Результат интеллектуальной деятельности: РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ НА ОСНОВЕ БУТАДИЕН-МЕТИЛСТИРОЛЬНОГО КАУЧУКА

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке резиновой смеси на основе бутадиен-метилстирольного каучука, изделия из которой характеризуются повышенной тепло- и огнестойкостью

Известна резиновая смесь, содержащая бутадиен-стирольный каучук, серу, оксид цинка, карбонад кальция, двуокись кремния и азодикарбонамид в качестве порообразователя (Кошелев Ф.Ф. и др. Общая технология резины. М.: Химия, 1978, с.492-501).

Недостатком известного технического решения является большая трудоемкость и значительные энергетические затраты при изготовлении изделий из вышеуказанной резиновой смеси, так как процесс вулканизации двухстадиен и требует сложного и травмоопасного производственного оборудования. Кроме того, получаемые изделия имеют неудовлетворяющие требованиям физико-механические свойства.

Известна резиновая смесь на основе бутадиен-метилстирольного каучука, содержащая серу, дибензтиазолдисульфид, дифенилгуанидин, оксид цинка, стеариновую кислоту, технический углерод и альгинат натрия (RU 2428440, МПК C08L 9/06, С08К 3/04, С08К 3/06, С08К 3/22, С08К 5/09, С08К 5/31, С08К 5/47, опубл. 10.09.2011).

Однако данная резиновая смесь не обладает повышенной тепло- и огнестойкостью.

Известна резиновая смесь (RU 2052472, МПК C08L 9/06, С08К 13/02, C08L 97/00, С08К 3/04, С08К 3/06, С08К 3/22, С08К 5/09, С08К 5/31, С08К 5/47, опубл. 20.01.1996), содержащая бутадиен-метилстирольный каучук, серу, оксид цинка, альтакс, дифенилгуанидин, стеариновую кислоту, технический углерод и хлорированный эпоксилигнин. Однако данная резиновая смесь не обладает повышенной тепло- и огнестойкостью.

Известна резиновая смесь (RU 2044006, МПК C08L 9/06, C08L 9/00, С08К 13/02, С08К 3/06, С08К 3/22, С08К 3/34, С08К 3/36, С08К 5/09, С08К 5/3467, С08К 5/44, опубл. 20.09.1995), содержащая бутадиен-метил стирольный каучук, синтетический цис-1,4-полиизопреновый каучук, серу, оксид цинка, N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид, стеариновую кислоту, молекулярный комплекс резорцина с гексаметилентетрамином, фталевый ангидрид, белую сажу и каолин.

Однако данная резиновая смесь имеет низкие физико-механические показатели и не обладает повышенной тепло- и огнестойкостью.

Известна резиновая смесь (RU 2145616, МПК C08L 9/00, C08L 9/06, С08К 13/02, С08К 3/04, С08К 3/06, С08К 3/22, С08К 3/26, С08К 3/36, С08К 5/01, С08К 5/09, С08К 5/10, С08К 5/13, С08К 5/18, С08К 5/23, С08К 5/375, опубл. 20.02.2000), содержащая бутадиен-метилстирольный каучук, синтетический цис-1,4-полиизопреновый каучук, серу, оксид цинка, стеариновую кислоту, фенил-β-нафтиламин, наполнитель и модификаторы.

Однако данная резиновая смесь имеет низкие физико-механические показатели и не обладает повышенной тепло- и огнестойкостью.

Известна резиновая смесь (SU 1728263, МПК C08L 9/06, С08К 13/08, С08К 3/04, С08К 3/06, С08К 3/22, С08К 5/09, С08К 5/47, С08К 11/00, опубл. 23.04.1992), содержащая бутадиен-метилстирольный каучук, серу, ди-(2-бензтиазолил)дисульфид, окись цинка, стеарин, технический углерод и кубовый остаток ректификации тетрагидрофурфурилового спирта.

Однако данная резиновая смесь имеет низкую теплостойкость и нестойка при термоокислительном старении.

Известна полимерная композиция (US 2005288422, МПК С08К 5/02, С08К 5/3492, C08L 9/02, C08L 9/06, опубл. 29.12.2005) на основе акрилбутадиенстирола, натурального каучука, найтрита, неопрена, винилпиридена, изопрена или их со-полимеров или тер-полимеров, содержащая огнезащитную добавку, технический углерод, серу, оксид цинка, цинка меркаптобутилталат, цинка диэтилдитиокарбамат, антиоксидант и микрокристаллический воск.

Однако данная резиновая смесь имеет низкие физико-механические показатели.

Известна полимерная композиция (WO 2012113145, МПК С08К 3/32, C08L 25/06, C08L 25/12, C08L 27/06, C08L 55/02, C08L 61/06, C08L 63/00, C08L 71/12, C08L 9/06, опубл. 24.02.2011) на основе бутадиен-метилстирольного каучука, содержащая кальциевую соль гипофосфита, другие органические и неорганические соединения фосфора.

Однако данная композиция характеризуется низкой экологичностью.

Известна полимерная композиция (US 5773501 МПК С08К 13/02, С08К 3/00, С08К 3/22, С08К 5/00, С08К 5/02, С08К 5/06, С08К 5/109, С08К 5/1515, С08К 5/22, C08L 25/04, C08L 25/12, C08L 55/02, C08L 63/00, C08L 69/00, C08L 9/06, опубл. 30.06.1998) на основе бутадиен-метилстирольного каучука, содержащая галогенсодержащий антипирен и дополнительно триоксид сурьмы.

Однако данная композиция характеризуется низкой экологичностью и низкими значениями физико-механических показателей.

Известна полимерная композиция (WO 2013176868, МПК С08К 5/00, С08К 5/02, С08К 5/5333, C08L 25/04, C08L 27/18, C08L 55/02, C08L 9/06, опубл. 28.11.2013) на основе бутадиен-метилстирольного каучука, содержащая бромированный антипирен, алюминия метилфосфонат и дополнительно антиоксидант, красители.

Однако она не обладает повышенными тепло- и огнезащитными характеристиками.

Наиболее близкой по достижению технического результата является резиновая смесь на основе бутадиен-метилстирольного каучука (RU 2010814, МПК C08L 9/06, С08К 13/02, C08L 27/06, C08L 79/00, С08К 3/22, С08К 5/18, опубл. 15.04.1994), включающая серу (0,5), альтакс (2,5), оксид цинка (5,0), стеариновую кислоту (2,0), технический углерод (40,0) и дополнительно поли-(N-3,5-ди-трет-бутил-4-окситолил)этиленимид (1,0-1,5).

Однако данная резиновая смесь имеет низкие значения относительного удлинения и низкую огнестойкость.

Задачей изобретения является разработка резиновой смеси на основе бутадиен-метилстирольного каучука, вулканизаты которой характеризуются повышенной тепло- и огнестойкостью.

Техническим результатом являются вулканизаты на основе бутадиен-метилстирольного каучука, обладающие повышенной тепло- и огнестойкостью, при сохранении высоких физико-механических показателей.

Поставленный технический результат достигается при использовании резиновой смеси на основе бутадиен-метилстирольного каучука, включающей вулканизирующий агент, смесь ускорителей вулканизации, оксид цинка, органический активатор вулканизации, модифицирующую добавку и наполнитель, при этом в качестве смеси ускорителей вулканизации используют смесь дибензотиазолдисульфида и дифенилгуанидина, а в качестве модифицирующей добавки - диоксид циркония при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: бутадиен-метилстирольный каучук - 100,0; сера - 2,0; оксид цинка - 5,0; стеариновая кислота - 2,0; дибензотиазолдисульфид - 1,5; дифенилгуанидин - 0,3; технический углерод - 40,0; диоксид циркония - 25,0-40,0.

В составе резиновой смеси на основе бутадиен-метилстирольного каучука СКМС-30 АРКМ-15 или бутадиен-стирольного каучука СКС-30 АРКМ-15 (ГОСТ 11138-78) в качестве вулканизующего агента использовалась сера (ГОСТ 127.4-93), в качестве активатора ускорителя вулканизации - оксид цинка (ГОСТ 202-84), в качестве активатора вулканизации - стеариновая кислота (ГОСТ 6484-96), в качестве наполнителя - технический углерод П234 или П324 (ГОСТ 7885-86), в качестве смеси ускорителей вулканизации - смесь дифенилгуанидина (ГОСТ 40-80) и дибензотиазолдисульфида (ГОСТ 7087-75), а в качестве модифицирующей добавки - диоксид циркония (ГОСТ 21907-76).

Заявленное количество диоксида циркония является оптимальным, так как с уменьшением его количества наблюдается снижение тепло- и огнестойкости вулканизатов, а увеличение его дозировки нецелесообразно, поскольку это не оказывает существенного влияния на дальнейшее улучшение комплекса свойств резиновых смесей.

Чешуйчатая форма частиц тонкодисперсного диоксида циркония создает своеобразные микробарьеры в поверхностных слоях вулканизата. Этот барьерный слой эффективно защищает резину от прогорания под действием пламени.

Пример приготовления резиновой смеси.

Резиновую смесь готовят на вальцах при температуре валков 65-70°C. Продолжительность смешения 25 минут. Затем проводят вулканизацию резиновой смеси при температуре 145°C в течение 30 минут. В таблице 1 приведены составы приготовленных смесей и прототипа.

В таблице 2 приведены физико-механические и теплоогнезащитные показатели, характеризующие свойства вулканизатов, полученных на основе предлагаемой резиновой смеси и прототипа.

Физико-механические свойства определялись в соответствии с ГОСТ 270-75, ГОСТ 267-73 и ГОСТ 263-75, а огнестойкость - по времени затухания образца после вынесения его из пламени горелки.

Стойкость к термоокислительному старению определялась в соответствии с ГОСТ 23785.7-77.

Предлагаемые вулканизаты исследовались на огнестойкость следующим образом: определялось время прогрева обратной стороны образца, изготовленного в виде шайбы диаметром 30 мм и толщиной 6 мм, до температуры 100°C.

Нагрев образца проводился открытым пламенем плазмотрона (на поверхности создавалась температура 2000°C). Образец закреплялся в штативе под углом 45° к пламени горелки. Для уменьшения стока тепла и уменьшения погрешности опыта образец по краю изолировался асбестом.

Для измерения температуры на необогреваемой поверхности образца использовался пирометр марки С-300.3 «Фотон» и контактная хромель-копелевая термопара регулятора «Овен» ТРМ-1.

Таким образом, применение предлагаемой резиновой смеси на основе бутадиен-метилстирольного каучука позволяет получать вулканизаты с повышенными тепло- и огнезащитными свойствами при сохранении высоких физико-механических характеристик.