Способ приготовления резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука

Способ приготовления резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука

Реферат

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке способа приготовления резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, изделия из которой характеризуются улучшенными деформационно-прочностными свойствами и могут быть использованы в качестве конвейерных лент, а также прокладочных и уплотнительных материалов, эксплуатирующихся в экстремальных условиях в шинной и резинотехнической промышленности.

Известен способ модификации резин на основе этиленпропиленового каучука, включающий введение в состав резиновой смеси модифицирующей добавки и последующую вулканизацию. В качестве модифицирующей добавки используют предварительно полученную модифицированную резиновую крошку (RU 245,5320, МПК C08J 3/20, C08L 23/16, опубл. 10.07.2012).

Однако данный способ требует предварительного измельчения резиновой крошки и не обеспечивает огнестойкость резин.

Описан способ приготовления резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, содержащей 3,4-полиизопрен, вулканизующую группу, наполнитель и пластификатор (RU 2074205, МПК C08L 23/16, опубл. 27.02.1997).

Однако изделия из данной резиновой смеси не обеспечивают высоких показателей прочности при растяжении и не придают огнестойкость резиновой смеси.

Известен способ получения модифицированных резиновых смесей, содержащих шинный регенерат, с использованием продукта регенерации (RU 2431641, МПК C08J 3/20, C08L 17/00, опубл. 20.10.2011).

Однако данный способ требует предварительной обработки резиновой смеси в жестких условиях и не обеспечивает их огнестойкость.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, включающий смешение серы, оксида цинка, стеариновой кислоты, тетраметилтиурамдисульфида, меркаптобензтиазола и технического углерода и модификатора, полученного путем взаимодействия эпоксидной смолы ЭД-20 и кубовых отходов производства анилина (RU 2307840, МПК C08J 3/24, C08L 23/16, С08К 13/02, опубл. 10.10.2007).

Однако данный способ не позволяет повысить огнестойкость резиновой смеси, а для синтеза используемого модификатора требуются большие временные затраты и повышенная температура, что снижает технологичность способа.

Задачей изобретения является разработка технологичного способа получения резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука.

Техническим результатом является вулканизат на основе этиленпропилендиенового каучука, обладающий улучшенными деформационно-прочностными свойствами и огнестойкостью.

Поставленный технический результат достигается в способе получения резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, включающем введение в каучук модификатора, серы, оксида цинка, стеариновой кислоты, тетраметилтиурамдисульфида, меркаптобензтиазола и технического углерода, при этом перед введением компонентов смеси каучук в течение 60 секунд подвергают микроволновому воздействию с частотой микроволн 2,45 ГГц, в смесь дополнительно вводят дитиоморфолин, канифоль сосновую и белую сажу, а в качестве модификатора используют фосфорборазотсодержащий олигомер, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: этиленпропилендиеновый каучук - 100,0, сера - 2,0, оксид цинка - 5,0, стеариновая кислота - 1,0, технический углерод - 2,0, тетраметилтиурамдисульфид - 0,75, меркаптобензтиазол - 1,5, фосфорборазотсодержащий олигомер - 5,0, дитиоморфолин - 2,0, канифоль сосновая - 3,0, белая сажа - 30,0.

Сущностью изобретения является предварительная обработка микроволновым воздействием основы резиновой смеси этиленпропилендиенового каучука. Микроволновое воздействие с частотой микроволн 2,45 ГГц осуществляют в течение 60 секунд. Микроволновое воздействие способствует разупорядочиванию кристаллических и аморфных участков макромолекул каучука и их последующему формированию в новую, более равномерную структуру. Образованная равномерная структура каучука в совокупности с модификатором, мягчителем, вулканизующей группой и другими компонентами смеси позволяет улучшить деформационно-прочностные свойства вулканизованной резины на основе описываемой смеси. Кроме этого введение модификатора позволяет значительно повысить огнестойкость готовых изделий за счет одновременного наличия в его структуре атомов фосфора, бора и азота, обеспечивающих усиление синергического эффекта.

Уменьшение времени микроволнового воздействия не позволяет осуществиться изменениям в структуре каучука (что косвенно подтверждается отсутствием улучшений деформационно-прочностных свойств вулканизатов), увеличение времени воздействия свыше 60 секунд приводит к необратимым процессам частичной деструкции полимера.

Микроволновое воздействие на каучук осуществлялось с помощью микроволновой установки Panasonic NN-GD391S, мощностью 950 Вт и частотой микроволн - 2,45 ГГц.

В составе резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука СКЭПТ-50 (ТУ 38.103252-92) в качестве вулканизующих агентов использовались сера (ГОСТ 127.4-93), дитиоморфолин (CAS №103-34-4), в качестве активатора вулканизации - оксид цинка (ГОСТ 202-84), в качестве ускорителей вулканизации - 2-меркаптобензотиазол (ГОСТ 739-74) и тетраметилтиурамдисульфид (ГОСТ 740-76), в качестве вторичного активатора вулканизации - стеариновая кислота (ГОСТ 6484-96), в качестве мягчителя - канифоль сосновая (ГОСТ 19113-84), в качестве модифицирующей добавки - фосфорборазотсодержащий олигомер ФЭДА, в качестве наполнителей - технический углерод П 324 (ГОСТ 7885-86) и белая сажа БС-120 (ГОСТ 18307-78).

Фосфорборазотсодержащий олигомер (ФЭДА) ранее применялся для получения огнезащитных покрытий для стеклопластиков (Пат. 2507231 РФ, кл. C09D 127/24, опубл. 20.02.2014) и представляет собой продукт взаимодействия бората метилфосфита, эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина, взятых в массовом соотношении 2,5:1:2,5.

Способ приготовления резиновой смеси осуществляется следующим образом.

Пример 1. Этиленпропилендиеновый каучук (100 мас. ч.) в течение 60 секунд подвергают микроволновому воздействию с частотой микроволн 2,45 ГГц, после чего смешивают с модификатором (5,0 мас. ч.) в течение 10-15 минут и затем вводят серу (2,0 мас. ч.), оксид цинка (5,0 мас. ч.), стеариновую кислоту (1,0 мас. ч.), технический углерод (2,0 мас. ч.), тетраметилтиурамдисульфид (0,75 мас. ч.), меркаптобензтиазол (1,5 мас. ч.), дитиоморфолин (2,0 мас. ч.), канифоль сосновую (3,0 мас. ч.) и белую сажу (30,0 мас. ч.). Резиновую смесь на основе этиленпропилендиенового каучука готовят в микрорезиносмесителе типа «Brabender» при температуре камеры, постепенно повышающейся от 50 до 80-85°С. Общее время смешения ингредиентов резиновой смеси 25-30 минут. Затем проводят вулканизацию резиновой смеси при температуре 165°С в оптимальном режиме.

Пример 2 (контрольный образец). Аналогичен примеру 1, но отсутствует стадия предварительной обработки каучука микроволновым излучением.

Физико-механические свойства полученных вулканизованных резин определялись в соответствии с ГОСТ 270-75 и ГОСТ 263-75, скорость линейного горения в соответствии с ГОСТ 28157-89 и приведены в таблице.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ приготовления резиновой смеси обеспечивает высокие значения деформационно-прочностных показателей и огнестойкость вулканизата на ее основе.

Таким образом, разработанный технологичный способ получения резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, содержащей дитиоморфолин, канифоль сосновую и белую сажу, при котором осуществляют предварительную обработку каучука в течение 60 секунд микроволнами частотой 2,45 ГГц, а в качестве модификатора используют фосфорборазотсодержащий олигомер, позволяет улучшить деформационно-прочностные свойства и огнестойкость вулканизата на ее основе.

Способ получения резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, включающий введение в каучук модификатора, серы, оксида цинка, стеариновой кислоты, тетраметилтиурамдисульфида, меркаптобензтиазола и технического углерода, отличающийся тем, что перед введением компонентов смеси каучук в течение 60 секунд подвергают микроволновому воздействию с частотой микроволн 2,45 ГГц, в смесь дополнительно вводят дитиоморфолин, канифоль сосновую и белую сажу, а в качестве модификатора используют фосфорборазотсодержащий олигомер, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:Этиленпропилендиеновый каучук 100,0Сера 2,0Оксид цинка 5,0Стеариновая кислота 1,0Технический углерод 2,0Тетраметилтиурамдисульфид 0,75Меркаптобензтиазол 1,5Фосфорборазотсодержащий олигомер 5,0Дитиоморфолин 2,0Канифоль сосновая 3,0Белая сажа 30,0