Спосіб одержання термопластичного еластомеру

Спосіб одержання термопластичного еластомеру змішуванням вторинного поліолефіну, сирого каучуку і гуми відпрацьованих автомобільних покришок – гумової крихти, який відрізняється тим, що попередньо на першій стадії змішують гумову крихту з девулканізуючим агентом – бітумом, у співвідношенні 1:1 і витримують при температурі 160-170°С протягом 4-5 годин, на другій стадії суміш вальцюють протягом 20-90 хвилин, а потім на третій стадії вводять в одержану суміш вторинний поліолефін – поліетилен низького або високого тиску, і сирий етиленпропілендієновий каучук при такому співвідношенні компонентів, мас.ч.: гумова крихта/бітум 15-40 вторинний поліолефін - поліетилен низького або високого тиску 40-50 етиленпропілендієновий каучук 15-35, і змішують протягом 10-15 хвилин при температурі 160-170°С і швидкості обертання ротора 80-120 обертів за хвилину. UA (21) 2003054207 (22) 12.05.2003 (24) 17.07.2006 (46) 17.07.2006, Бюл. № 7, 2006 р. (72) Файнлейб Олександр Маркович, Григор'єва Ольга Петрівна, Старостенко Ольга Миколаївна, Толстов Олександр Леонідович, Даниленко Інна Юріївна, Сергеєва Людмила Михайлівна, Лебедєв Євген Вікторович (73) ІНСТИТУТ ХІМІЇ ВИСОКОМОЛЕКУЛЯРНИХ СПОЛУК НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ (56) SU, 287565, A, 19.11.1970 RU, 2129133, C1, 20.04.1999 RU, 2142969, C1, 20.12.1999 RU, 2162475, C2, 27.01.2001 US, 5889119, A, 30.03.1999 US, 6031009, A, 29.02.2000 US, 6384145, B1, 07.05.2002 C2 2 (19) 1 3 63593 4 жання термопластичного еластомеру з підвищевачі в таким співвідношенні: ними фізико-механічними властивостями і поліпгумова крихта'/бітум 15-40ваг.ч. шення екологічного стану (переробка відходів вторинний поліетилен низького шинної гуми). або високого тиску (ПЕНТ або Поставлене завдання досягається тим, що віПЕВТ) 40-50ваг.ч. дповідно до способу одержання термопластичного етилен-пропілен-дієновий каучук еластомеру змішуванням вторинного поліолефіну, (ЕПДК) 15-35ваг.ч. сирого каучуку і 'гумової крихти', згідно запропонопри температурі 160-170°С, швидкості ротора ваного винаходу, попередньо на першій стадії 80-120 обертів за хвилину протягом 10-15 хвилин. змішують 'гумову крихту' з девулканізуючим агенОтриманий продукт пресують у пластини затом бітумом у співвідношенні 1:1 і витримують при втовшки 1мм при температурі 180°С і тиску температурі 160-170°С протягом 4-5 годин, на дру10МПа. З отриманих пластин вирізують зразки для гій стадії суміш вальцюють протягом 20-90 хвилин, фізико-механічних випробувань. Визначення межі а потім на третій стадії вводять у базову суміш міцності (MM) і відносного подовження (ВП) при поліетилен низького або високого тиску (ПЕНТ чи розриві здійснюють на тестуючій машині 'InstronПЕВТ) і сирий етилен-пропілен-дієновий каучук 1122і при швидкості деформування 100мм/хв за при такому співвідношенні компонентів, ваг.ч.: кімнатної температури. 'гумова крихта'/бітум 15-40 У таблиці наведено конкретні приклади вторинний поліетилен низького або ви(пр.в.1-6) здійснення способу, приклад (7) за просокого тиску (ПЕНТ або ПЕВТ) 40-50 тотипом і контрольні приклади порівняння (к.пр.8етилен-пропілен-дієновий каучук (ЕПДК) 15-35 14), що виходять за рамки даного винаходу. і змішують протягом 10-15 хвилин при темпеЗ таблиці випливає, що: ратурі 160-170°С і швидкості обертання ротора 80запропонований спосіб одержання термоплас120 обертів за хвилину. тичного еластомеру дозволяє значно поліпшити В якості девулканізуючого агента 'гумової крипоказники межі міцності (MM) і відносного подовхти' використовують бітум (ДСТ 6617-76, ДСТ ження (ВП) при розриві (пр.в.1-6); 9548-74, ДСТ 9812-74, ДСТ 21822-87), що являє збільшення вмісту вторинного поліетилену нисобою суміш високомолекулярних вуглеводнів зького або високого тиску (ПЕНТ або ПЕВТ) признафти. В якості 'гумової крихти' використовують водить до падіння показників ВП і ММ при розриві. подрібнений протекторний вулканізат з розміром Матеріал може взагалі втратити властивості еласчасток 0,5-0,75мм. В якості сирого каучуку викоритомеру (к.пр.8); стовують етилен-пропілен-дієновий каучук (ЕПДК). - збільшення вмісту сирого етилен-пропіленВторинний поліолефін - вторинний поліетилен дієнового каучуку (ЕПДК) і суміші 'гумова крихнизького або високого тиску (ПЕНТ або ПЕВТ). та'/бітум призводить до втрати термопластичності Принцип дії бітуму наступний: при термомехаматеріалу і його здатності перероблятися (к.пр.10); нічному впливі (змішування, прогрів, вальцювання) - збільшення вмісту 'гумової крихти' або бітуму 'гумової крихти' і бітуму, компоненти бітуму глибов суміші 'гумова крихта'/бітум призводить до різкоко проникають у масу 'гумової крихти', розпушують го падіння показників MM і ВП матеріалу, оскільки і пластифікують її, і при одночасному впливі темзначно більша частина 'гумової крихти' залишаператури і механічного навантаження викликають ється у вулканізованому стані, або частина бітуму розщеплення сірчаних містків у вулканізованій залишається в неотверділому стані (к.пр.11); структурі 'гумової крихти'. Бітум екстрагує частину - зниження температури і часу прогріву суміші звільнених молекул сірки. Далі, при введенні в 'гумова крихта'/бітум на стадії 1 призводить до суміш етилен-пропілен-дієнового каучуку (ЕПДК) і погіршення показників MM і ВП за рахунок недовторинного поліетилену низького (ПЕНТ) або вистатнього ступеню набрякання 'гумової крихти' у сокого (ПЕВТ) тиску, бітум забезпечує кращу сумібітумі і зниження ступеню девулканізації 'гумової сність компонентів. При інтенсивному змішуванні і крихти' (к.пр.9); нагріванні компонентів суміші в змішувачі відбува- збільшення температури і часу прогріву сується вулканізація бітумом і наявною в системі міші 'гумова крихта'/бітум на стадії 1 призводить сіркою (екстрагованою з 'гумової крихти' та власдо передчасної вулканізації 'гумової крихти', окисною сіркою бітуму) 'гумової крихти' із сирим каучуленню та циклізації бітуму, що веде до зниження ком у матриці поліетилену. Процес динамічної вупоказників MM і ВП (к.пр.8, 10); лканізації компонентів каучукової фази в матриці - зменшення часу вальцювання суміші 'гумова поліетилену сприяє утворенню стійкої структури із крихта'/бітум на стадії 2 призводить до зниження взаємопроникненням фаз, що забезпечує високі показників MM і ВП за рахунок недостатнього стумеханічні показники матеріалу. пеню девулканізації 'гумової крихти' (к.пр. 11); Спосіб здійснюють наступним чином: - збільшення часу вальцювання суміші 'гумова перша стадія - змішують 'гумову крихту' з бітукрихта'/бітум на стадії 2 не є доцільним, оскільки мом у співвідношенні 1:1 і прогрівають суміш при не сприяє подальшому поліпшенню властивостей температурі 160-170°С протягом 4-5 годин; кінцевого матеріалу (к.пр. 10); друга стадія - після прогріву суміш піддається - зниження температури, часу і швидкості ровальцюванню протягом 20-90 хвилин; тора в змішувачі на стадії 3 призводить до знитретя стадія - отриманий на другій стадії проження показників MM і ВП за рахунок недостатньодукт змішують із сирим етилен-пропілен-дієновим го ступеню диспергування компонентів і каучуком (ЕПДК) і вторинним поліетиленом низьнедостатнього ступеню ревулканізації каучукової кого або високого тиску (ПЕНТ або ПЕВТ) у змішуфази (к.пр.11, 12, 13); 5 63593 6 збільшення температури, часу і швидкості MM і ВП за рахунок зшивання поліетиленової матобертів ротору призводить до зниження показників риці (к.пр. 10, 11, 14). Таблиця Склад Етапи способу Властивості 'Гумова крихСтадія MM, ВП, Стадія 1 Стадія 3 та'/бітум (1/1) 2 МПа % Сирий Приклад Поліолефін, каучук, Цільові г Гумова , , г добавки, Т,°С , хв.. Т,°С , хв.. крихта, г год. об./хв. г ПЕВТ 1 50 20 15 15 160 4 20 170 15 80 12.9 950 2 50 25 12,5 12,5 170 5 90 170 10 80 14.6 1020 3 40 35 12,5 12,5 170 5 40 170 10 80 15.1 1090 Приклади ПЕНТ винаходу 4 40 15 20,0 20,0 160 5 50 160 10 120 11.1 900 5 50 35 7,5 7,5 170 5 ЗО 170 10 80 14.7 1070 6 40 25 17,5 17,5 170 4 70 170 15 80 14.8 1030 7 прототип 40і 8.52 30 21,53 10 120-175 6 30-60 10.3 90 ПЕВТ 8 60 20 10 10 180 5 40 160 10 80 9.7 710 9 30 35 17,5 17,5 150 3 40 160 10 80 7.5 500 10 40 40 10 10 160 6 100 180 10 90 9.5 690 Приклади 11 40 10 25 25 160 5 10 150 10 130 4.5 340 винаходу 12 40 50 5 5 160 5 40 160 10 70 8.9 680 13 40 35 12,5 12,5 160 5 40 160 5 80 6.4 480 14 40 35 12,5 12,5 160 5 40 170 20 80 6.8 550 1 - вторинний поліпропілен; - суміш натурального каучуку с эпоксидованим натуральним каучуком у співвідношенні 20:3; 3 - вулканізуючі і пластифікуючі добавки, прискорювачі (стеаринова кислота, оксид цинку, кополімер етилену та вінілацетату, дифенілгуанідин, дибензотіазолілдисульфід). 2 Запропонований спосіб одержання термопластичного еластомеру дозволяє значно покращити показники межі міцності і відносного подовження при розриві. Даний винахід дозволяє покращити екологічний стан, тому що у складі термопластичного еластомеру використовується гума відпрацьованих автомобільних покришок. Вартість кінцевого продукту можна знизити заміною дорогих вулканізуючих добавок (дифенілгуанідину і дибензотіазолілдисульфіду) на дешевий бітум. Комп’ютерна верстка Т. Чепелева Джерела: 1. US Patent 5,157,082, С08L009/06, 1992. 2. US Patent 5,733,943, С08J011/04, 1998. 3. US Patent 6,015,861, С08L009/00, С08L023/00, С08С008/00, 2000. 4. US Patent 6,313,183, С08J011/04, 2001 (прототип). Підписне Intern'l Class Intern'l Class Intern'l Class С08F008/00, Intern'l Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 Class