Порошковый наполнитель для эластомерных материалов на основе каучука

Порошковый наполнитель для эластомерных материалов на основе каучука

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке порошковых наполнителей эластомерных материалов на основе каучука, и может быть использовано при изготовлении из резиновых смесей различных экструзионных профилей и формованных гибких деталей, используемых в автомобильной, кабельной, легкой промышленности и строительстве.

Известен порошковый наполнитель для эластомерных материалов на основе каучука, содержащий природный минеральный шунгит (см. патент РФ №2334769 МПК C08L 21/00, 2008 г.).

Однако известный порошковый наполнитель для эластомерных материалов на основе каучука при своем использовании имеет следующие недостатки:

- не позволяет достичь повышения прочности при растяжении эластомерных материалов на основе каучука,

- приводит к недопустимому снижению относительного удлинения эластомерных материалов на основе каучука,

- не позволяет сохранить показатели вязкости смесей эластомерных материалов на основе каучука, что приводит к потере способности перерабатываться литьем под давлением и экструзией.

Задача изобретения - создание порошкового наполнителя для эластомерных материалов на основе каучука.

Техническим результатом при использовании предложенного порошкового наполнителя для эластомерных материалов на основе каучука является повышение предела прочности при растяжении эластомерных материалов на основе каучука, сохранение относительного удлинения эластомерных материалов на основе каучука, а также сохранение технологических свойств в процессе переработки материалов.

Технический результат достигается сочетанием компонентов предложенного порошкового наполнителя для эластомерных материалов на основе каучука, а также количественным соотношением входящих в порошковый наполнитель компонентов.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложен порошковый наполнитель для эластомерных материалов на основе каучука, содержащий природный минеральный шунгит, при этом он дополнительно содержит в качестве модификатора метенамин и/или теотропин, причем размер порошковых частиц наполнителя с модификатором выбран от 100 нм до 20 мкм, удельная поверхность частиц наполнителя с модификатором от 20 до 40 м²/г, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

метенамин и/или
теотропин	4-28
природный минеральный шунгит	72-96

При этом содержание теотропина в его смеси с метенамином выбрано в количестве 20-80 мас.%. При этом при использовании порошкового наполнителя в эластомерных материалах на основе хлорсульфированного полиэтилена содержание модификатора предпочтительно выбрано от 4 до 18 мас.%. При этом при использовании порошкового наполнителя в эластомерных материалах на основе полихлоропрена содержание модификатора предпочтительно выбрано от 6 до 28 мас.%. При этом используют природный минеральный шунгит следующего состава, мас.%:

оксид титана (TiO2)	0,15-0,25
оксид алюминия (Al2O3)	3,88-4,12
оксид железа (FeO)	2,25-2,75
оксид магния (MgO)	1,15-1,25
оксид кальция (CaO)	0,25-0,35
оксид натрия (Na2O)	0,18-0,22
оксид калия (K2O)	1,4-1,6
cepa (S)	1,15-1,25
вода кристаллическая	3,5-4,5
углерод	26-36
оксид кремния (SiO2)	остальное до 100%

При этом введение в порошковый наполнитель метенамина и/или теотропина осуществляют растворным методом или в процессе их совместного смешивания с шунгитом, например, в шаровой мельнице или мельнице ударного типа.

Использованный модификатор порошкового наполнителя метенамин (C₆H₁₂N₄) известен так же, как 1,3,5,7-тетраазатрицикло/3.3.1.1/декан, гексаметилентетрамин, уротропин, гексамин и уризол.

Использованный модификатор порошкового наполнителя теотропин (C₈H₁₆N₄) известен так же, как 1,8,3,6-диэндометилен-1,3,6,8-тетраазациклодекан, 1,3,6,8-тетраазатрицикло[4.4.1.1^3,8]додекан, тетрамителендиэтилентетрамин и полиазаполициклан.

Среди существенных признаков, характеризующих предложенный порошковый наполнитель для эластомерных материалов на основе каучука, отличительными являются:

- дополнительное введение в природный минеральный шунгит в качестве модификатора метенамина и/или теотропина,

- выбор размера порошковых частиц наполнителя с модификатором от 100 нм до 20 мкм,

- выбор удельной поверхности порошковых частиц наполнителя с модификатором от 20 до 40 м²/г,

- выбор соотношения компонентов порошкового наполнителя, мас.%:

метенамин и/или теотропин	4-28
природный минеральный шунгит	72-96,

- выбор содержания теотропина в его смеси с метенамином в количестве 20-80 мас.%,

- при использовании порошкового наполнителя в эластомерных материалах на основе хлорсульфированного полиэтилена содержание модификатора в порошковом наполнителе предпочтительно выбрано от 4 до 18 мас.%,

- при использовании порошкового наполнителя в эластомерных материалах на основе полихлоропрена содержание модификатора в порошковом наполнителе предпочтительно выбрано от 6 до 28 мас.%,

- использование природного минерального шунгита следующего состава, мас.%:

оксид титана (TiO2)	0,15-0,25
оксид алюминия (Al2O3)	3,88-4,1
оксид железа (FeO)	2,25-2,75
оксид магния (MgO)	1,15-1,25
оксид кальция (CaO)	0,25-0,35
оксид натрия (Na2O)	0,18-0,22
оксид калия (K2O)	1,4-1,6
cepa (S)	1,15-1,25
вода кристаллическая	3,5-4,5
углерод	26-36
оксид кремния (SiO2)	остальное до 100%

- введение в состав порошковый наполнитель метенамина и/или теотропина растворным методом или в процессе их совместного смешивания с шунгитом, например, в шаровой мельнице или мельнице ударного типа.

Экспериментальные исследования предложенного порошкового наполнителя для эластомерных материалов на основе каучука показали его высокую эффективность. Было установлено, что эластомерные материалы на основе каучука при использовании предложенного порошкового наполнителя обладают повышенной прочностью при растяжении, при этом сохраняется высокое относительное удлинение эластомерных материалов на основе каучука. Одновременно было установлено, что использование предложенного порошкового наполнителя также сохраняет технологические свойства в процессе переработки эластомерных материалов на основе каучука. При этом обнаружено снижение вязкости смесей этих материалов.

Технология использования предложенного порошкового наполнителя при изготовлении изделий различного назначения из эластомерных материалов на основе каучука является традиционной и не требует использования специфического технологического оборудования.

Сущность предложенного технического решения иллюстрируется таблицей 1, в которой приведены примеры использования предложенного порошкового наполнителя при изготовлении эластомерных материалов на основе каучука, в качестве которых использовали, например, хлорсульфированный полиэтилен и полихлоропрен. При этом в предложенном порошковом наполнителе использовали различные партии шунгита следующего химического состава: 0,15-0,25 мас.% оксида титана (TiO₂), 3,88-4,12 мас.% оксида алюминия (Al₂O₃), 2,25-2,75 оксида железа (FeO), 1,15-1,25 мас.% оксида магния (MgO), 0,25-0,35 мас.% оксида кальция (CaO), 0,18-0,22 мас.% оксида натрия (Na₂O), 1,4-1,6, масс.% оксида калия (K₂O), 1,15-1,25 мас.% серы (S), 3,5-4,5 мас.% воды кристаллической, 26-36 мас.% углерода и оксид кремния (SiO₂) - остальное до 100%.

Таким образом, предложенный порошковый наполнитель для эластомерных материалов на основе каучука обладает преимуществами по сравнению с известным порошковыми наполнителями того же назначения.

1. Порошковый наполнитель для эластомерных материалов на основе каучука, содержащий природный минеральный шунгит, отличающийся тем, что он дополнительно содержит в качестве модификатора метенамин и/или теотропин, причем размер порошковых частиц наполнителя с модификатором выбран от 100 нм до 20 мкм, а внешняя удельная поверхность от 20 до 40 м²/г, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

метенамин и/или теотропин	4-28
природный минеральный шунгит	72-96

2. Порошковый наполнитель для эластомерных материалов на основе каучука по п.1, отличающийся тем, что содержание теотропина в его смеси с метенамином выбрано в количестве 20-80 мас.%.

3. Порошковый наполнитель для эластомерных материалов на основе каучука по п.1, отличающийся тем, что при его использовании в эластомерных материалах на основе хлорсульфированного полиэтилена содержание модификатора предпочтительно выбрано от 4 до 18 мас.%.

4. Порошковый наполнитель для эластомерных материалов на основе каучука по п.1, отличающийся тем, что при его использовании в эластомерных материалах на основе полихлоропрена содержание модификатора предпочтительно выбрано от 6 до 28 мас.%.

5. Порошковый наполнитель для эластомерных материалов на основе каучука по п.1, отличающийся тем, что используют природный минеральный шунгит следующего состава, мас.%:

оксид титана (ТiO2)	0,15-0,25
оксид алюминия (Аl2О3)	3,88-4,12
оксид железа (FeO)	2,25-2,75
оксид магния (MgO)	1,15-1,25
оксид кальция (СаО)	0,25-0,35
оксид натрия (Na2O)	0,18-0,22
оксид калия (К2О)	1,4-1,6
cepa (S)	1,15-1,25
вода кристаллическая	3,5-4,5
углерод	26-36
оксид кремния (SiO2)	остальное до 100%

6. Порошковый наполнитель для эластомерных материалов на основе каучука по п.1, отличающийся тем, что введение в него метенамина и/или теотропина осуществляют растворным методом или в процессе их совместного смешивания с шунгитом, например, в шаровой мельнице или в мельнице ударного типа.