Результат интеллектуальной деятельности: Способ модификации поверхности эластомера

Изобретение относится к технологии переработки резинотехнических изделий (РТИ), а более конкретно к способу поверхностной модификации эластомерных материалов.

Известны способы модификации поверхности резинотехнических изделий путем прививки к их поверхности фторорганических соединений в тлеющем разряде (SU 988836 1983), нанесения полимерной композиции, включающей фторкаучук и антифрикционный наполнитель, с использованием предварительной обработки изделия в плазме тлеющего разряда (SU 1656851, 1994), смачивания поверхности фторкеросином, термообработки, обработки в тлеющем разряде и последующего нанесения слоя полимера (SU 1081183, 1984). Все эти способы позволяют производить эффективную модификацию поверхности резиновых изделий, но осуществление их технологически сложно из-за использования стадии обработки поверхности в тлеющем разряде.

Также известен способ поверхностной и объемной модификации резин (RU 2230077, 2003), который включает введение в состав резиновой смеси модифицирующих добавок и заключительную обработку готового изделия фторсодержащим веществом - смесью фтора с инертным газом или смеси фтора и кислорода с инертным газом. Данный способ имеет ряд существенных недостатков, таких как многостадийность процесса, вследствие чего данный способ является достаточно сложным в осуществлении и экологически небезопасным.

Наиболее близким к предлагаемому является способ модификации поверхности резинотехнических изделий путем обезжиривания поверхности и обработки ее раствором модифицирующей композиции - перфторполиоксаалкиленкарболовой кислотой во фторхлорсодержащем растворителе (RU 2144930, 2000). Обработку раствором модификатора производят в течение 1-2 мин при температуре кипения раствора модификатора с последующей сушкой при 60-80°С в течение 1,5-2 ч в потоке воздуха. Однако данный способ также технологически сложен и резиновые изделия требуют предварительной подготовки.

Целью изобретения является упрощение технологического процесса модификации эластомерного материала, снижение коэффициента трения и истираемости резиновых изделий, повышение физико-механических характеристик вулканизата,

Поставленная цель изобретения достигается тем, что в способе поверхностной модификации эластомерного материала в виде резинотехнического изделия обработкой раствором модифицирующей композиции, включающей фторсодержащий предельный углеводород и фторхлорсодержащий растворитель, не требуется предварительное обезжиривание поверхности резинотехнических изделий, не требуется повышенных температур проведения процесса модификации, исключается применение для модификации поверхности эластомерного материала производными перфторполиоксаалкиленкарбоновых кислот или сульфокислот, синтез которых представляет собой сложный многостадийный процесс, а сама модификация проводится в одну стадию обработкой вулканизата эластомерного материала 10-15%-ным раствором C₂₀H₃₃F₉ в 1,1,2-трифтор-1,2,2-трихлорэтане в течение 10-20 ч при температуре 20±0,5°С. После чего резинотехническое изделие подвергают сушке до постоянного веса.

Изобретение иллюстрируется примерами:

Пример 1. Вулканизат на основе бутадиен-нитрильного каучука подвергают обработке 10%-ным раствором фторсодержащего предельного углеводорода C₂₀H₃₃F₉ в 1,1,2-трифтор-1,2,2-трихлорэтане в течение 20 часов, далее модифицированный вулканизат подвергают сушке до постоянного веса.

Пример 2. Вулканизат на основе бутадиен-нитрильного каучука подвергают обработке 12%-ным раствором фторсодержащего предельного углеводорода C₂₀H₃₃F₉ в 1,1,2-трифтор-1,2,2-трихлорэтане в течение 17 часов, далее модифицированный вулканизат подвергают сушке до постоянного веса.

Пример 3. Вулканизат на основе бутадиен-нитрильного каучука подвергают обработке 14%-ным раствором фторсодержащего предельного углеводорода C₂₀H₃₃F₉ в 1,1,2-трифтор-1,2,2-трихлорэтане в течение 14 часов, далее модифицированный вулканизат подвергают сушке до постоянного веса.

Пример 4. Вулканизат на основе бутадиен-нитрильного каучука подвергают обработке 15%-ным раствором фторсодержащего предельного углеводорода C₂₀H₃₃F₉ в 1,1,2-трифтор-1,2,2-трихлорэтане в течение 10 часов, далее модифицированный вулканизат подвергают сушке до постоянного веса.

Истираемость резин и их коэффициент трения определяли по ГОСТ 426-77 на машине МИ-2. Данные по истираемости и коэффициенту трения для примеров 1-4 и прототипа приведены в таблице 1

Примечание: Время фрикционного контакта модифицированных образцов и металла по предлагаемому способу и прототипу составляет 15 мин.

Технический результат состоит в упрощении технологического процесса, сокращении стадий и времени в обеспечении технологической и экологической безопасности производства. Изобретение также позволяет повысить физико-механические характеристики вулканизата, снизить коэффициент трения и истираемость эластомерных материалов на основе бутадиен-нитрильного каучука относительно различных подложек в процессе их фрикционного контакта (Таблицы 2 и 3).

Примечание: резина И-72-37 - исходная резина на основе бутадиен-нитрильного каучука; резина И-72-37М - резина на основе бутадиен-нитрильного каучука модифицированная по предлагаемому способу

Примечание: резина И-72-37 - исходная резина на основе бутадиен-нитрильного каучука; резина И-72-37М - резина на основе бутадиен-нитрильного каучука, модифицированная по предлагаемому способу.