Результат интеллектуальной деятельности: ВУЛКАНИЗУЕМАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к резиновым смесям на основе непредельного каучука.

Известна вулканизуемая резиновая смесь на основе непредельного каучука, включающая нефтяной мягчитель - масло ПН-6Ш [Справочник резинщика. - М., «Химия», 1971. - С. 443-446].

Однако резины из такой вулканизуемой резиновой смеси обладают недостаточно высокими физико-механическими свойствами, кроме того, известная резиновая смесь не позволяет получать светлоокрашенные цветные резины из нее.

Известна вулканизуемая резиновая смесь на основе непредельного синтетического каучука, включающая нефтяной мягчитель, отличающаяся тем, что с целью улучшения физико-механических свойств и получения светлоокрашенных цветных резин из данной смеси последняя в качестве нефтяного мягчителя содержит нефтяное масло с температурой застывания от 0 до минус 40°С, вязкостью 4,0-32,0 сСт при 100°С и содержанием 30-60 вес.% ароматических углеводородов в количестве 3,5-10 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука [Авторское свидетельство 704963 (SU). Вулканизуемая резиновая смесь C08L 9/06, С08К 5/01. Авторы: Змиевский П.К., Зейналов Т.З., Костин Н.И., Кусакина Г.М., Богоявленская Л.Н., Гуюмджян Н.В., Рагозина И.А., Гудименко В.И. Заявка 2614624/23-05; заявл. 10.05.1978, опубл. 25.12.1979, Бюл. №47].

Недостатками данной вулканизуемой резиновой смеси являются плохие технологические свойства (высокая вязкость, большое время вулканизации и низкая стойкость к подвулканизации) и невысокие физико-механические свойства вулканизатов (низкие значения напряжений при 100 и 300% удлинения, условной прочности при растяжении и твердости).

Цель изобретения - улучшение технологических свойств резиновой смеси (снижение вязкости, уменьшение времени вулканизации и улучшение стойкости к подвулканизации) и улучшение физико-механических свойств вулканизатов (увеличение напряжений при 100 и 300% удлинения, условной прочности при растяжении и твердости).

Данная цель достигается за счет технического результата, выраженного в улучшении технологических свойств резиновой смеси (снижение вязкости, уменьшение времени вулканизации и улучшение стойкости к подвулканизации) и улучшении физико-механических свойств вулканизатов (увеличение напряжений при 100 и 300% удлинения, условной прочности при растяжении и твердости).

Данный результат получен за счет введения в известные смеси на основе непредельного каучука продукта взаимодействия N-третбутил-2-бензотиазолилсульфенамида и триглицидилового эфира триметилолпропана с содержанием эпоксидных групп 7-16% в дозировке 3-16 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука.

Продукт взаимодействия N-третбутил-2-бензотиазолилсульфенамида и триглицидилового эфира триметилолпропана с содержанием эпоксидных групп 7-16% получают взаимодействием N-третбутил-2-бензотиазолилсульфенамида (ТУ 2491-277-00204168-96) и триглицидилового эфира триметилолпропана фирмы (ООО «НИИ «Макромер») в реакторе с мешалкой при температуре 85-87°С в течение двух часов.

Описание предлагаемого технического решения

Предлагаемая вулканизуемая резиновая смесь в качестве непредельного каучука может содержать комбинацию синтетических каучуков СКМС-30РП, БС-45АКН, СКД или комбинацию натурального каучука и СКС-30 АРК, СКД-Н.

Вулканизуемая резиновая смесь на основе непредельного каучука включает в себя продукт взаимодействия продукта взаимодействия N-третбутил-2-бензотиазолилсульфенамида и триглицидилового эфира триметилолпропана с содержанием эпоксидных групп 7-16,0% в количестве 3-16 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука.

Вулканизуемая резиновая смесь на основе непредельного каучука может содержать ингредиенты при их следующем соотношении, мас. ч.:

где вулканизующая группа может состоять из серы, каптакса (2-меркаптобензтиазола) и тиурама Д (тетраметилтиурамдисульфида) или из серы и сульфенамида Ц;

наполнитель может состоять либо из белой сажи БС-100 или Зеосила 1165;

нефтяной мягчитель может состоять либо из светлого нефтяного мягчителя или масла ПН-6Ш;

замедлитель подвулканизации может состоять из сантогарда PVI;

стабилизатор может состоять из смеси воска микрокристаллического ЗВП, диафена ФП и ацетонанила Н;

антистатическая добавка может состоять из сульфонола.

Предлагаемая вулканизуемая резиновая смесь, в зависимости от состава, может быть использована для изготовления различных резиновых изделий (примеры 1, 2).

Пример 1. На вальцах обычным способом готовят резиновые смеси на основе непредельных синтетических каучуков, состав которых приведен в таблице 1. Смесь 1 - смесь по прототипу, смеси 3÷7 - смеси по изобретению, смеси 2 и 8 - смеси с очень низкой и очень высокой дозировкой продукта взаимодействия N-третбутил-2-бензотиазолилсульфенамида и триглицидилового эфира триметилолпропана.

Вязкость резиновых смесей определяли по ГОСТ 10722-76 при температуре 100°С. На безроторном виброреометре были определены характеристики подвулканизации τ_s1, τ_s2 и оптимум вулканизации (τ₉₀) исследованных резиновых смесей при 160°С. Вулканизацию проводили при температуре 160°С в течение τ₉₀ плюс 5 минут. Упругопрочностные свойства при растяжении (условную прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве, напряжение при удлинении 100% и напряжение при удлинении 300%) определяли в соответствии с ГОСТ 270-75. Твердость по Шору А определяли в соответствии с ГОСТ 263-75.

Свойства резиновых смесей и вулканизатов на основе синтетических каучуков приведены в таблице 2.

По данным, приведенным в таблице 2, предлагаемые резиновые смеси имеют более низкую вязкость, меньшее время вулканизации и большую стойкость к подвулканизации чем известные, а вулканизаты предлагаемых резиновых смесей имеют более высокие напряжения при 100 и 300% удлинении, условную прочность при растяжении и твердость. Вводить предлагаемую добавку менее 3 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука нецелесообразно, так как у резиновых смесей с меньшей дозировкой предлагаемой добавки нет существенных преимуществ по сравнению с прототипом. Вводить предлагаемую добавку более 16 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука также нецелесообразно, так как при большей дозировке увеличивается время вулканизации и существенно уменьшается относительное удлинение при разрыве.

Предлагаемая вулканизуемая резиновая смесь, может быть использована для изготовления светлоокрашенных резиновых технических изделий.

Пример 2. На вальцах обычным способом готовят резиновые смеси на основе непредельных натурального и синтетических каучуков СКС-30 АРК и СКД-Н, состав которых приведен в таблице 3. Смесь 1 - смесь без продукта взаимодействия N-третбутил-2-бензотиазолилсульфенамида и триглицидилового эфира триметилолпропана, смеси 3, 4, 5, 7, 8 - смеси по изобретению, смеси 2 и 6 - смеси с очень низкой и очень высокой дозировкой продукта взаимодействия N-третбутил-2-бензотиазолилсульфенамида и триглицидилового эфира триметилолпропана.

Вязкость резиновых смесей определяли по ГОСТ 10722-76 при температуре 100°С. На безроторном виброреометре были определены характеристики подвулканизации τ_s1, τs₁₀ и оптимум вулканизации (τ₉₀) при 150°С τ₉₀. Вулканизацию проводили при температуре 150°С в течение τ₉₀ плюс 5 минут. Упругопрочностные свойства при растяжении (условную прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве, напряжение при удлинении 100% и напряжение при удлинении 300%) определяли в соответствии с ГОСТ 270-75. Твердость по Шору А определяли в соответствии с ГОСТ 263-75.

Свойства резиновых смесей и вулканизатов на основе натурального и синтетических каучуков СКС-30 АРК и СКД-Н приведены в таблице 5.

По данным таблицы 4 предлагаемые резиновые смеси имеют более низкую вязкость, меньшее время вулканизации и большую стойкость к подвулканизации чем смесь без добавки продукта взаимодействия N-третбутил-2-бензотиазолилсульфенамида и триглицидилового эфира триметилолпропана, а вулканизаты предлагаемых резиновых смесей имеют более высокие напряжения при 100 и 300% удлинении, условную прочность при растяжении и твердость.

Вводить предлагаемую добавку менее 3 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука нецелесообразно, так как у резиновых смесей с меньшей дозировкой предлагаемой добавки нет существенных преимуществ по сравнению с резинами без добавки. Вводить предлагаемую добавку более 16 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука нецелесообразно, так как при большей дозировке ухудшаются физико-механические свойства вулканизатов резиновых смесей (уменьшается условная прочность при растяжении и относительное удлинение при разрыве).

Резиновые смеси по примеру 2 имеют преимущество по сравнению с прототипом по физико-механическим свойствам вулканизатов (по условной прочности при растяжении) и могут быть использованы для изготовления шин, в частности для беговой дорожки, и резиновых технических изделий, работающих в тяжелых условиях.