Способ получения наполненных активным аморфным кремнеземом каучуков

Способ получения наполненных активным аморфным кремнеземом каучуков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

. c

c A н Йн

Союз Советски к

Социвлксткческик

Республнк (61) Дополнительное к авт. с вид-ву (22) Заявлено 20. 12.76 (2i )2430230/23-05 е присоединеииеи заявки РЙ (23) йриоритет—

ОНУбликовано 05.02.80. »C H @ 5

Дата опубликования и-.нсання08,02„80 (И)М. Кл.

С 08 j 3/22

С 08 L 9/00

С 08 К 3/36 ве делзм нзобретвннй и вткрытнН (53) УД-К 678.04.6, . 3(088.8) (72) Авторы изобретения

Л. В. Космодемьянский, E П. Копылов, Э. Г. Лазаряна, Л. P. Чистякова, С. B. Земит, В. В, Козин, К. П. Шихалова, А. С. Доронин, Д. П. Емельянов, В. A. Сапронов и Л. B. Mac rryTQBB (7l ) Заявитель (54) СПОСО ДОДУЧ ЕРИД ЦДP; qyP TР т)

АМОРФКЫМ КРЕМНЕЗЕМ ОМ КАУЧУ КОВ

Изобретение относится к промышленности синтетического каучука, в частности, к способу получения наполненных активным аморфным кремнеземом, каучуков, используемых для изготовления шинных

Я резин, подошвенных и резинотехнических изделий.

В настоящее время активный -аморфный кремнезем (белая сажа, двуокись кремния) вводится в каучуки на резиносмесительном тб оборудовании, на котором трудно добиться равномерного распределения высокодисперсного кремнезема в каучуке, Кроме того, в связи с высокой дисперсностью и низкой насыпной массой напопнителя происходит т5 сильное запыление производственных помешений, что создает неудовлетворительные санитарно-гигиенические условия труда»

В литературе известен способ получения наполненных белой сажей бутадиенстиропьных каучуков путем коагуляпии смеси латекса и водной дисперсии белой сажи, стабилизированной поверхностноактивными вешествамн (Х). Однако в ви ду бОльшОЙ гидРОфттльности белых саж и

sæ высокой плотности, невозможно полужть стабильные водные дисперсии этих са:,. КрОме тОгО, в пронессе коагупязхтти саже-латексной смеси, белая сажа плохо совмещается - каучуком н наблюдаются большие потери налолнителя. Использование поверхнОС тно GK ти&ных вешеств в свою очередь, приводит к ухудшению качества каучука. Ло этим причинам данюай способ не реализован в промышленносрИ., Известен также способ получения нйпокнентых активным аморфным кремнеземом каучуков, вклточаюший смешение латскса ипи раствора каучука с водной ипи углеводород ной дисперсией кремнезема, обработанного жидкими гидрофобизируюшими вешес твами (полиапкилсилоксанами, солями высших алкиппнридинов и слабых органичсскьх кислот, сополимерами бутадиена с 2-ме Гил-5-виниппиридином и другими жидкими сополимерами, содер7-13878 алые дисперсии белой сажи смешивают с патексом амульсионных каучуков и коагулируют растворами электролитов. Углеводородные дисперсии белой сажи смешивают с 8-13% углеводородными рвст- 5 ворами неэмульсионных каучуков и удаляют растворитель из смеси методом водной дегвзации, В обоих случаях образуется крошка наполненного каучука размером 5-10 мм. При этом серум и вода, 10 используемая для дегазации, не содержат нвпопнителя и оствются прозрачными.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В металлический cra- 15 кан с рубашкой загружают 100 вес.ч. сажи EC-120, добавляют 5 вес.ч. полиэтилена высокой плотности в виде порошка и перемешивают смесь в течение 3 чао сов при температуре 150 С, в резульraте чего расплав полиэтилена вдсорбируется нв поверхности частиц сажи. Модифицированную твким образом белую сажу помещают в смеситель, добавляют необходимое количество воды, получвя грубую

15% суспензию, которую гомогенизируют в высокоскоростных смесителях, например, на лабораторной эмульсионной машине в течение 5 мин. Полученная дисперсия однородна по внешнему виду и подвижна. Зв-"0 тем с помощью быстроходной мешалки

2100 г дисперсии смешивают с 2500 л лвтекса каучука СКС вЂ” 30 АРКП (сухой остаток 20%).

Готовую свже-лвтексную смесь коатулируют насыщенным раствором хлористого натрия и 1% раствором серной кислоо ты при температуре 20 С и рН 3-4. При этом образуется крошка каучуке размером

5-10 мм. Ее отделяют or серума, промы40 о в ают и суш ат при температуре 90 С.

Свойства резиновой смеси и вупквнизата на ее основе приведены в табл. 1.

Пример 2. В метвллический сгакан с рубашкой загружают 100 вес.ч. бе-45 лой сажи БС вЂ” 180, добавляют 100вес.ч. измельченной эпоксидной смолы типа

З 41 (молекулярная масса 1100) и смесь перемешивают в течение 2 часов о при температуре 130 С. Модифицированную таким образом белую свжу .доме»пвют в смеситель, добавляют необходимое количество воды, получая 20% суспенэию, которую подвергают гомогенизации в высокоскоростном смесителе, Затем с помо- 5 щью быстроходной мешалки смешивают

1100 r дисперсии и 2500 г латекса кау- чука СКС вЂ” ЗОАРКП (сухой остаток 20%).

Дальнейшие операции с саже-каучуковой смесью проводят по примеру 1. Свойства резиновой смеси и вулквнизата ив ее основе приведены в твбп. 1.

Пример 3. В металлический стакан с рубашкой загружают 100 вес.ч. белой сали ЕС-150, добавляют 2 вес.ч.

Д) — rpe ти чнобутипфенопформ впьдегидной смолы типа 101М в виде порошкв и перемеш»»ввюг смесь в течение 3 часов при о температуре 120 С, чтобы произошла вдсорбпия расплава смолы нв поверхности свжевых частиц. M одифицироввнную белую сажу помещают в смеситепь, добавляют необходимое количество воды с целью получения 10% суспензии, которую затем подвергают гомогенизации в течение 15 минут. Полученную дисперсию в количестве 1020 г пцательно смешивают с

2500 г лвтекса каучука СКС-30 АРКП (сухой остаток 20%).

Выделение наполненного каучука провсдят по примеру 1.

Свойства резиновой смеси и вулканиэата нв ее основе приведены в твбл. 1.

П р»» м е р 4. В металлический стакан загружают 100 вес.ч. сажи БСi 50;» 10 вес. ч, смеси парафинов or

С„до С2 с температурой плавления

2о о

+li0 С.

Белую сажу и модифицирующий агент нагревают при перемешиввнии в течение о

1 часа при температуре 140 С. Затем модифицированную белую сажу помещают в смеситель, добавляют необходимое количество воды с целью получения 20% суспензии, которую затем подвергают гомогениэации на эмульсионной машине в течение 10 минут. Дисперсию в количестве 550 г тщательно смешивают с

2500 г СКС-ЗОАРКП (сухой остаток

20 о).

Выделение наполненного каучука проводят по примеру 1.

Свойства резиновой смеси и вулквнизатв нв ее основе приведены в табл. 1.

Пример 5, В металлический ста» кан с рубашкой загружают 100 вес.ч. белой сажи БС-120, добавляют 5 вес.ч. измельченных в порошок смоляных кислот кан»фоли и перемешивают смесь в о течение 2 часов при температуре 110 С, в результате чего расплав смоляных кислот канифоли вдсорбируется на поверхности частиц белой сажи. Модифчцированную белую сажу помещают в смеситепь, добввляют необходимое количество воды для получения 20% суспенэии, которую

71387 загем гомогенизируют в коллоидной мельниц и течение 10 минут. Полученную дисперсию в количестве 1050 г смешивают с 2320 г лагекса каучука

СКМС-ЗОАРК(сухой остаток 21,6%) с помощью быстроходной мешалки.

Дальнейшие операции проводят по примеру 1.

Свойства резиновой смеси и вулканиэатов на ее основе приведены в табл. 1.. 10

Пример 6. Обработку сажи

БС-150 проводят по примеру 5, но вмесго смоляных кислот канифоли используют синтетические жирные кислоты (СЖК) фр. С10-С4Ь, Полученную дисперсию в ко- ts личестве 350г тщательно смешивают с

2065л лагекса каучука CKH-26И (сухой остаток 24,2%).

Готовую саже-каучуковую смесь коагулируют 6% раствором хлористого натрия. 20

Крошку каучука отделяют от серума, проо мываюг и cymar при 90 С.

Свойства резиновой смеси и вулканиза гора на ее основе приведены в табл. 1 °

1I р и м е р 7. B металлический стакан с рубашкой загружают 100 вес.ч. белой сажи БС-50, добавляют 10 вес.ч микрокристаллическото воска, например, Зв-l, и смесь перемешивают в течение

1 часа при температуре 90 С. Модифи>ци- ЗО рованную таким образом белую сажу помещают в смесигель, добавляют воду для получения 20% суспенэии, когорук> затем подвергают гомогенизации в коллоидной мельнице в течение 10 минут. Затем 35

550 г дисперсии смешивают с 2320т лагекса каучука CKNC-30 АРК (сухой остаток 21,6%),, Дальнейшие операции проводят по примеру 1.

Свойства резиновой смеси и вулканизата на ее основе приведены в табл. 1.

Пример 8. B металлический сг-а.кан с рубашкой загружают 100 вес,ч. белой сажи БС-18Q, добавляют 7 вес.ч. 45 полиэтилена высокой плотности в виде порошка и смесь перемешивают. в .ечение

3 часов при температуре 150 С. Полученб ный образец не смачивается водой и цлаваег на ее поверхносги. >>одифицированиый50 кремнезем смешивают с изопенганом с целью получения грубой дисперсии са.жи с концентрацией 25%. Затем дисперсию гомогенизируюг на лабораторной эмульсионной машине в гечение 5 минут. Получен- 55 ная дисперсия однородна по внегг..нем виду и подвижна. К 500г 10% растворе полиизопренового каучука СКИ-3 в изо8 8 геHTAHp добавляют 435 г указанной дисперсиии и с месь тща тельно пер емеши ва юг.

Расгворигель удаляют методом водной дегазации, подавая тонкую струю смеси в кипящую воду. При этом образуется крошка наполненного каучука размером 5

10 мм, которую отделяют от воль> и суо

» ат при температуре 90 С.

Свойства резиновой смеси и вулканизата на ее основе приведены в табл, 2.

Пример 9. В металлический стакан с рубашкой загружают 100 вес.ч. белой сажи БС-180, добавляют 10 вес.ч. г) -гретичнобугилфенолформальдегидной

i-.молы типа 101М в вице порошка и пе реме>пивают смесь в .ечение 2 часов лри тег.гпературе 120 С, чтобы произошла адсорбция расплава смоль> На поверхности сажевых частиц. Затем модифицированную белу о сагку смешивают с толуолом, получая 1рубую 25% дисперсию, которую т омо"."ег>изируюг на эмульсионной машине в течение 5 минут. K 6250 г 8% pacraopa цолибутадиенового каучука СЕД в голуоле добавляют 880 мл дисперсии и смесь ггнательно перемешивают.

Дальнейшие операции проводят по npupле у 8

Свойс тва резиновой смеси и вулкани— загон на ее основе приведеньг в табл. 2.

П р и v. е р 10. Обработку белой са- жи БС-180 проводят по примеру 8. 3атем модифицированную сажу смеп иваюг с цгклотексаном с целью получения 30% диспс.рсии, которую подвергают гомогенизацци на лабораторной эмульсионной машине в течение 10 минут. Бугилкаучук марки БК-16-45 растворяют в циклогексане с получением 10% раствора, 5000г которого тщательно смешивают с 275г дисперсии.

Выделение наполненного каучука проводят по примеру 8.

Свойства резиновой смеси и вулканизагов на се основе приведены в табл. 2.

Пример 11. В ме1аллический стакан с рубашкой загружают 100 вес.ч. белой сажи ЕС-120, добавляют 5 вес.ч. —.олиэгилена низкой плотности в виде порошка и смесь перемешивают в течение о

3 часов при температуре 140 С. Модифицированная белая сажа не смачиваегс я водой и плаваег на ее поверхности. Процесс получения дисперсии проводят по примеру 8. К 5000 г 10% раствора кау гука СКИ-3 в изопенгане добавляк т

700 г 30% дисперсии сажи и смесь г>ца тельно перемешивают.

Выделение наполненного каучука проводят по примеру 8, Свойства резиновой смеси и вулквнизатов на ее основе приведены в табл. 2.

Пример 12. Обработку сажи

БС-120 проводят во примеру 11, но используют 10 вес.ч. полиэтилена низкой плотности на 100 вес.ч. сажи. К модифицированной саже добавляют «=-опентан для получения грубой 30% дисперсии, 10 которую в течение 5 минут гомогенизируют нв лабораторной эмульсионной машине. К 3846 г 13% рвстворв каучука

СКИ-3 в изопентвне добавляют 1833 г дисперсии и смесь тшательно перемеши- 15 вают.

Выделение наполненного каучука проводят по примеру 8.

Свойства резиновой смеси и вулквнизата на ее основе приведены в табл. 2. 20

Пример 13. В металлический . стакан с рубашкой звгружают 100 вес.ч. аэросила — 175, добавляют 10 вес.ч. полипропилена изотактического с троения и смесь перемешивают в течение 3 часов при25 температуре 200 С. Процесс получения дисперсии осуществляют по примеру 8. Затем с помощью быстроходной мешалки проводят смешение 6250 r 8;6 раствора

СКИ-3 в изопентане с 550 .г 25% сажевой дисперсии.

Выделение наполненного каучука проводят по примеру 8.

Свойства резиновой смеси и вулквни35 зата нв ее основе приведены в табл. 2.

Пример 14. В металлический стакан с рубашкой загружают 100 вес.ч. сажи БС-50 и l вес.ч. 7) -третичнобутил,фенолформальдегидной смолы типа 101М в виде порошка. Дальнейший процесс нолучения стабильной дисперсии проводчт по примеру 9, но в качестве растворителя используют четыреххлористый углерод.

К 5000 г 10",ь раствора хлорсульфополиэтиленв (ХСПЭ) в четыреххлористом углероде добавляют пр«интенсивном переме713878 . шивянки 20w Г 25 n дисперсии модифи пированной белой сажи БС-50.

Выделение наполненного к ау чука про водят пс примеру 8.

CB0AciBG резиновой смеси и ВуАКВВН звта на ее основе приведены в табл. 2;

Пример 15. В металгтический стакан с мешин<ой загружают 100 вес.ч. белой сажи БС-100 и 10 вес.ч. полиамида в виде порошка. Смесь перемешивают в течение 3 часов пги .температуре

„о

255 C. Модифицированнь и таким обра"-,ом кремнезем смешивают с бензиновой фракцией с температурой кипения 80 C с целью получения 30% дисперсии, когорую затем подвергают гомогенизация на лабораторной эмульсиоиной машине в течение 15 минут. Полученная дисперсия

Однородна по внешнему виду B подвижна.

4000 г 12,5% раствора тройного этиленнропиленового каучука (СКЭПТ) в бензине тщательно смешивают с 733 3 г дисперсии.

Выделение наполненного каучука проводят по примеру 8.

Свойства резиновой смеси и вулканизата на ее основе приведены в табл. 2.

Вулканизвты нв основе эмульсионных или растворенных каучуков, полученных по предлагаемому способу и содержащих кремнеземный наполнитель, обработанный расплавом вешества, выработанного из группы, содержашей полиэтилен, полипропилен, алкилфенолформальдегидные и э оксид п- е смолы,; —,олиамид, парафины„ микрокристаллические всски, смоляные кислоты канифоли,. синтетические жирные кислоты, превосходят по величине модуля, сопротивлению разрыву и раздиру соответствуюшие вулканизаты нв основе каучуков, наполненнь:х вк тивным аморфным кремнеземом, обработанными жидкими гидрофобизирующ«ми вещес тввми (табл. 1), а также нв основе резиновых смесей, в которые белую сажу вводят на вальцвх (-:àáë. 1,2).

713878

Ci (), ".!

))

C «I

»

t;

t o м ю», Ю

Г4 !

X у () с

f Г) с !

G (XI

Ю с r (() о

С3

Щ

С0 о с (Q (Ij

t» (() с (С>

Ю с

1-(. !

«() -1 (-) (! о

-, 1, <)) C) йЗ г)....)

1 (о с )

G ! с

Q)

Ю «" (J«J . (1 ()..!

Я! .;1

1 (.) ) ;-

С««1 ) () I

> ! !

r ) с) а ! :ь; с,з..)! -«g Д ( с с«) «) а (« ."- 4 оо!

t c

==. с!

i-

«

E с«) (, «) () (:

1 «, ! « > (л (IQ с«) о

Q) (и с«)(ED

)() Я

«л»»

«J

Q л

О о

C ) о

l о ()" с о с)

И с«)

t»

С«) с) Г

И

О >() о

Г-« f

«(),)>

)» о о

« с« .

1 )

AC«

G с ! го

r+ о с

6

Ц «()

I» о о а а

g о о

«»

; «)

«). :,) о о ()Д4

Х о о о

Ж

Я (m .-, Щ

М()

",-Р, ««-л

« ф а а

«)

I!

1 !

j > с«) () и ((>«

З ф

Ф

И

E(I

:с

j«.> у* (> ) j с !(«-) ! I !

1 а, («."-, > (-" (! «i ф !

И о ж

«) о о с) е ()) м ж ())

1 к

C) 0 а !

»

O о ы

Л

«

0 о

Ж о ф

Ц (>) 6

3Q (-л « о аМ о; о

И .)) и о

Д а ! ()

Ц

В и о

O о о ())

З

«().

>() %

Щ E(I (.11 о () с,.!

1, — о () с:

« ..i с;: б

) (> (1

i с) j(:

v -

)О л о:. <-, r лл (> )» (i) «

1 > i

« !

1 ,! 1 О! С) О«,-

1 .«

1 1 1 "1

« (,(;

>-л

1 л I ь,!

)о

0 )

CD

« ф

"=. 4

Щ

o < о о к

° И м

Ж )" ) 1

y o

М Ф о (о

7l387B! !

1! (М ()

1 и ы !

С 3 д с I,, :., ()

3@"=(.

Я (3 о ! «, т(u .

Л

Я

О

О

С) з

О з

О о о 1 3

СМ

О

t (4 Ф

O с(3

И е (Я

О ч

6 о - э р и <о

I а

Я и (D ц а-

«3 . с 4 - t (, се с-

И

Я

_#_

Ы

FJ

В

Q, Jk

1::(03

И о

CO

Щ

U о

О

Q

И

Х

Щ

G4

03

Cl

Р

G> »

2 . Q р

Г

2 и

Й

О

2

K о

U Я

Ж я

p) »

Я

М

Ф .0

C

Q»

Ф

Х

Ф ( е о ф ъ и

34

D о! (! 1.,;(1 в

1Я Р!

Ф

Р

Й

И и

Ц ф

lQ ф ф

И

Ф о

М о о

О с о л

8 а а, о

I з о lml -:,ж1: i и.и 5l о

Ь Я и

07 ! р Ф

Ф о

3 у

Б

2 о а

Е д

713878

Составитель H. Комарова

Редактор И, Вечтомова Гехред М. Петко Коррек гор Я. Веселовская

Заказ 9211/18 Тираж 549 П одпис но е

Ш-1ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений- и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Возрастание показателей физико-механических свойств резин ведег к повышению износосгойкосги и эксплуатационных характеристик готовых иэделий.

Улучшение физико-механических свойств наполненных резин имеет место вследствие более высокой степени диспергирования активного аморфного крем незема в каучуке и лучшего взаимодействия полимер - наполнигель. tÎ

Формула изобретения

Способ получения наполненных активным аморфным кремнеземом каучуков, 15 включающий смешение лагекса или раствора каучука с водной или углеводородной дисперсией кремнезема, обработанного жидкими гидрофобизируюшими вещес ггами с последующим выделением наполцен- 20 ногокаучука, о тли ч аюш ийся тем, что, с целью улучшения свойств ка-. учуков и полученных на их основе резин, используют кремнезем, обработанный расплавами веществ, выбранных из группы: полиэтилен, полипропилен, полиамид, апкилфенолформальдегидные смолы, эпоксидные смолы, парафины, микрокристаллические воски, смоляные кислоты канифоли, синтетические жирные кислоты фракций С -С, при соотношении их к кремнезему 0,01 — О, 1:1.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Гостев М, М. и др. Мономеры, Химия и технология СК, r. Воронеж, 1966, с, 182.

2. Авторское свидетельство СССР

Мо 441799, кл. С 08 4 9/00, 1974 (прототип).