полимерную композицию	3,0
	Температура резиносмесителя	22±5°С
	Температура резиновой смеси при выгрузке	80±5°С
	Число оборотов ротора	40 об/мин

После резиносмесителя смесь 1-й стадии обрабатывают на грануляторе и пневмотранспортом отправляют на резиносмеситель 2-й стадии.

Таблица 3
Изготовление полимерной композиции 2 стадия
№№	Последовательность операций	Время, мин
1	Загрузить: маточную смесь 1-й стадии	0
2	Загрузить: серу, сульфенамид Ц, сантогард PVI	1,5
3	Выгрузить: полимерную композицию	2,0
	Температура резиносмесителя	20±3°С
	Температура смеси при выгрузке	70±5°С
	Число оборотов ротора	30 об/мин

Свойства предлагаемой полимерной композиции в сравнении с прототипом представлены в таблице 4.

Таблица 4
Свойства резиновой смеси по известному и предлагаемому составам
№№ п/п	Наименование показателя	Известная полимерная композиция	Предлагаемая полимерная композиция
1	2	3
1	Условная прочность при растяжении, МПа	19	19,0	19,0	19,0
2	Относительное удлинение, %	50	520	500	490
3	Сопротивление раздиру, кН/м	97	97	100	110
4	Эластичность по отскоку, %	26	47	47	45
5	Температура хрупкости, °С	-40	-60	-62	-65

Анализ данных, приведенных в таблице 4, показывает, что предлагаемая по изобретению полимерная композиция имеет значительно лучшие результаты по показателям: относительное удлинение, температура хрупкости и эластичность.

Предлагаемая по изобретению полимерная композиция позволяет использовать ее в протекторе, боковине и подканавочном слое шин в широком интервале температур.

Введение отрезков отходов пропитанного гибридного корда в протекторную резиновую смесь обеспечивает при эксплуатации шин повышение стойкости к порезам, появлению окатышей и выкрашиванию резины, оказывает влияние на гистерезис и теплообразование в шине и дает следующее улучшение свойств: повышается долговечность шины, снижается сопротивление качению, что приведет к значительному снижению расхода топлива.

1. Полимерная композиция на основе стереорегулярных каучуков -полибутадиенового СКД и полиизопренового СКИ-3, включающая технический углерод, окись цинка, кислоту олеиновую, серу, сульфенамид Ц, диафен ФП, смолу углеводородную «Пикар», масло ПН - 6 ш, воск Омск-10, ацетонанил Н, сантогард PVI, отрезки отходов пропитанного гибридного корда длиной 3-15 мм при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

каучук полибутадиеновый СКД	20-30
каучук полиизопреновый СКИ-3	70-80
технический углерод N339	50-55
окись цинка	4-5
кислота олеиновая	1,5-2,0
сера	1,5-2,2
сульфенамид Ц	1,0-1,5
диафен ФП	1,0-1,5
смола углеводородная «Пикар»	2-3
масло ПН-6 ш	10-15
воск Омск-10	1,5-2,0
ацетонанил Н	1,5-2,0
сантогард PVI	0,1-0,15
отрезки отходов пропитанного
гибридного корда длиной 3-15 мм	1,5-20,0

2. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что она содержит отрезки отходов пропитанного гибридного корда для беговой части протектора длиной 10-15 мм - 1,5-20,0 мас.ч, для боковины протектора-длиной 7-10 мм - 1,5-17,0 мас.ч, подканавочного слоя протектора-длиной 3-7 мм - 1,5-15,0 мас.ч.